框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的設(shè)計

朱孝弟， 樊曉鵬

1 煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計研究院有限公司（450000） 2 北京光輝偉業(yè)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司（102100）

1 確定剪力墻的厚度

在框剪結(jié)構(gòu)中,剪力墻宜有邊緣約束構(gòu)件即:邊框柱和邊框梁。規(guī)范中規(guī)定帶邊框剪力墻的截面厚度為:①抗震設(shè)計時,一、二級剪力墻的底部加強部位的厚度均不應(yīng)小于200mm，且不應(yīng)小于層高的1/16；②其他情況不應(yīng)小于160 mm,且不應(yīng)小于層高的1/20。邊框梁的寬度宜與墻同厚,高度可取墻厚的2倍。所以一個合理的剪力墻厚度具有結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟合理等特點。鑒于此,剪力墻的厚度在滿足層高的1/16或者1/20的前提下,取200mm為宜。在這里應(yīng)該強調(diào)的一點是,一般情況下由于基礎(chǔ)的埋置深度比較大而導(dǎo)致底層的層高比較高,從而也就要求底層剪力墻的厚度比較大。

2 剪力墻的數(shù)量及長度

在一些計算信息如:結(jié)構(gòu)在地震作用下的周期、層間位移角等等,都相對較容易滿足。在這其中應(yīng)當(dāng)注意對框架柱和剪力墻各自承擔(dān)的傾覆彎矩之間比例的控制,當(dāng)剪力墻承擔(dān)的傾覆彎矩大于50%的框架傾覆彎矩時，才可以把這種結(jié)構(gòu)的計算模型選為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。在確定了剪力墻的面積和厚度之后,剪力墻的長度自然就知道了，即L=A/h。剪力墻應(yīng)具有延性,寬高比大于2的墻體(細高的墻體),容易設(shè)計成彎曲破壞的延性剪力墻,從而避免脆性的剪切破壞。當(dāng)墻的長度很長時,為了滿足每個墻段高寬比大于2的要求，可以通過開設(shè)洞口將長墻分成長度較小,且均勻的聯(lián)墻肢或整體墻,由于開洞而形成的洞口連梁宜采用約束彎矩較小的連梁(跨高比宜大于6)連接,使墻段本身近似認為分成了獨立墻段。另外,連梁兩端所連接的剪力墻較長,剪力墻與連梁形成一個整體,剛度較大,所吸收的水平地震力也較大,連梁作為剪力墻之間的傳力構(gòu)件,就容易出現(xiàn)剪切超限。此時可考慮將洞口開得大一些,以減小連梁兩側(cè)的剪力墻長度,其受彎產(chǎn)生的裂縫寬度較小,所以墻體的配筋能夠充分的發(fā)揮作用。因此墻段長度不宜大于8m。

3 剪力墻的布置原則

3.1 剪力墻的平面布置原則

剪力墻的平面布置原則是均勻、分散、對稱、周邊布置。均勻、分散原則是要求每片的剪力墻剛度不要太大,連續(xù)尺寸不要太長,使剪力墻的數(shù)量多一些,分散一些,每一片墻肢的彎曲剛度適中,不會因為個別墻肢的局部破壞而影響整體的抗側(cè)力性能。剛度愈大的墻肢承擔(dān)、吸收的荷載也愈大,同樣也要考慮墻肢開洞,來減輕個別墻肢的剛度集中問題。周邊原則是為了使建筑物的剛度中心和平面形心盡量吻合,保證建筑物抗扭能力。在周邊布置的剪力墻,其抵抗扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力臂較大,在剪力墻數(shù)量比較合適的情況下,不需增加剪力墻數(shù)量來滿足使用要求,節(jié)約了造價,又起到了很好的抗扭效果。剪力墻的布置在應(yīng)力易集中處(平面形狀出現(xiàn)變化的地方),即端部轉(zhuǎn)角處、凸凹角處等等。

3.2 剪力墻的豎向布置原則

剪力墻在豎向宜沿建筑物全高設(shè)置,盡量不要隨意中斷,但基于建筑的功能要求必須中斷剪力墻時,在轉(zhuǎn)換層要采取加強措施。國外有的規(guī)范中也提到,由于需要必須中斷剪力墻時對結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度不會造成太大的影響,對頂部的位移影響也很小,并且認為轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)計只與分配到的絕對地震作用有關(guān),也不必要采取特殊的加強措施。這樣將減少混凝土用量,降低工程造價。但在實際工程設(shè)計中,只能在嚴格遵守國家現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范、強制性條文以及強制性標準的前提下進行設(shè)計。國外先進的經(jīng)驗,只能做為參考,未必能在實際工程中得到應(yīng)用。剪力墻宜在兩個主軸方向組合布置成L形、T形以及口字形的筒體，盡量避免一字形墻的出現(xiàn),這樣可以提高剪力墻身的剛度,但單片長度較長的剪力墻(不小于8m)宜開洞處理,在建筑使用功能中不要求該處出現(xiàn)洞口時,需要用填充墻體填充處理(墻體厚度與剪力墻同)。洞口在豎向上,宜對齊處理,洞口兩側(cè)應(yīng)按先行規(guī)范設(shè)置邊緣構(gòu)件,采取加強措施,滿足使用功能的要求。

4 結(jié)語

在對建筑進行合理的結(jié)構(gòu)選型之后,對結(jié)構(gòu)形式進行優(yōu)化。在優(yōu)化的過程中需要的是反復(fù)的調(diào)整與計算,對計算結(jié)構(gòu)進行分析。關(guān)于在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的設(shè)計,應(yīng)該在合理的利用規(guī)范中提供的前提條件下,盡量滿足建筑(平面布置等)和甲方的要求?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)中,框架與剪力墻起到了很好的互補作用,對于一些抗震要求較高的地區(qū)是比較適合的結(jié)構(gòu)形式。

[1]GB50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]JGJ3-2002,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]楊嗣信.高層建筑施工手冊[M].