第三节 剪力墙结构

第三节剪力墙结构主讲：段亚弟一什么是剪力墙建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时，这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载，同时承担风力或地震作用传来的水平地震作用。剪力墙即由此而得名(抗震规范定名为抗震墙)。

说通俗了就是把很多柱子一个一个连在一起，可以比喻成“柱子墙”整个墙受力，作用相当于框架结构的柱子，剪力墙也可以形象的看做把一个很大的柱子拍的扁扁的，形成墙的形状，其实剪力墙就是布满钢筋网的混凝土侧立板。

剪力墙结构(shearwallstructure）是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效抵抗结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。剪力墙结构的优点是侧向刚度大，在水平荷载作用下侧移小，其缺点是剪力墙的间距有一定限制，建筑平面布置不灵活，不适合要求大空间的公共建筑，另外结构自重也较大，灵活性就差。一般适用住宅、公寓和旅馆。剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板，可以不设梁，所以空间利用比较好，可节约层高。二什么是剪力墙结构三剪力墙结构如何布置结构布置墙体承重方案1）小开间横墙承重特点：每开间设置承重横墙，间距为2.7～３.9m，适用于住宅、旅馆等小开间建筑。优点：不需要隔墙；采用短向楼板，节约钢筋等。缺点：横墙数量多，承载力未充分利用，建筑平面布置不灵活，房屋自重及侧向刚度大，水平地震作用大。大间距纵、横墙承重小开间横墙承重大开间横墙承重2）大开间横墙承重特点：每两开间设置一道承重横墙，间距一般6～8m。楼盖多采用混凝土梁式板或无粘结预应力混凝土平板。优点：使用空间大，平面布置灵活；自重较轻，基础费用相对较少。缺点：楼盖跨度大，楼盖材料增多。3）大间距纵、横墙承重特点：每两开间设置一道横墙，间距为8m左右，楼盖采用混凝土双向板，在每两道横墙之间布置一根进深梁，形成纵、横墙混合承重。

从使用功能、技术经济指标、受力性能等方面来看，大间距方案较优越。目前趋向于采用大间距、大进深、大模板、无粘结预应力混凝土楼板的剪力墙结构体系。

1）遵循均匀、分散、对称和周边的原则。

2）宜沿主轴方向双向或多向布置，不同方向的剪力墙宜联结在一起，应尽量拉通、对直；抗震设计时，宜使两个方向侧向刚度接近，以减少结构扭转；剪力墙墙肢截面宜简单、规则,单片形，L形、槽形、工字形、十字形或筒形。

3)剪力墙宜布置在房屋的端部附近、平面形状变化处、恒荷载较大处以及楼（电）梯处。

4）剪力墙布置不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度；若侧向刚度过大，不仅加大自重，还会使地震力增大。

5）剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。

6）剪力墙长度较大时，可通过开设洞口将长墙分成若干均匀的独立墙段。墙段的长度不宜大于8m。

7）剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置。宜避免使用错洞墙和叠合错洞墙。剪力墙的布置原则四剪力墙如何分类1、根据洞口的有无、大小、形状和位置等，剪力墙主要可划分为以下几类：

整截面墙联肢墙壁式框架整体小开口墙1）整截面墙：

几何判定：（1）剪力墙无洞口；（2）有洞口，墙面洞口面积不大于墙面总面积的15%，且洞口间的净距及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸。

受力特点：可视为上端自由、下端固定的竖向悬臂构件。

整截面墙2）整体小开口墙：

几何判定：（1）洞口稍大一些，且洞口沿竖向成列布置，（2）洞口面积超过墙面总面积的16%，但洞口对剪力墙的受力影响仍较小。受力特点：在水平荷载下，由于洞口的存在，墙肢中已出现局部弯曲，其截面应力可认为由墙体的整体弯曲和局部弯曲二者叠加组成，截面变形仍接近于整截面墙。

整体小开口墙3）联肢墙：

几何判定：沿竖向开有一列或多列较大的洞口，可以简化为若干个单肢剪力墙或墙肢与一系列连梁联结起来组成。

受力特点：连梁对墙肢有一定的约束作用，墙肢局部弯矩较大，整个截面正应力已不再呈直线分布。

联肢剪力墙

4）壁式框架：几何判定：当剪力墙成列布置的洞口很大，且洞口较宽，墙肢宽度相对较小，连梁的刚度接近或大于墙肢的刚度。受力特点：与框架结构相类似。壁式框架五剪力墙厚度的确定根据抗震规范要求，剪力墙厚度取值应按一、二级抗震等级剪力墙的厚度应≥160mm，且应≥1/20的楼层高度；剪力墙底部加强部位的墙肢厚度应≥200mm，且应≥1/16的楼层高度。

一、二级抗震等级底部加强部位的剪力墙无端柱或无翼墙时，墙厚度应≥1/12的楼层高度；其它部位应≥1/15的楼层高度，且≥180mm。非抗震设计和抗震等级为三、四级的剪力墙厚度≥140mm，且应≥1/25的楼层高度。以上规定对于多层剪力墙结构不合理。对于剪力墙结构，剪力墙的厚度取值不仅大大地影响结构的自重、结构质量大小，而且直接影响工程的造价。若剪力墙厚度增加，虽然结构抗侧力的能力提高，同时结构所承受的地震力也加大，二者不一定是成正比。合理地尽量减小剪力墙厚度是设计者追求的目的。那么什么是不同高度剪力墙结构合理的厚度？最薄剪力墙厚度的底限是多少？

对于普通的住宅建筑在7度或8度地区，墙厚大多情况下是按稳定性和构造要求所控制的：根据《高规》，按稳定性要求剪力墙高厚比应符合以下要求：

抗震等级

剪力墙类型

一级

二级

三级

四级

非抗震

剪力墙结构底部加强区

16

16

20

25

25

其他部位

20

20

25

25

25

无端柱或翼墙的一字形墙12

12

12

12

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框剪结构的带边框剪力墙16

16

20

20

20

六剪力墙数量的合理确定剪力墙的数量：与结构体型、高度等有关。从抗震性考虑，在一定范围内数量越多越好；从经济性考虑，数量太多会使结构刚度和自重很大，地震力和材料用量增大，造价提高，基础设计困难。因此，剪力墙的数量应适宜，只需满足侧向变形的限值即可。七剪力墙的构造要求一个高度（旋转90°的悬臂梁）二种边缘构件三种配筋1）一个高度

剪力墙底部加强区高度剪力墙底部加强部位的范围，应符合下列规定：1、底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起。（沉降缝）2、部分框支剪力墙结构的剪力墙，其底部加强部位的高度，可取框支层加框支层以上两层的高度及落地剪力墙总高度的1/10二者较大值。其他结构类型的剪力墙，房屋高度大于24m时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的1/10二者的较大值；房屋高度不大于24m时，底部加强区可取底部一层。3、当结构计算嵌固位于地下一层的底板以下时，底部加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固端。底部加强区的目的是提高结构的受剪承载力，加强其抗震构造措施，使其具有大的弹塑性变形能力，从而提高整个结构的抗震倒塌能力。2）两种边缘构件

约束边缘构件和构造边缘构件剪力墙约束边缘构件设置范围及设置原则：剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘构件，边缘构件包括暗柱、端柱和翼墙，并应符合下列要求：1对于剪力墙结构，底层墙肢底截面的轴压比不大于表1规定的剪力墙，墙肢两端可设置构造边缘构件，构造边缘构件的范围按图1采用，构造边缘构件的配筋除应满足受弯承载力要求外，并宜符合表2的要求。2底层墙肢底截面的轴压比大于表1规定的剪力墙，以及部分框支剪力墙结构的剪力墙，应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件，在以上的其它部位可设置构造边缘构件，约束边缘构件沿墙肢的长度、箍筋和纵向钢筋宜符合表3的要求。构造边缘构件构造边缘构件约束边缘构件一二级抗震等级剪力墙约束边缘构件的纵向钢筋的截面面积，对暗柱，分别不应小于约束边缘构件沿墙肢长度lc和墙厚bw乘积的1.2%、1.0%；对端柱、翼墙和转角墙分别不应小于图2中阴影部分面积的1.2%、1.0%。注：1翼墙长度小于其厚度3倍时，视为无翼墙剪力墙；端柱截面边长小于墙厚2倍时，视为无端柱剪力墙；2约束边缘构件沿墙肢长度lc除满足表3的要求外，当有端柱、翼墙或转角墙时，尚不应小于翼墙厚度或端柱沿墙肢方向截面高度加300mm；

3约束边缘构件的箍筋或拉筋沿竖向的间距，对一级抗震等级不宜大于100mm，对二级不宜大于150mm；

4hw为剪力墙墙肢的长度。约束边缘构件3）三种配筋（1）边缘构件配筋（2）墙身配筋（3）连梁配筋（1）边缘构件配筋6，7度区边缘构件基本上是按构造配筋；8,9度区边缘构件计算配筋不超过30%；（2）墙身配筋一般按构造配筋一般剪力墙结构，竖向、横向分布钢筋的配筋应符合下列要求：1、一、二、三级剪力墙的竖向和横向分布筋最小配筋率均不应小于0.25%，四级剪力墙分布筋最小配筋率不应小于0.20%；2、部分框支剪力墙结构的落地剪力墙底部加强部位，竖向和横向分布筋配筋率均不应小于0.3%；3、剪力