曾小勇

（福建省九龍建筑設計有限公司，福建廈門361000）

概述

隨著樓房高度的不斷增加，較大的豎向荷載要求有較大的柱、墻和井筒，更重要的是，側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多，必須要精心設計來保證。剪力墻結構中，墻是平面構件，它除了承受水平作用力和彎矩外，還承擔豎向壓力，在軸力、彎矩、剪力的復合狀態(tài)下工作，其受水平力作用下是底部嵌固于基礎上的懸臂深梁。在地震作用或風載下，剪力墻除需滿足剛度強度要求外，還必須滿足非彈性變形反復循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結構裂而不倒的要求∶墻肢必須能防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞，因此注意盡量將剪力墻設計成延性彎曲型。

一、剪力墻結構的超長問題

《混凝土規(guī)范》第9.1.1條中規(guī)定現澆混凝土剪力墻結構的溫度伸縮縫最大間距∶當在室內或土中時為45m；露天時為30m；而現澆框架剪力墻或框架核心筒結構的伸縮縫間距可取45～55m。規(guī)范的這一規(guī)定顯然與現今建筑的體量越來越大但功能又要求不設伸縮縫發(fā)生矛盾，因此目前許多工程中的伸縮縫間距都突破了規(guī)范的規(guī)定，筆者認為今后當剪力墻結構超長時，應該慎重處理為好，過長時應該盡量設置溫度伸縮縫，宜較嚴格遵守規(guī)范規(guī)定的限值，理由如下∶

(1)剪力墻結構剛度大，受溫差影響大，混凝土的收縮產生的變形大，墻體對樓面、屋面產生的約束也大；當結構發(fā)生收縮變形時比其他結構易出現裂縫。一些未超長的剪力墻結構產生墻體或樓面裂縫，其主要原因就在此。

(2)剪力墻結構多用于商品住房和公寓，使用狀況復雜，一旦私人購買的房子出現裂縫，雖然沒有安全問題，但處理起來問題多、難度大、社會影響大。

(3)混凝土結構受溫度或收縮形變的影響與眾多因素有關；而體型龐大的剪力墻房屋往往形狀復雜，混凝土收縮大，約束應力積聚也大，施工工藝及管理也難控制，環(huán)境影響使變化難于判斷，因此更難于解決混凝土收縮變形時，在受約束條件下引起拉應力而保證不出現裂縫。

(4)目前混凝土中水泥用量普遍增大，加上由于混凝土強度的提高，使彈性模量增加將引起更大的約束拉應力產生，使結構出現裂縫的因素增多。

(5)普遍使用商品混凝土泵送施工，為了泵送，增大水泥用量，減少了中粗骨料含量和骨料粒徑，加上泵送混凝土配合比和施工送料時的不良因素影響等都加大了結構收縮量，增加產生裂縫的因素。

綜上所述，在處理超長結構時，特別是處理超長的剪力墻結構時更要特別慎重∶當發(fā)生實在由于建筑使用功能要求不允許超長建筑設永久縫時，建議采用對結構施加預應力的方法并結合采用設計構造措施、施工措施共同給予處理。

二、高層剪力墻轉角部位開設轉角窗的問題

隨著建筑平立面體型的多樣化，在不少的居住建筑外墻轉角，客戶要求設置轉角窗，高層剪力墻結構的角部是結構的關鍵部位，在角部剪力墻上開設轉角窗，這不僅消弱了結構的整體抗扭剛度和抗側力剛度，而且使臨近洞口的墻肢、連梁內力增大，扭轉效應明顯，對結構抗震不利。

(1)B級高度及9級設防A級高度的高層建筑不應在角部剪力墻上開設角窗或挑陽臺。

(2)8度及8度以下級設防A級高度的高層建筑在角部剪力墻上開設角窗或挑陽臺時，應采取以下措施∶

①洞口應上下對齊，洞口寬度不宜過大，連梁高度不宜過小，并加強其配筋及構造；

②洞口兩側應避免采用短肢剪力墻和單片剪力墻，宜采用“T”、“L”、“[”型等截面的墻體，墻體厚度在底部加強部位不小于層高的1/12，其他部位不小于1/15，且不小于180 mm，墻端暗柱縱向配筋適當加強；

③宜提高洞口兩側墻肢的抗震等級，并按提高后的抗震等級滿足軸壓比限值的要求；

④轉角處樓板應加厚，配筋宜適當加大，并配置雙層雙向配筋；也可于轉角處板內設置連接洞口兩側墻體的暗梁；

⑤結構電算時，轉角梁的負彎矩調整系數、扭轉折減系數均取1.0，抗震設計時，應考慮扭轉藕聯的影響。

三、剪力墻連梁設計的問題

剪力墻連梁的含義∶剪力墻連梁即兩端都與剪力墻相連且與剪力墻的夾角不大于25度，跨高比小于5，剛度可以折減的梁。在墻肢和連梁的協同工作中，剪力墻應該具有足夠的剛度和強度。剪力墻的設計應該保證不發(fā)生剪切破壞，也就是要求墻肢和連梁的設計符合強剪弱彎的原則，同時要求連梁的屈服要早于墻肢的屈服，而且要求墻肢和連梁具有良好的延性。連梁一般具有跨度小，截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點。因此在實際工程中要使連梁的設計滿足強剪弱彎的要求，就必須考慮以下幾個方面∶

(1)關于連梁剛度的折減。連梁由于跨高比小，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內力往往很大，連梁屈服時表現為梁端出現裂縫，剛度減弱，內力重新分布。因此在開始進行結構整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。根據《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規(guī)程》第4.1.7條中規(guī)定∶“在內力與位移計算中，所有構件均可采用彈性剛度，在框架-剪力墻結構中，連梁的剛度可予以折減，折減系數不應小于0.55”；

(2)加連梁跨度減少高度。在連梁設計中，剛度折減后，仍可能發(fā)生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況，這時可以增加洞口的寬度，以減少連梁剛度。減少了結構的整體剛度，也就減少了地震作用的影響，使連梁的承載力有可能不超限。如果只是部分連梁超筋或超限，則可采取調整連梁內力來解決。調整的幅度不宜大于20%，且連梁必須滿足“強剪弱彎”的要求；

(3)增加剪力墻厚度。亦即增加連梁的截面寬度，其結果一方面由于結構整體剛度加大，地震作用產生的內力增加，另一方面連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。由于該片墻厚增加以后，地震所產生的內力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻，而是小于這個比例，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限；

(4)提高混凝土等級。混凝土等級提高后，結構的地震作用影響增加的比例遠小于混凝土受剪承載力提高的比例，有可能使連梁的受剪承載力不超限；

(5)地震區(qū)高層建筑的剪力墻連梁，在進行了上述調整后，仍有部分不符合承載力要求時，可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強剪弱彎”的要求，配置相應的縱向鋼筋。此時，如果不能保證連梁在大震時的延性要求，應重新計算整個結構，必要時調整結構布置，使連梁的承載力符合要求。

結語

以上都是在進行剪力墻結構設計工作中經常遇到的幾個問題，這些問題相對都比較復雜的，只有把互相制約的因素統(tǒng)一協調，才能取得比較理想的結果。

[1]GB50050-2002，混凝土結構設計規(guī)范[S].

[2]曾亞平.剪力墻結構設計中常見問題探討［J］.企業(yè)技術開發(fā)，2009.

[3]伊宏光李競飛.高層剪力墻結構設計中的幾個常見問題處理方法［J］.中國新技術新產品，2009.