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1、对剪力墙的认识与把握对剪力墙的认识与把握(2007-10-13 13:01:37) 转载 标签： 教育杂谈对剪力墙的认识与把握1、规范对剪力墙的相关规定1）剪力墙的划分：依据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2002（以下简 称：“高规”）的相关规定，各类墙肢截面高宽比（截面高度 h 与厚度 bw 的 比值，即 h /bw ）见表 1。表 1 各类剪力墙的墙截面高宽比剪力墙分类一般剪力墙短肢剪力墙超短肢剪力墙柱形墙肢 剪力墙截面高 宽比h/bw88h/bw 55h/bw 3h/bw3说明：表中“超短肢剪力墙”、“柱形墙肢”是笔者为便于区分不同情况而划 分的。2）关于短肢剪力墙：短肢剪力墙较
2、多的剪力墙结构的设计要求见表 2。表 2 短肢剪力墙较多的剪力墙结构的设计要求序号项目规定1结构的最大适用高度 H（抗震与非抗震）比剪力墙适当降低，且 7 度 H100m、8 度 H60m2筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩0.5为结构总底部倾覆力矩3短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙提高一级4短肢剪力墙的轴压比抗震等级为一、二、三级时分别不宜大于 0.5、0.6 和 0.7；无翼墙或端柱时其轴压比限值降低 0.15抗震设计时，短肢剪力墙除底 部加强部位外的各层剪力设计一级 1.4、二级 1.2值增大系数6抗震设计时，短肢剪力墙截面 的全部纵向钢筋的最小配筋率底部加强部位 1.2%
3、其他部位 1.0%7短肢剪力墙的最小截面厚度200mm87 度和 8 度抗震设计时短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢剪力墙 平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁2、对规范规定的理解与认识1）“混凝土规范”规定 h/bw4 时，按剪力墙要求设计；2）对于 h/bw 3 的剪力墙墙肢，规范规定按框架柱进行截面设计。注意：此 处规范规定的是“按框架柱进行截面设计”，就是在抗力设计时，采用柱截面 计算的原则来确定墙肢的，其他要求同墙。有文献提出墙肢的轴压比也按框架 柱要求。比较可以发现，在抗震等级相同时，规范对于框架柱的轴压比限值要 远大于对墙肢轴压比限值，因此对小墙肢按框架柱要求控制轴压比是不合适的。3
4、）当短肢剪力墙较多时，应采取相应的结构加强措施，见表 2，概括起来主要 有以下几点：（1）短肢剪力墙的纵向配筋，不区不同分抗震等级，加强部位相当于一级抗震 等级时的一般剪力墙约束边缘构件的配筋要求，其他部位则当于二级抗震等级 时的一般剪力墙约束边缘构件的配筋要求。（2）对短肢剪力墙应进行剪力再增大（增大系数：一级 1.4，二级 1.2）。（3）对普通剪力墙只限制加强部位的轴压比（一级 0.5（9 度 0.4）、二级 0.6），而对短肢剪力墙则限制所有部位（加强区与非加强区）的轴压比（一级 0.5、二级 0.6、三级 0.7）。（4）对一字形短肢剪力墙应采取比带翼墙短肢剪力墙更严格的抗震措施（轴
5、压 比限值再降 0.1）。4）当短肢剪力墙不较多时，可不采取短肢剪力墙较多时相应的结构加强措施；5）抗震与非抗震设计的高层建筑结构均不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结 构。6）规范没有明确规定单层及多层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙 结构；3、对剪力墙划分的设计建议1）短肢剪力墙的实用划分原则：短肢剪力墙（8 h/bw 5）分为一字形短肢 剪力墙和带翼墙（翼墙长度3 时）短肢剪力墙。当剪力墙截面厚度 bwH/15（H 为层高）、 300mm 且 2000mm 的墙，可不按短肢剪力墙考虑。 （注意：广东省标准（DBJ/T 15-46-2005）规定：“剪力墙截面高度与厚度之 比大于 4
6、、小于 8 时为短肢剪力墙。当剪力墙截面厚度不小于层高的 1/15，且 不小于 300mm，高度与厚度之比大于 4 时仍属一般剪力墙”。上述规定在墙厚 300mm 时出现很大的跳跃）。2）对有效翼墙的判定，有资料依据规范对剪力墙边缘构件范围的规定，来定义 T 型截面剪力墙的翼墙长度（要求在翼墙宽度每侧不小于 2 倍墙厚时才认定翼 墙有效）是不合理的，任何情况下，当翼墙长度不小于墙肢厚度（注意此处是 墙肢的截面厚度，而不是翼墙本身的截面厚度 ）的 3 倍时，均可认为翼墙有效。3）对短肢剪力墙较多的判别所谓“短肢剪力墙较多”没有定量的界限，但从概念上说，可以从承受竖向荷 载的能力、结构底部的倾覆力
7、矩及结构的均匀对称性三方面综合确定，当符合 下列条件之一时，可判定为“短肢剪力墙较多”。（1）短肢剪力墙的截面面积占剪力墙总截面面积 50%以上；（2）短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩达到结构总倾覆力矩的 40%50%时；（3）短肢剪力墙承受荷载的面积较大，达到楼层面积的 40%50%以上（较高的 建筑允许的面积应取更小的数量）；（4）短肢剪力墙的布置比较集中，集中在平面的一边或建筑的周边。也就是说， 当短肢剪力墙出现破坏后，楼层有可能倒塌。上述（1）、（2）项，其本质是对结构倾覆力矩的判别，比较可以发现：当按 （1）要求判别时，短肢剪力墙的倾覆力矩约为结构倾覆力矩的 20%30%，相
8、比 （2）小得多；（3）、（4）项则从短肢剪力墙承受竖向荷载的能力及结构均匀 对称的角度来把握。4）当在剪力墙结构中设置少量的短肢剪力墙时，并不影响对原结构体系的判别， 其结构仍可确定为剪力墙结构，可不采取规范对短肢剪力墙较多时相应的结构 加强措施；4剪力墙倾覆力矩比对结构体系的影响分析1）对任何形式的钢筋混凝土结构，都可以通过结构底部剪力墙的倾覆力矩 Mw 与结构底部总倾覆力矩 M0 的比值加以区分（图 1），结构体系与 Mw/M0 的大 致关系见表 39。（由于博客无法将图形展现出来，更多了解请去工作室网页，或查阅我的图 解及问答书）图 1 结构体系与 Mw/M0 的大致关系表 3 结构体
9、系与 Mw/M0 的大致关系框架-剪力墙结构 结构体系纯框架结 构少量剪力 墙的框架 结构强框架弱框架少量框架的 剪力墙结构剪力墙结 构Mw/M0000.20.20.50.50.80.81.01.0注：对应于少量剪力墙的框架结构，上表相应确定少量框架的剪力墙结构。2）剪力墙倾覆力矩的取值对剪力墙倾覆力矩的取值部位，规范没有明确的规定（短肢剪力墙较多时除外） ，应根据工程经验确定，一般情况下，对均匀对称的结构可取结构底部，对其 他结构可取底部加强部位。3）对框架-剪力墙结构，可根据 Mw/M0 比值判定为强框架或弱框架的框架-剪 力墙结构。（1）当 0.2 Mw/M0 0.5 时，属于强框架的框
10、架-剪力墙结构，相应地框架 的抗震等级按框架结构确定；（2）当 0.5 Mw/ M00.8 时，属于弱框架的框架-剪力墙结构，为典型的框 架-剪力墙结构体系；（3）是否可将结构确定为框架-剪力墙结构，关键看结构是否能真正形成二道 防线。4）关于少量框架的剪力墙结构在剪力墙结构中设置少量的框架，结构的主要抗侧力构件仍为剪力墙，少量框 架根本起不到二道防线的作用，因此，不能将其归类为框架-剪力墙结构，在结 构设计中应采用包络设计的原则，设计剪力墙时，可不考虑框架柱的抗侧作用 （在框架柱 EA 不变时，对 EI 取小值），按纯剪力墙结构计算；对框架柱可按 框架-剪力墙结构中的框架柱设计。5）关于少量
11、剪力墙的框架结构（1）少量剪力墙的框架结构仍应归类为框架结构；（2）只有在纯框架结构强度计算满足规范要求，而框架结构的弹性位移角不满 足 1/550 的要求时，才设置少量剪力墙以使结构的弹性位移满足 1/550 的要求，设置剪力墙的根本目的是为了利用剪力墙的弹性刚度，满足规范对框架结构的 弹性位移限值要求；（3）规范只规定“结构分析计算应考虑该剪力墙与框架的协同工作”，但仅进 行协同工作计算是不够的，对框架结构应分步计算，即按纯框架结构（去除剪 力墙）计算、按框架-剪力墙结构计算，采用包络设计的原则，框架的抗震等级 按框架结构确定；（4）应特别注意：对少量剪力墙的框架结构应验算在剪力墙失效后（
12、去除剪力 墙）结构的弹塑性变形，并应使其满足规范对框架结构的要求。（5）剪力墙的设计规范未明确少量剪力墙的框架结构中剪力墙的设计原则，这给剪力墙设计带来 相当的困难，剪力墙的设计也成为此类结构设计的焦点，其关键问题集中在剪 力墙的抗震等级的确定和配筋原则等。有文献要求按框架-剪力墙结构确定剪力墙的抗震等级并配筋，实际工程中问题 很多，首先，结构体系混淆不清，与框架-剪力墙结构混为一谈，其次，由于设 置的剪力墙很少，剪力墙的超筋现象很普遍，也无法按一般剪力墙设计。为此 文献4、5提供了对剪力墙设计的三种方法供读者选择采用。（6）特别建议由于布置少量剪力墙的框架结构在设计原则及具体设计中存在诸多不
13、确定因素， 给结构设计和施工图审查带来相当的困难，笔者建议，结构设计中应尽量避免 采用，尽可能采用概念清晰、便于操作且抗震性能较好的框架-剪力墙结构。当 必须采用时，应提前与施工图审查单位沟通，以利于设计顺利进行，避免返工。6）根据 Mw/M0 的比值确定结构体系，在对结构体系区分的量值把握上可以有 所不同（如图 1 中 0.2 和 0.8），但不影响对结构体系的宏观控制标准，为此 在实际工程中应尽量避免采用结构体系分界线附近的结构（图 1 中 Mw/M0 =0.2、0.8 附近区域），避免因结构设计的调整带来结构体系飘忽，给结构设 计及施工图审查带来困难。参考文献1 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）中国建筑工业出版社。2 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）中国建筑工业出版社。3 朱炳寅、陈富生。建筑结构设计新规范综合应用手册中国建筑工业出版社 2005。4 朱炳寅。建
