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摘 要笔者结合多年经验，进行详细论述建筑剪力墙结构设计中的几个问题。仅供参考！
关键词建筑；筑剪力墙；结构设计
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)011-0133-01
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001及《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ 3-2002颁布实施已经多年了，新规范对剪力墙结构的规定更为严格和详细。新规范将剪力墙边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，并对短肢剪力墙做了更严格的限制。所谓短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙则是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。
1剪力墙结构的平面布置及概念设计
在结构设计中，为了做到安全和经济，剪力墙结构的侧向刚度不宜过大，可将其楼层层间最大位移与层高之比控制在1/1100～1/1300之间。对于高层住宅，底部剪力墙截面总面积与楼面面积之比大约在6%～8%，剪力墙的体积与总建筑面积之比大约在16%～20%。剪力墙平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近，以减小扭转效应，必要时通过改变墙肢长度和连梁高度调整刚心位置。住宅建筑中往往会有很多短肢剪力墙，应结合建筑平面，采用L，T，Z，十字形等截面形式，且翼缘长度大于其厚度的3倍。一字型剪力墙抗震性能较差，应尽量避免。剪力墙墙肢截面高厚比宜大于5，墙肢之间的梁净跨宜小于6.0m，否则梁高会太大，影响室内净高。为满足“筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%”的要求，应使部分墙肢截面高厚比大于8，使之成为一般剪力墙，非加强区则可视情况将墙肢长度适当减小。
振动台模拟地震试验结果表明，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。对这些薄弱环节，应加强概念设计和抗震构造措施。
1）当有扭转效应，会加剧建筑平面外边缘及角点处的墙肢已有的翘曲变形，使其首先开裂；在水平地震作用下，高层短肢剪力墙结构以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢承受较大的竖向荷载，破坏严重 ，尤其一字形小墙肢破坏最严重。为了尽量消除扭转不规则，可增加建筑物周边墙肢长度或连梁高度，这样能明显增大结构的抗扭刚度。2）在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁。因此，在计算时，对跨高比不小于5的梁应按框架梁考虑，连梁的刚度折减系数也不宜太小。
2剪力墙墙肢截面厚度
高规（JGJ 3-2002）第7.2.2条第1～3款规定了剪力墙的最小厚度，其主要目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能。现将第1～3款的要求列表如下，见表1。
注：H—层高或剪力墙无肢长度的较小值。
对短肢剪力墙结构 ，高规（JGJ3-2002）规定其抗震等级应比表4.8.2规定的抗震等级提高一级采用，故除6度区外，短肢剪力墙的抗震等级至少为二级。对于住宅建筑，填充墙厚一般为200mm，相应剪力墙厚也取为200mm。住宅层高一般为2.8～3.0m，故2层楼面以上墙厚取200mm，除底部加强区的一字形短肢剪力墙外，均能满足规范要求。
对于无地下室的高层住宅，因其基础埋深一般在2.5m以上，则底层墙体高度会到5.0m以上，若按层高的1/16确定墙厚，将超过300mm，大于填充墙厚度。为避免出现此种情况，在布置剪力墙时，应结合建筑平面，尽量不用一字形剪力墙，而采用L，T，Z，十字形等截面形式，且翼缘长度大于其厚度的3倍，这样，一方面墙体抗震性能更好，另一方面墙厚也可取为剪力墙无肢长度的1/16。由于住宅建筑中剪力墙肢长一般小于3.0m，故厚度采用200mm满足构造要求。
对一字形剪力墙，底部加强区墙厚不应小于H/12（一、二级），则无地下室的底层墙厚将超过400mm，其余底部加强区墙厚也将在250mm以上，很不经济，建筑上往往也不能接受。对此，可有2种处理办法:
1）底层加现浇板。在底层一字形剪力墙所在的房间设现浇板，这样可将层高降低，再根据高规（JGJ3-2002）附录D验算墙体稳定。
对200mm厚墙肢，3.0m层高，C30混凝土，有Ec=3.0×104N/mm2，t=200mm，l0 =β，h=3000mm。
则墙顶等效竖向均布荷载设计值q应满足：
一般情况下均能满足此稳定要求。2）设端柱。在一字形剪力墙端部设端柱（其截面边长大于2倍墙厚），这样可按剪力墙无肢长度的1/16（一、二级）或1/20（三、四级）确定墙厚，200mm的墙厚一般均满足要求。由于非加强区墙厚要求为层高或无肢长度的1/15（一、二级）或1/25（三、四级），故非加强区可取消此端柱。这种只在下部2层加端柱的处理，往往也能得到建筑专业的认可。
3剪力墙水平分布筋在边缘构件中的锚固
在设计和施工中，部分人员仅将剪力墙水平分布筋锚入边缘构件中或与边缘构件箍筋搭接，作者认为这种做法不符合规范要求。边缘构件并不是剪力墙墙身的支座，其本身是剪力墙的一部分，它与剪力墙墙身之间的连接不是不同构件之间的连接，不能套用比如梁与柱连接的做法。剪力墙水平分布筋是用以抵抗水平地震作用产生的剪力，是按整片墙肢进行配置的，并未扣除边缘构件的长度；而剪力墙边缘构件中箍筋的作用是约束混凝土，改善混凝土的受压性能，使剪力墙在地震作用下具有较好的延性和耗能能力，规范中并未明确考虑其抵抗水平剪力。两者所起的作用不同，不宜混用。正确的做法是将水平分布筋伸至墙肢端部，并垂直弯折15d（对端柱当锚入长度不小于1a或1ae时可不弯折）。这在标准图集（03 G101-1）中表达得很清楚。
4开角窗问题
近年来随着人们生活水平的日益提高，对居住的环境也提出了更高的要求。因此，房地产开发商们为了住宅通风采光好、视野开阔提出在平面角部设置转角窗。
角部墙体开洞，与角部墙体不开洞的剪力墙结构相比，对墙体及暗柱配筋影响不大，但开角窗后，内墙连梁超筋数量增多，这是因为角窗使外墙长度减小，刚度减弱，在地震作用下引起内力重分布，使连梁分担更多的地震力。由此看来，只要妥善处理连梁的超筋问题，对整个结构的安全不会有严重的影响，重要的是对开角窗的局部应采取构造加强措施，主要是：
1）角部开窗的墙体为无异缘墙体，新的《GB 50011-2001》建筑抗震设计规范规定墙体厚度，当无端柱或异柱时不应小于层高的1/12，一般住宅层高2.70～2.80m，故角部房间墙段厚度应不小于220～240mm。2）由于角部墙体无翼缘，延性较差，应在墙体端部设置暗柱，可适当加强配筋。3）为了增加墙体平面外的稳定性，可在每层楼板角部处附加钢筋2Φ16mm，两端各锚入暗柱内长度≥35d。4）角部利用窗台梁悬挑，当两挑梁长度相近时，可作为两挑梁计算，当两挑梁长度相差较大时，可将短梁悬挑，长梁简支在短梁上。同时角部梁侧水平钢筋，如同墙体水平钢筋一样，不得减少，并按墙体角部水平钢筋构造处理。
参考文献
[1]GB 50011—2001.建筑抗震设计规范[S].
[2]JGJ 3—2002.高层建筑混凝土结构技术规程[S].
关键词建筑；筑剪力墙；结构设计
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)011-0133-01
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001及《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ 3-2002颁布实施已经多年了，新规范对剪力墙结构的规定更为严格和详细。新规范将剪力墙边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，并对短肢剪力墙做了更严格的限制。所谓短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙则是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。
1剪力墙结构的平面布置及概念设计
在结构设计中，为了做到安全和经济，剪力墙结构的侧向刚度不宜过大，可将其楼层层间最大位移与层高之比控制在1/1100～1/1300之间。对于高层住宅，底部剪力墙截面总面积与楼面面积之比大约在6%～8%，剪力墙的体积与总建筑面积之比大约在16%～20%。剪力墙平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近，以减小扭转效应，必要时通过改变墙肢长度和连梁高度调整刚心位置。住宅建筑中往往会有很多短肢剪力墙，应结合建筑平面，采用L，T，Z，十字形等截面形式，且翼缘长度大于其厚度的3倍。一字型剪力墙抗震性能较差，应尽量避免。剪力墙墙肢截面高厚比宜大于5，墙肢之间的梁净跨宜小于6.0m，否则梁高会太大，影响室内净高。为满足“筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%”的要求，应使部分墙肢截面高厚比大于8，使之成为一般剪力墙，非加强区则可视情况将墙肢长度适当减小。
振动台模拟地震试验结果表明，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。对这些薄弱环节，应加强概念设计和抗震构造措施。
1）当有扭转效应，会加剧建筑平面外边缘及角点处的墙肢已有的翘曲变形，使其首先开裂；在水平地震作用下，高层短肢剪力墙结构以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢承受较大的竖向荷载，破坏严重 ，尤其一字形小墙肢破坏最严重。为了尽量消除扭转不规则，可增加建筑物周边墙肢长度或连梁高度，这样能明显增大结构的抗扭刚度。2）在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁。因此，在计算时，对跨高比不小于5的梁应按框架梁考虑，连梁的刚度折减系数也不宜太小。
2剪力墙墙肢截面厚度
高规（JGJ 3-2002）第7.2.2条第1～3款规定了剪力墙的最小厚度，其主要目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能。现将第1～3款的要求列表如下，见表1。
注：H—层高或剪力墙无肢长度的较小值。
对短肢剪力墙结构 ，高规（JGJ3-2002）规定其抗震等级应比表4.8.2规定的抗震等级提高一级采用，故除6度区外，短肢剪力墙的抗震等级至少为二级。对于住宅建筑，填充墙厚一般为200mm，相应剪力墙厚也取为200mm。住宅层高一般为2.8～3.0m，故2层楼面以上墙厚取200mm，除底部加强区的一字形短肢剪力墙外，均能满足规范要求。
对于无地下室的高层住宅，因其基础埋深一般在2.5m以上，则底层墙体高度会到5.0m以上，若按层高的1/16确定墙厚，将超过300mm，大于填充墙厚度。为避免出现此种情况，在布置剪力墙时，应结合建筑平面，尽量不用一字形剪力墙，而采用L，T，Z，十字形等截面形式，且翼缘长度大于其厚度的3倍，这样，一方面墙体抗震性能更好，另一方面墙厚也可取为剪力墙无肢长度的1/16。由于住宅建筑中剪力墙肢长一般小于3.0m，故厚度采用200mm满足构造要求。
对一字形剪力墙，底部加强区墙厚不应小于H/12（一、二级），则无地下室的底层墙厚将超过400mm，其余底部加强区墙厚也将在250mm以上，很不经济，建筑上往往也不能接受。对此，可有2种处理办法:
1）底层加现浇板。在底层一字形剪力墙所在的房间设现浇板，这样可将层高降低，再根据高规（JGJ3-2002）附录D验算墙体稳定。
对200mm厚墙肢，3.0m层高，C30混凝土，有Ec=3.0×104N/mm2，t=200mm，l0 =β，h=3000mm。
则墙顶等效竖向均布荷载设计值q应满足：
一般情况下均能满足此稳定要求。2）设端柱。在一字形剪力墙端部设端柱（其截面边长大于2倍墙厚），这样可按剪力墙无肢长度的1/16（一、二级）或1/20（三、四级）确定墙厚，200mm的墙厚一般均满足要求。由于非加强区墙厚要求为层高或无肢长度的1/15（一、二级）或1/25（三、四级），故非加强区可取消此端柱。这种只在下部2层加端柱的处理，往往也能得到建筑专业的认可。
3剪力墙水平分布筋在边缘构件中的锚固
在设计和施工中，部分人员仅将剪力墙水平分布筋锚入边缘构件中或与边缘构件箍筋搭接，作者认为这种做法不符合规范要求。边缘构件并不是剪力墙墙身的支座，其本身是剪力墙的一部分，它与剪力墙墙身之间的连接不是不同构件之间的连接，不能套用比如梁与柱连接的做法。剪力墙水平分布筋是用以抵抗水平地震作用产生的剪力，是按整片墙肢进行配置的，并未扣除边缘构件的长度；而剪力墙边缘构件中箍筋的作用是约束混凝土，改善混凝土的受压性能，使剪力墙在地震作用下具有较好的延性和耗能能力，规范中并未明确考虑其抵抗水平剪力。两者所起的作用不同，不宜混用。正确的做法是将水平分布筋伸至墙肢端部，并垂直弯折15d（对端柱当锚入长度不小于1a或1ae时可不弯折）。这在标准图集（03 G101-1）中表达得很清楚。
4开角窗问题
近年来随着人们生活水平的日益提高，对居住的环境也提出了更高的要求。因此，房地产开发商们为了住宅通风采光好、视野开阔提出在平面角部设置转角窗。
角部墙体开洞，与角部墙体不开洞的剪力墙结构相比，对墙体及暗柱配筋影响不大，但开角窗后，内墙连梁超筋数量增多，这是因为角窗使外墙长度减小，刚度减弱，在地震作用下引起内力重分布，使连梁分担更多的地震力。由此看来，只要妥善处理连梁的超筋问题，对整个结构的安全不会有严重的影响，重要的是对开角窗的局部应采取构造加强措施，主要是：
1）角部开窗的墙体为无异缘墙体，新的《GB 50011-2001》建筑抗震设计规范规定墙体厚度，当无端柱或异柱时不应小于层高的1/12，一般住宅层高2.70～2.80m，故角部房间墙段厚度应不小于220～240mm。2）由于角部墙体无翼缘，延性较差，应在墙体端部设置暗柱，可适当加强配筋。3）为了增加墙体平面外的稳定性，可在每层楼板角部处附加钢筋2Φ16mm，两端各锚入暗柱内长度≥35d。4）角部利用窗台梁悬挑，当两挑梁长度相近时，可作为两挑梁计算，当两挑梁长度相差较大时，可将短梁悬挑，长梁简支在短梁上。同时角部梁侧水平钢筋，如同墙体水平钢筋一样，不得减少，并按墙体角部水平钢筋构造处理。
参考文献
[1]GB 50011—2001.建筑抗震设计规范[S].
[2]JGJ 3—2002.高层建筑混凝土结构技术规程[S].