摘要：隨著高層鋼筋混凝土建筑的增多，剪力墻結(jié)構(gòu)也被廣泛應(yīng)用，本文通過對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的討論，加深對(duì)規(guī)范設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)用的理解， 提出適用的構(gòu)造措施， 供技術(shù)人員在處理具體問題時(shí)參考。

關(guān)鍵詞： 建筑工程 剪力墻結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力， 并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。當(dāng)前，這種結(jié)構(gòu)在高層房屋建設(shè)中被大量運(yùn)用。本文從剪力墻設(shè)計(jì)中的基本概念入手， 針對(duì)其特點(diǎn)的多樣性和復(fù)雜性，對(duì)邊緣構(gòu)造、結(jié)構(gòu)的厚度和配筋、結(jié)構(gòu)的超長(zhǎng)等幾方面問題進(jìn)行了分析，對(duì)規(guī)范具體條文中參數(shù)的合理運(yùn)用提出建議。

一.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本概念

1.剪力墻高和寬尺寸較大但厚度較小，幾何特征像板，受力形態(tài)接近于柱，而與柱的區(qū)別主要是其長(zhǎng)度與厚度的比值，當(dāng)比值小于或等于4時(shí)可按柱設(shè)計(jì)，當(dāng)墻肢長(zhǎng)與肢寬之比略大于 4 或略小于4時(shí)可視為為異形柱， 按雙向受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻是一平面構(gòu)件，它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔(dān)豎向壓力；在軸力，彎矩，剪力的復(fù)合狀態(tài)下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎(chǔ)上的懸臂深梁。在地震作用或風(fēng)載下剪力墻除需滿足剛度強(qiáng)度要求外，還必須滿足非彈性變形反復(fù)循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)成延性彎曲型。

3.實(shí)際工程中剪力墻分為整體墻和聯(lián)肢墻：整體墻如一般房屋端的山墻、魚骨式結(jié)構(gòu)片墻及小開洞墻。整體墻受力如同豎向懸臂，當(dāng)剪力墻墻肢較長(zhǎng)時(shí)，在力作用下法向應(yīng)力呈線性分布，破壞形態(tài)似偏心受壓柱，配筋應(yīng)盡量將豎向鋼筋布置在墻肢兩端；為防止剪切破壞，提高延性應(yīng)將底部截面的組合設(shè)計(jì)內(nèi)力適當(dāng)提高或加大配筋率；為避免斜壓破壞墻肢不能過小也不宜過長(zhǎng)，以防止截面應(yīng)力相差過大。聯(lián)肢墻是由連梁連接起來的剪力墻，但因一般連梁的剛度比墻肢剛度小得多，墻肢單獨(dú)作用顯著，連梁中部出現(xiàn)反彎點(diǎn)要注意墻肢軸壓比限值。設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，應(yīng)根據(jù)各型墻體的特點(diǎn)，不同的受力特征，墻體內(nèi)力分布狀態(tài)并結(jié)合其破壞形態(tài)，合理地考慮設(shè)計(jì)配筋和構(gòu)造措施。

4.墻的設(shè)計(jì)計(jì)算是考慮水平和豎向作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，求得內(nèi)力后按偏壓或偏拉進(jìn)行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗(yàn)算。當(dāng)受較大集中荷載作用時(shí)再增加對(duì)局部受壓承載力驗(yàn)算。 在剪力墻承載力計(jì)算中， 對(duì)帶翼墻的計(jì)算寬度按以下情況取其小值：①剪力墻之間的間距；②門窗洞口之間的翼緣寬度；③墻肢總高度的1/10；④剪力墻厚度加兩側(cè)翼墻厚度各6倍的長(zhǎng)度。

5.為了保證墻體的穩(wěn)定性及便于施工， 使墻有較好的承載力和地震作用下耗散能力，規(guī)范要求一、二級(jí)抗震墻時(shí)墻的厚度應(yīng)≥160mm， 底部加強(qiáng)區(qū)宜≥200mm， 三、 四級(jí)抗震等級(jí)時(shí)應(yīng)≥140mm，豎向鋼筋應(yīng)盡量配置于約束邊緣。

二.剪力墻的邊緣構(gòu)造

1.結(jié)構(gòu)試驗(yàn)表明矩形截面剪力墻的延性比工字形或槽形截面剪力墻差；計(jì)算分析表明增加墻肢截面兩端的翼緣能顯著提高墻的延性；因此在矩形墻兩端設(shè)約束邊緣構(gòu)件不但能較顯著地提高墻體的延性，還能防止剪力墻發(fā)生水平剪切滑動(dòng)提高抗剪能力。從89規(guī)范開始在剪力墻中提出了暗柱、端柱、翼墻（柱）、轉(zhuǎn)角墻（柱），也就是目前規(guī)范中的約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件的抗震措施。

2.從2002年開始實(shí)施的建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范，根據(jù)結(jié)構(gòu)類型及受力狀況，對(duì)剪力墻兩端及洞口兩側(cè)的加強(qiáng)邊緣，按墻肢在重力荷載代表值作用下墻肢軸壓比的界線及加強(qiáng)部位要求分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件兩類?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱抗規(guī)）規(guī)定抗震墻結(jié)構(gòu)、部分框支抗震墻中落地剪力墻當(dāng)一、二級(jí)抗震時(shí)底部加強(qiáng)部位及相鄰的上一層均應(yīng)按要求設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；但對(duì)于一般抗震墻結(jié)構(gòu)當(dāng)滿足墻肢軸壓比限值界線值時(shí)可按規(guī)定設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。《抗規(guī)》未明確框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻需設(shè)置約束邊緣構(gòu)件時(shí)抗震墻的抗震等級(jí)和軸壓比界限值；但根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱砼規(guī)）11.7.14 條框架 - 剪力墻不受一、二抗震等級(jí)限制，凡底部加強(qiáng)區(qū)及其上一層當(dāng)不滿足軸壓比限界時(shí)則均應(yīng)設(shè)約束邊緣構(gòu)件。綜合分析《抗規(guī)》和《砼規(guī)》設(shè)計(jì)約束邊緣構(gòu)件時(shí)，框剪結(jié)構(gòu)、框支結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)的要求應(yīng)嚴(yán)于一般剪力墻結(jié)構(gòu)。

三.剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度和配筋問題

1.根據(jù)《抗規(guī)》 6.1.2條規(guī)定，8 度地震區(qū)剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)至少應(yīng)為二級(jí)；按 6.4.1 條要求剪力墻底部加強(qiáng)部位墻厚一、二級(jí)抗震等級(jí)時(shí)不宜小于 200mm，且不小于層高的 1/16， 其他部位不小于 160mm，當(dāng)墻端頭無翼墻或暗柱時(shí)不應(yīng)小于層高的 1/12。以上規(guī)定目的是為防止因墻體平面外剛度過小，穩(wěn)定性差，容易在偏心荷載作用下壓屈失穩(wěn)，但這些規(guī)定對(duì)于八度地震區(qū)的多層及低高層剪力墻結(jié)構(gòu)顯得不夠合理。例如5-15層的剪力墻結(jié)構(gòu)，一般墻肢在重力荷載代表值作用下軸壓比都小于0.2， 電算結(jié)果墻體往往只需要構(gòu)造配筋，但只因底部功能要求3.9m層高，墻厚就得240mm，若業(yè)主要求室內(nèi)視野開闊，不設(shè)外縱墻，橫墻朝外端頭不允許帶翼墻或端柱時(shí)，當(dāng)層高3>5-4.2m時(shí)，則墻厚需要320-350mm，顯然不合理。所以不應(yīng)要求死扣規(guī)范，而通過采用概念設(shè)計(jì)分析，控制墻肢軸壓比，進(jìn)行墻體截面條件、強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算并在構(gòu)造上適當(dāng)加強(qiáng)暗柱或配筋，保證其整體性連接等措施，是可以使墻厚減小的。

2.墻體的配筋率，目前在《砼規(guī)》11.7.11 條強(qiáng)制規(guī)定在一、二、三級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻中，豎向和水平分布筋的最小配筋率均不應(yīng)小于0.25%，和國(guó)外的配筋率 0.1-0.25%的高者基本接軌，這在高層或者較長(zhǎng)的剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)該是合理的，但對(duì)于低矮、短小的剪力墻值得探討。墻的水平分布筋是為橫向抗剪以防止墻體在斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪切破壞，同時(shí)起到抵抗溫度應(yīng)力防止砼出現(xiàn)裂縫，設(shè)計(jì)中當(dāng)建筑物較高較長(zhǎng)或框剪結(jié)構(gòu)時(shí)配筋宜適當(dāng)增加，特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當(dāng)增加。但對(duì)于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否適當(dāng)減小值得探討。墻的豎向鋼筋主要起抗彎作用，目前在一些多層低高層剪力墻中電算結(jié)果多為構(gòu)造配筋；但配筋時(shí)所取的配筋率有人往往扣除了約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件中的鋼筋，豎向最小配筋率應(yīng)該包括邊緣構(gòu)件中的鋼筋，墻肢的豎向配筋原則也應(yīng)該盡量將鋼筋布置在墻端部邊緣區(qū)并保證鋼筋間距≦300mm，也應(yīng)該注意防止豎筋過多使墻的抗彎強(qiáng)度大于抗剪強(qiáng)度，對(duì)抗震不利。

四.剪力墻結(jié)構(gòu)的超長(zhǎng)問題

《砼規(guī)》9.1.1條規(guī)定現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的溫度伸縮縫最大間距當(dāng)在室內(nèi)或土中時(shí)為 45m， 露天時(shí)為30m；而現(xiàn)澆框架剪力墻或框架核心筒結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距可取 45～55m.規(guī)范的這一規(guī)定顯然與現(xiàn)今建筑的體量越來越大但功能又要求不設(shè)縫發(fā)生矛盾，過長(zhǎng)時(shí)應(yīng)該盡量設(shè)置溫度伸縮縫，宜較嚴(yán)格遵守規(guī)范規(guī)定的限值，理由如下：1.剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大，受溫差影響大，混凝土的收縮、徐變產(chǎn)生的變形大，墻體對(duì)樓面、 屋面產(chǎn)生的約束也大；當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮變形時(shí)比其他結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)裂縫。一些未超長(zhǎng)的剪力墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生墻體或樓面裂縫。2.混凝土結(jié)構(gòu)受溫度或收縮徐變的影響與眾多因素有關(guān)；而體型龐大的剪力墻房屋往往形狀復(fù)雜， 混凝土收縮大，約束應(yīng)力積聚也大，施工工藝及管理也難控制，環(huán)境影響使用變化難于判斷，因此更難于解決混凝土收縮變形時(shí)，在受約束條件下引起拉應(yīng)力而保證不出現(xiàn)裂縫。3.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(shí)的不良因素影響等都加大了結(jié)構(gòu)收縮量，增加產(chǎn)生裂縫的因素。綜上所述，今后在處理超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，特別是處理超長(zhǎng)的剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)要特別慎重；當(dāng)發(fā)生建筑使用功能要求不允許超長(zhǎng)建筑設(shè)永久縫時(shí)，建議采用對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力的方法給予處理。

總之，剪力墻廣泛應(yīng)用于多層和高層鋼筋混凝土房屋，除框架結(jié)構(gòu)外，其余如抗震墻結(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)、板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系均與剪力墻有關(guān)，所以在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的有關(guān)問題深入了解，以便合理的進(jìn)行鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)綜合性很強(qiáng)，涉及到的內(nèi)容繁多而復(fù)雜。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重把握結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行概念分析，并采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施，力爭(zhēng)做到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)同步，安全與適用協(xié)調(diào)。