空心剪力墙结构的设计与构造措施探究

【关键词】空心剪力墙 构造措施 

　　一、引 言 

　　在现代建筑中，空心剪力墙能够保证足够的强度，提高建筑的抗震性能，而且造价适中，因此，容易被建设单位和用户接受。空心剪力墙施工方便，它不用改换常用的施工机具和模板，施工速度快。 

　　1、剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值，当比值小于或等于4时可按柱设计，当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱，按双向受压构件设计。 

　　2、剪力墙结构中，墙是一平面构件，它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外，还承担竖向压力；在轴力，弯矩，剪力的复合状态下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求：墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。 

　　3、墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度按以下情况取其小值：即①剪力墙之间的间距；②门窗洞口之间的翼缘宽度；③墙肢总高度的1/10；④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。 

　　4、为了保证墙体的稳定性及便于施工，使墙有较好的承载力和地震作用下耗散能力，规范要求一、二级抗震墙时墙的厚度应≥160mm，底部加强区宜≥200mm，三、四级抗震等级时应≥140mm，竖向钢筋应尽量配置于约束边缘。 

　　5、实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙：整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂，当剪力墙墙肢较长时，在力作用下法向应力呈线性分布，破坏形态似偏心受压柱，配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端；为防止剪切破坏，提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率；为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长，以防止截面应力相差过大。联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙，但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多，墙肢单独作用显著，连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。 

　　壁式框架：当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢，构件形成两端带有刚域的变截面杆件，在内力作用下许多墙肢将出现反弯点，墙已类似框架的受力特点，因此计算和构造应按近似框架结构考虑。综上所述，设计剪力墙时，应根据各型墙体的特点，不同的受力特征，墙体内力分布状态并结合其破坏形态，合理地考虑设计配筋和构造措施。 

　　二、空心剪力墙结构的构造措施 

　　1、材料 

　　为保证构件在水平地震作用下有足够的承载能力及变形育动，剪力墙的混凝土不宜太低，空心剪力墙的混凝土强度等级不回氏于C25. 

　　2、剪力墙的厚度 

　　剪力墙的厚度主要取决于剪力墙的稳定性、承载力和施工的要求。如果剪力墙的厚度太小，不利于墙体的稳定性，也不便于施工。因此，对剪力墙的厚度应有所限制。在相同厚度清况下，空心剪力墙的强变育断左到甚至超过实心剪力墙，但空心剪力墙的稳定性低于实心剪力墙。 

　　3、剪力墙的门窗洞口布置 

　　试验研究和震害分析表明，剪力墙门窗洞口如布置不规则，将引起应力集中现象，易使墙体发生剪切破坏。如果洞口的布置规则，上下各层对齐，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，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，因此不宜采用错洞布置。另外，由于连梁高度大可能会引起连梁的剪切破坏，因此为了减小连梁高度，建议采用低窗或者将窗洞落地，主体施工完毕后，再用填充砌俐各其砌至建筑标高。 

　　4、竖向孔洞 

　　竖向孔洞对截面有削弱作用，固孔洞率不能过高，不宜超过30%。竖向孔洞的直径应不大于墙厚的一半，其间距不宜小于150mm.空心剪力墙中的竖向子酮采用具有一定刚度的一次脱模形成为使钢筋混凝土空心剪力墙的截面尺寸变化不致过决，应将相邻内模高低交错布置，低于（或高于）相邻内模150mm. 

　　5、圈梁 

　　圈梁有效地抑制了墙体余}裂缝的发展，圈梁与暗柱一起加强了结构的整体性，对结构的抗震性育翅到了提高作用。另外由于圈梁的存在，增强了空自剪力墙的稳定性。空心剪力墙结构的圈梁高度不宜小于300mm，宽度同墙厚。纵向钢筋不宜小于416，箍筋直径不应小于8mm，间距不宜大于30mm. 

　　6、连梁 

　　连梁是对剪力墙结构抗震性能影响较大的构件，为了使助胡支剪力墙形成强墙弱梁的效果，以提高延性，应使连梁早于空心剪力墙屈服，但同时应当保证使连梁进入弹塑性工作状态后仍能发挥良好的作用。 

　　7、保护层 

　　混凝土保护层层最小厚度的取值，主要是按照耐久性和粘结锚固性能的要求而确定的。对于梁、板柱中受力主筋的保护层厚度，在一些国家的规范中均有按粘结锚固要求而使保护层厚度不小于钢筋直径的规定。因此，为保证钢筋与混凝土共同工作，在原则上也要求混凝土保护层厚度不小于受力钢筋直径。耐久性要求的混凝L保护层厚度，是按照在构件的基本耐久年限中不发生危及结构安全的钢筋锈蚀而确定的。 

　　8、锚固长度 

　　在混凝土结构构件中，钢筋和混凝土两种材料能共同工作的基本前提是，这两种材料之间能可靠的锚固。试验研究表明，钢筋与混凝土中的粘结锚固作用有四个来源：（l）钢筋与混凝土接触面上的胶结力；（2）在已发生相对滑移区域仁的摩阻力；（3）变形钢筋横肋对肋前混凋进二挤压而产生的咬合力，是变形钢筋锚固力的主要来源。 

　　三、剪力墙钢筋分布 

　　1、剪力墙中钢筋的作用 

　　剪力墙中的钢筋主要分为水平分布的钢筋与竖向分布的钢筋两种。钢筋存在于剪力墙中，主要表起四个方面的作用。第一，使剪力墙具有一定的延展性，在被破坏前会被发现具有明显的位移与预兆，避免脆性破坏的发生；第二，如果混凝土会出现被破坏的现象，钢筋仍然能够防止剪力墙不会发生突然倒塌的情况；第三，当环境温度与湿度发生变化时，钢筋的存在可以有效的预防裂缝的出现；第四，如果在施工过程中有裂缝的出现，剪力墙可以防止裂缝的延裂与扩散。 

　　2、剪力墙的钢筋布置要求 

　　为了加强剪力墙出平面的侧向受弯承载力及固定钢筋和孔洞的位置，空心剪力墙中间会布有竖向孔洞，并且至少是双排布置的。而分布于钢筋之间的拉接钢筋，位置应该是在孔洞之间，间距在小于500mm，如果是边缘的构析，拉筋的间距还可以适当的减小。 

　　结 语 

　　空心剪力墙结构在我国建筑行业中得到了普遍的运用，但是仍然存在着一些质量通病，要求相关技术人员还要要总结经验的基础上，不断的进行技术研究，在解决好这些质量通病问题后，促进空心剪力墙技术进一步得到发展。 

　　参考文献 

　　[1]白现举.住宅建筑结构设计中短肢剪力墙技术的应用[J].建筑知识：学术刊.2012（3） 

　　[2]黄建 杨威.短肢剪力墙技术新观[J].城市开发.2009（7） 

　　[3]任迁.对剪力墙结构中连梁的认识[J].山西建筑.2013（11）