淺談住宅設(shè)計(jì)應(yīng)用中剪力墻結(jié)構(gòu)的技術(shù)措施

【摘要】剪力墻結(jié)構(gòu)體系在住宅設(shè)計(jì)中占有很大比重。剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比較大，變形較小，既能起到承重作用，又能起到圍護(hù)作用。同時(shí)，由于規(guī)范對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的間距要求，導(dǎo)致不能滿足建筑平面布置和使用功能。尤其是不能滿足需要較大空間建筑的要求。本文主要是淺談下剪力墻結(jié)構(gòu)在住宅設(shè)計(jì)應(yīng)用中的一些技術(shù)措施。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)的布置

剪力墻屬于截面呈片狀的偏心受壓或偏心受拉構(gòu)件，其特點(diǎn)是平面內(nèi)剛度及承載力大，而平面外剛度及承載力都很小。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)主要利用其平面內(nèi)剛度承受墻身平面內(nèi)的水平力。剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置最好簡單，規(guī)則，沿兩個(gè)主軸雙向布置，且兩個(gè)方向剛度相差不要過大，一般控制兩向主要計(jì)算指標(biāo)（層間位移、周期）相比不小于80%?？梢宰裱鈬^剛內(nèi)部較弱的原則，盡量布置成長肢墻，且長度應(yīng)基本均勻，不應(yīng)相差過大，使剪力墻墻肢受力均勻。短肢剪力墻承擔(dān)較大軸力和剪力，受力特點(diǎn)接近異形柱，抗震性能較差，需加強(qiáng)。當(dāng)短肢剪力墻墻肢一側(cè)或兩側(cè)與與跨高比≤2.5，且截面高度≥400的強(qiáng)連梁相連時(shí)，可按整體墻考慮其肢厚比。高規(guī)規(guī)定不應(yīng)全部采用短肢剪力墻，當(dāng)采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)滿足一定條件。

布置原則是通過梁和墻的搭接布置，形成規(guī)則的矩形板。橫向及豎向墻盡量布置在“一條線”上或者形成更大的剛度。除非特殊需要，盡量不要出現(xiàn)多余的剪力墻肢，這樣不但在增強(qiáng)剛度上作用不大而且會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。其次在凹口拐角處要布置剪力墻，注意在陽臺(tái)處不要形成懸臂墻。剪力墻布置在平面上從局部到整體都要形成獨(dú)立的封閉“筒”單元。

剪力墻在豎向上要從上到下連續(xù)布置，避免剛度突變，最頂層平面局部收進(jìn)時(shí)，可取消或縮短部分剪力墻。

二、剪力墻配筋

首先判斷剪力墻底部加強(qiáng)部位，底部加強(qiáng)部位是剪力墻塑性鉸出現(xiàn)的區(qū)域，是抗震延性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部位。規(guī)范規(guī)定底部加強(qiáng)部位的高度從地下室頂板開始算起。剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可取底部兩層和墻肢總高度的1/10二者的較大值。當(dāng)結(jié)構(gòu)計(jì)算嵌固端位于地下一層底板或以下時(shí)，底部加強(qiáng)部位尚宜向下

延伸到計(jì)算嵌固端。當(dāng)帶有大底盤裙房時(shí)，底部加強(qiáng)部位的高度也可以延伸至裙房以上一層。

其次，根據(jù)剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)置原則設(shè)置約束和構(gòu)造邊緣構(gòu)件，一、二、三級(jí)剪力墻底層墻肢底截面的軸壓比大于高規(guī)表7.2.14的規(guī)定值時(shí)，應(yīng)在底部加強(qiáng)部位及相鄰的上一層的設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；一、二、三級(jí)剪力墻的其他部位以及四級(jí)剪力墻和非抗震設(shè)計(jì)的剪力墻均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。當(dāng)有梁擱置在墻肢中部時(shí)，該擱置點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。需要特別注意的是①《抗規(guī)》6.1.10條文說明中提到，當(dāng)帶有大底盤裙房時(shí)，底部加強(qiáng)部位的高度也可以延伸至裙房以上一層； ②《高規(guī)》10.6.3條要求，大底盤塔樓結(jié)構(gòu)中與裙房相連的剪力墻，從嵌固端至裙房屋面上一層的高度范圍內(nèi)，宜設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

約束邊緣構(gòu)件的具體配筋措施：

① 陰影區(qū)縱向鋼筋間距宜取150mm左右；非陰影區(qū)縱向鋼筋直徑同剪力墻豎向分布筋，間距一般取150mm（即非陰影區(qū)長度：取150mm的整數(shù)倍，且不小于Lc計(jì)算值）。② 陰影區(qū)盡可能采用箍筋，且箍筋的長邊不宜大于短邊的3倍。當(dāng)采用沿周邊大套箍形式，大套箍長邊尺寸大于短邊尺寸3倍時(shí)，可在套箍中部設(shè)置1道拉筋，該拉筋同時(shí)勾住套箍和縱筋；或?qū)⒋筇坠糠纸獬蓛蓚€(gè)小套箍，相互搭接1倍縱筋間距，并勾住縱向鋼筋。（套箍無支長度過大時(shí)，起不到應(yīng)有的約束作用）

構(gòu)造邊緣構(gòu)件的具體配筋措施：

① 底部加強(qiáng)區(qū)及底部加強(qiáng)區(qū)以上部位的轉(zhuǎn)角墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件應(yīng)盡可能采用箍筋，其它情況可采用外圍大套箍加全部拉筋做法。② 當(dāng)為構(gòu)造配筋時(shí)，縱筋間距一般取200mm，箍筋或拉筋逐根縱筋設(shè)置；③ 當(dāng)為計(jì)算配筋時(shí)，縱筋間距一般取150mm，箍筋或拉筋間隔1根縱筋設(shè)置。

特別注意短肢剪力墻除按正常要求設(shè)置邊緣構(gòu)件外，全截面豎向鋼筋的配筋率尚應(yīng)滿足底部加強(qiáng)區(qū)1.2%（一、二級(jí)）、1.0%（三、四級(jí)）；其它部位1.0%（一、二級(jí)）、0.8%（三、四級(jí)）。當(dāng)墻肢的截面高度與厚度之比≤3（多層建筑）、4

（高層建筑）時(shí)，應(yīng)按框架柱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體為：①縱筋滿足框架柱的單側(cè)、全截面配筋率要求；②箍筋直徑、間距滿足框架柱加密區(qū)和非加密區(qū)要求；③當(dāng)為短柱時(shí)，箍筋應(yīng)全高加密，且體積配箍率不小于1.2%；④框架柱的抗震等級(jí)可取同剪力墻。當(dāng)墻肢端頭設(shè)有端柱時(shí)，端柱的縱向鋼筋配筋率、箍筋直徑和間距應(yīng)滿足框架柱的相應(yīng)要求。

三、結(jié)構(gòu)平面布置及配筋

首先注意結(jié)構(gòu)平面的規(guī)則性，住宅中的平面布置通常有凹進(jìn)尺寸較大，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%，造成平面凹凸不規(guī)則，此時(shí)需要補(bǔ)板處理。板厚通?？梢匀?00，110，120mm，陽臺(tái)，廚房，衛(wèi)生間一般通常做100mm，電梯前室及與樓梯間洞口相鄰處板做加強(qiáng)處理，做120mm，鋼筋雙層雙向加強(qiáng)。屋頂一般做120mm或者130mm。當(dāng)考慮穿電線管時(shí)，板厚≥120，不采用薄板加墊層的做法?，F(xiàn)今，業(yè)主和甲方對(duì)設(shè)計(jì)品質(zhì)要求越來越高，一般餐廳和客廳之間不做梁，這樣會(huì)形成大跨度異形板，需要加強(qiáng)板厚，通?？蛇_(dá)130mm或者140mm，板內(nèi)做暗梁盡量使樓板規(guī)則，鋼筋雙層雙向布置，且在陰角處容易應(yīng)力集中，需要附加7根放射筋，同時(shí)應(yīng)采用有限元程序驗(yàn)算其配筋。其余房間內(nèi)也應(yīng)盡量采用大跨度板，不在房間內(nèi)加次梁，一些100mm的小隔墻都采用底板內(nèi)加附加筋處理，隔墻下一般不應(yīng)該加粗鋼筋，一是板整體受力，應(yīng)整體提高板的配筋，二是輕隔墻有可能移位。有些地方規(guī)定（例上海，江蘇）規(guī)定房間兩端的板厚做120mm，且鋼筋雙層雙向拉通。坡屋頂板為偏拉構(gòu)件，配筋應(yīng)雙層雙向拉通。

四、梁的設(shè)計(jì)措施

剪力墻結(jié)構(gòu)中梁的分類原則是①兩端均與墻平行相連且跨高比≤5的梁按連梁設(shè)計(jì)；②兩端均與墻平行相連且跨高比>5或僅一端與墻平行相連的梁按框架梁設(shè)計(jì)；③兩端均與墻垂直相連或一端與墻垂直相連，另一端為梁支座的梁按次梁設(shè)計(jì)。④兩端均與墻平行相連且跨高比≤5，但跨中有次梁擱置的梁，按框架梁編號(hào)，按連梁設(shè)計(jì)。

梁上有次梁處（包括挑梁端部）應(yīng)附加箍筋和吊筋，宜優(yōu)先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下， 架在板上的梁， 不必加附加筋。

連梁的配筋措施：

①抗震設(shè)計(jì)時(shí)，沿連梁全長箍筋的構(gòu)造應(yīng)按規(guī)范規(guī)定框架梁梁端加密區(qū)箍筋的構(gòu)造要求采用；非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，沿連梁全長的箍筋直徑不應(yīng)小于6mm，間距不應(yīng)大于150mm；②墻體水平分布鋼筋應(yīng)作為連梁的腰筋在連梁范圍內(nèi)拉通連續(xù)配置；當(dāng)連梁截面高度大于700mm時(shí)，其兩側(cè)面沿梁高范圍設(shè)置的縱向構(gòu)造鋼筋（腰筋）的直徑不應(yīng)小于10mm，間距不應(yīng)大于200mm；對(duì)跨高比不大于2.5的連梁，梁兩側(cè)的縱向構(gòu)造鋼筋（腰筋）的面積配筋率不應(yīng)小于0.3%。③連梁頂面、底面縱向受力鋼筋伸入墻內(nèi)的錨固長度，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于laE，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于la，且不應(yīng)小于600mm；④頂層連梁縱向鋼筋伸入墻體的長度范圍內(nèi)，應(yīng)配置間距不大于150mm的構(gòu)造箍筋，箍筋直徑應(yīng)與該連梁的箍筋直徑相同；

連梁或者框架梁上下縱筋排布時(shí)，單排縱筋根數(shù)應(yīng)考慮暗柱縱筋影響，確保連梁縱筋錨入暗柱縱筋內(nèi)側(cè)；次梁注意鋼筋直徑越小越好，以便滿足在梁或墻內(nèi)錨固長度。

總之，剪力墻結(jié)構(gòu)是住宅設(shè)計(jì)中比較常見的結(jié)構(gòu)型式，怎樣在經(jīng)濟(jì)、安全、高效、合理的下做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是我們每個(gè)結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該思考和總結(jié)的問題。