李福強(qiáng)，辛海亮

（1.中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000；2.青島市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東 青島 266071）

剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

李福強(qiáng)1，辛海亮2

（1.中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000；2.青島市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東 青島 266071）

文章以剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)作為研究對(duì)象，從剪力墻的布置原則、剪力墻的數(shù)量及合理間距和剪力墻的墻肢合理長(zhǎng)度等三個(gè)主要方面做了系統(tǒng)的研究及介紹，使剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到優(yōu)化，提高了建筑產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，降低了工程造價(jià)。

剪力墻結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；用鋼量

1 剪力墻的布置原則

（1）平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，宜沿兩個(gè)主軸方向或其它方向雙向布置，兩個(gè)方向的側(cè)向剛度不宜相差過(guò)大；宜上、下連續(xù)、對(duì)稱(chēng)布置。

（2）門(mén)窗洞口宜上下對(duì)齊，成列布置。一、二、三級(jí)抗震時(shí)，底部加強(qiáng)部位不宜采用錯(cuò)洞墻，且所有部位不宜采用洞口局部重疊的疊合錯(cuò)洞墻。

（3）當(dāng)墻肢較長(zhǎng)時(shí)宜開(kāi)設(shè)洞口，各墻段間宜設(shè)置跨高比大于6的弱連梁。 墻肢長(zhǎng)度不宜超過(guò)8m，且墻段總高與墻肢高度之比宜大于3。

（4）剪力墻宜均勻布置在建筑物四周附近、樓體間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大部位。

（5）平面凹凸較大時(shí)，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。

（6）縱橫剪力墻宜組成L形，T形和［形等形狀。

（7）抗震設(shè)防烈度為9度的剪力墻結(jié)構(gòu)和B級(jí)高度的高層剪力墻結(jié)構(gòu)不應(yīng)在外墻開(kāi)設(shè)角窗?？拐鹪O(shè)防烈度為7度和8度時(shí)，高層剪力墻結(jié)構(gòu)不宜在外墻角部開(kāi)設(shè)角窗，必須設(shè)置時(shí)應(yīng)加強(qiáng)其抗震措施。

2 剪力墻的數(shù)量及合理間距

2.1 剪力墻的數(shù)量

剪力墻的數(shù)量決定著建筑物剛度的大小。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，剛度較大的結(jié)構(gòu)一般震害較輕，但建筑物剛度太大就會(huì)影響經(jīng)濟(jì)性。一般情況下，建筑物剛度越大，經(jīng)濟(jì)性越差?？刂平ㄖ飫偠鹊囊蛩赜袃蓚€(gè)，一是層間位移角，二是剪重比。一般情況下，剪重比和層間位移角的大小與結(jié)構(gòu)剛度成正比。因在剪重比偏小的情況下，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)層間位移角滿足規(guī)范要求，剪力墻邊緣構(gòu)件為構(gòu)造配筋的“安全”假象，所以把剪重比控制在一個(gè)合理范圍內(nèi)，檢查結(jié)構(gòu)的位移、內(nèi)力及配筋等才有意義。剪重比越接近規(guī)范要求的最小值，結(jié)構(gòu)剛度就越小，剪力墻數(shù)量也就越少，結(jié)構(gòu)越經(jīng)濟(jì)。同樣，層間位移角越接近規(guī)范要求的最小值，結(jié)構(gòu)剛度就越小，剪力墻數(shù)量也就越少，結(jié)構(gòu)越經(jīng)濟(jì)。為使剪重比和層間位移角同時(shí)接近規(guī)范最小值，需要科學(xué)的優(yōu)化剪力墻的布置及數(shù)量。

2.2 剪力墻的合理間距

在高層住宅中，開(kāi)間均較小，墻體較多，可一部分墻體采用剪力墻，另一部分采用加氣混凝土砌塊隔墻，根據(jù)抗震設(shè)防烈度及抗震等級(jí)優(yōu)化調(diào)整剪力墻間距。結(jié)構(gòu)體系中剪力墻間距越大，數(shù)量越少，結(jié)構(gòu)自重及結(jié)構(gòu)整體剛度就會(huì)越小，結(jié)構(gòu)所受的地震力就會(huì)越小，這樣結(jié)構(gòu)越經(jīng)濟(jì)。但一般剪力墻間距不宜大于7m，剪力墻間距過(guò)大容易引起結(jié)構(gòu)整體剛度偏弱；會(huì)造成剪力墻間梁跨度變大、梁截面高度變大及梁配筋太大；而一般剪力墻厚度只有200mm，與剪力墻平面外相連的梁，若所配縱筋筋直徑太大，其在剪力墻水平段的錨固長(zhǎng)度很難滿足規(guī)范要求。另外，剪力墻間距太大，會(huì)造成筏板基礎(chǔ)支座間距太大，這樣筏板的厚度及配筋都會(huì)增大。

另外，剪力墻的布置應(yīng)滿足國(guó)家規(guī)范規(guī)定的剪重比、層間位移角、位移比和周期比等整體指標(biāo)要求，做到安全適用，經(jīng)濟(jì)合理，將結(jié)構(gòu)水平位移和地震力控制在合理的范圍內(nèi)。這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)才能既經(jīng)濟(jì)又合理。

3 剪力墻的墻肢長(zhǎng)度

當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比大于4時(shí)均稱(chēng)為剪力墻，剪力墻分為短肢剪力墻和一般剪力墻。短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4且不大于8的剪力墻。規(guī)范中對(duì)短肢剪力墻的配筋及在結(jié)構(gòu)中的數(shù)量都有明確規(guī)定，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中特別是高層結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡量少布置短肢剪力墻。

本文在第（3）條中已提到，剪力墻的墻肢長(zhǎng)度不宜超過(guò)8m；是不是布置剪力墻時(shí)墻肢長(zhǎng)度只需滿足不大于8m即可？這是不經(jīng)濟(jì)的。影響墻肢長(zhǎng)度的因素有軸壓比、層間位移角和剪重比。在滿足規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)及軸壓比的要求下，剪力墻的墻肢長(zhǎng)度應(yīng)盡量短。住宅中剪力墻厚度一般為200mm，那么墻肢長(zhǎng)度不小于1650mm即可滿足非短肢剪力墻的要求，故在滿足規(guī)范軸壓比的條件下，墻肢長(zhǎng)度盡量取1650。鋼筋混凝土剪力墻的墻肢減短，除剪力墻自身的混凝土用量及鋼筋用量可減少外，變短的剪力墻可以減輕結(jié)構(gòu)重量，降低結(jié)構(gòu)剛度，從而大大降低地震力，這樣框架梁及連梁的配筋可以大大減小，從而降低用鋼量。當(dāng)然結(jié)構(gòu)外圍橫向兩側(cè)的剪力墻長(zhǎng)度需適當(dāng)變長(zhǎng)，以增加結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。

在剪力墻數(shù)量及墻肢長(zhǎng)度已定的前提下，為增強(qiáng)剪力墻構(gòu)件及結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，剪力墻應(yīng)帶有翼墻，翼墻的長(zhǎng)度應(yīng)不小于3倍翼墻厚度。

4 結(jié)束語(yǔ)

該文從剪力墻的布置原則、剪力墻的數(shù)量及合理間距和剪力墻的墻肢長(zhǎng)度這三大方面概括了如何進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而使整個(gè)結(jié)構(gòu)體系更安全、合理和經(jīng)濟(jì)。

［1］高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.JGJ 3-2010.

［2］朱炳寅.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程應(yīng)用與分析［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.249-294.

［3］全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施.［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.35-43.

［4］建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.GB50011-2010.

TU398+.2

A

1671-3818（2016）10-0130-01

李福強(qiáng)（1980-），男，山東成武人，碩士，中級(jí)工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

辛海亮（1981-），男，山東濰坊臨朐人，碩士，中級(jí)工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。