7 剪力墙结构设计

7.1 一般规定

7.1.1

高层建筑应有较好的空间工作性能,剪力墙结构应双向布置,形成空间结构。特别强调在抗震结构中,应避免单向布置剪力墙,并宜使两个方向刚度接近。剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大,为充分利用剪力墙的能力,减轻结构重量,增大剪力墙结构的可利用空间,墙不宜布置太密,使结构具有适宜的侧向刚度。

 

7.1.2~7.1.3

近年兴起的短肢剪力墙结构,有利于住宅建筑布置,又可进一步减轻结构自重。但是在高层住宅中,剪力墙不宜过少、墙肢不宜过短,因此,不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑,要求设置剪力墙筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的结构。

由于短肢剪力墙抗震性能较差,地震区应用经验不多,为安全起见,本条中对这种结构抗震设计的最大适用高度、使用范围、抗震等级、简体和一般剪力墙承受的地震倾覆力矩、墙肢厚度、轴压比、截面剪力设计值、纵向钢筋配筋率作了相应规定。

对于非抗震设计,除要求建筑最大适用高度适当降低外,对墙肢厚度和纵向钢筋配筋率也作了限制,目的是使墙肢不致过小。

一字形短肢剪力墙延性及平面外稳定均十分不利;因此规定不宜布置单侧楼面梁与之平面外垂直或斜交,同时要求短肢剪力墙尽可能设置翼缘。

 

7.1.4

剪力墙洞口的布置,会极大地影响剪力墙的力学性能。规则开洞,洞口成列、成排布置,能形成明确的墙肢和连梁,应力分布比较规则,又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合,设计结果安全可靠。错洞剪力墙应力分布复杂,计算、构造都比较复杂和困难。剪力墙底部加强部位,是塑性铰出现及保证剪力墙安全的重要部位,一、二和三级不宜采用错洞布置。其他情况如无法避免错洞墙,宜控制错洞墙洞口间的水平距离不小于 2m ,设计时应仔细计算分析,并在洞口周边采取有效构造措施(图 4a、b)。一、二、三级抗震设计的剪力墙不宜采用叠合错洞墙;当无法避免叠合错洞布置时,应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施(图 4c)或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口(图4d,其中阴影部分表示轻质填充墙体)。

 

 

错洞墙的内力和位移计算应符合本规程第5章的有关规定。对结构整体计算中采用杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时,应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断,并进行补充计算和校核。目前除了平面有限元方法外,尚没有更好的简化方法计算错洞墙。采用平面有限元方法得到应力后,可不考虑混凝土的抗拉作用,按应力进行配筋,并加强构造措施。

 

7.1.5

剪力墙结构应具有延性,细高的剪力墙(高宽比大于2) 容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙,从而可避免脆性的剪切破坏。当墙的长度很长时,为了满足每个墙段高宽比大于2的要求,可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙或整体墙,洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁 ( 其跨高比宜大于6) ,使其可近似认为分成了独立墙段。此外,墙段长度较小时,受弯产生的裂缝宽度较小;墙体的配筋能够较充分地发挥作用。因此墙段的长度(即墙段截面高度)不宜大于8m。

 

7.1.6

剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大影响,剪力墙沿高度不连续,将造成结构沿高度刚度突变。

 

7.1.7

剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大,而平面外刚度及承载力都相对很小。当剪力墙与平面外方向的梁连接时,会造成墙肢平面外弯矩,而一般情况下并不验算墙的平面外的刚度及承载力。当梁高大于2倍墙厚时,梁端弯矩对墙平面外的安全不利,因此应当采取措施,以保证剪力墙平面外的安全。

本条所列措施,均可增大墙肢抵抗平面外弯矩的能力。另外,对截面较小的楼面梁可设计为铰接或半刚接,减小墙肢平面外弯矩。铰接端或半刚接端可通过弯矩调幅或梁变截面来实现,此时应相应加大梁跨中弯矩。

 

7.1.8

跨高比小于5的连梁,竖向荷载下的弯矩所占比例较小,水平荷载作用下产生的反弯使它对剪切变形十分敏感,容易出现剪切裂缝。本章针对连梁设计作了一些规定。当连梁跨高比不小于5时,竖向荷载作用下的弯矩所占比例较大,宜按框架梁设计。

 

7.1.9

抗震设计时,为保证出现塑性铰后剪力墙具有足够的延性,该范围内应当加强构造措施,提高其抗剪切破坏的能力。由于剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围,因此对其作了规定。一般情况下单个塑性铰发展高度为墙底截面以上墙肢截面高度hw的范围,为安全起见,本条规定的加强部位范围适当扩大。

 

7.1.10

楼板主梁支承在连梁或框架梁上时,一方面主梁端部约束达不到要求,另一方面对支承梁不利,因此要尽量避免。楼板次梁支承在连梁或框架梁上时,次梁端部可按铰接处理。

 

7.1.11

梁与墙的连接有两种情况:当梁与墙在同一平面内时,多数为刚接,梁钢筋在墙内的锚固长度应与梁、柱连接时相同。当梁与墙不在同一平面内时,多数为半刚接,梁钢筋锚固应符合锚固长度要求;当墙截面厚度较小时,可适当减小梁钢筋锚固的水平段,但总长度应满足非抗震或抗震锚固长度要求。