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1、第第3章章 剪力墙结构体系剪力墙结构体系剪力墙剪力墙l 剪力墙是一种抵抗竖向荷载引起的轴向作用和风、地震等水平荷载引起的剪切、弯曲作用的结构单元。l剪力墙是建筑物的承重墙，同时也是围护墙和分隔墙，因此，剪力墙的布置必须满足建筑平面布置和结构布置的要求。l剪力墙有较强的承载能力，同时也具有很好的整体性和空间作用，因此，剪力墙作为抗侧力构件用于高层建筑。l受剪力墙间距的限制，建筑物的平面开间布置不灵活，所以用于旅馆、公寓住宅等建筑较为适宜。4.1 剪力墙结构体系剪力墙结构体系l剪力墙，一般为刚度较大的钢筋混凝土的墙片。此墙片在水平力作用下的工作犹如悬臂的深梁。由于深梁的抗弯惯性矩大，其抗侧刚度与抗
2、剪能力均大大高于框架柱。这种墙片为整个房屋提供很大的抗剪强度和刚度，所以一般称这种墙片为“抗剪墙”或“剪力墙”。4.1.1 概述概述l随着房屋高度的增加，所需的抗侧力刚度也相应增长。为了满足高层房屋对刚度的要求，必须运用”剪力墙”组成的新型结构体系。l当前，剪力墙结构体系主要有：框架剪力墙结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构、筒体结构等四大类。4.2 剪力墙结构体系的类型、特点和适用范围剪力墙结构体系的类型、特点和适用范围l4.2.1剪力墙的分类l1、按施工工艺分l(1)大模现浇剪力墙结构体系；l(2)滑模现浇剪力墙结构体系；l(3)全装配大板结构体系；l(4)内浇外挂剪力墙结构体系。2、按剪力墙
3、的整体性、按剪力墙的整体性l(1)实体剪力墙 l(2)双肢剪力墙 l(3)联肢剪力墙 l(4)壁式框架 l(5)框支剪力墙 l(6)错洞剪力墙 l(7)带小墙肢的剪力墙(1)实体剪力墙实体剪力墙(2)双肢剪力墙双肢剪力墙(3)联肢剪力墙联肢剪力墙(4)壁式框架壁式框架(5)框支剪力墙框支剪力墙(6)错洞剪力墙错洞剪力墙(7)带小墙肢的剪力墙带小墙肢的剪力墙 4.2.2 剪力墙体系的特点剪力墙体系的特点l1、剪力墙结构体系的优点l(1)结构整体性强，抗侧刚度大，侧向变形小，在承载力方面的要求易得到满足，适于建造较高的建筑；l(2)集承重、抗风、抗震、围护与分隔为一体，经济合理地利用了结构材料；l
4、(3)抗震性能好，具有承受强烈地震裂而不易倒的良好性能；l(4)用钢量较省；l(5)与框架结构体系相比，施工相对简便与快速。2、剪力墙结构体系的缺点、剪力墙结构体系的缺点l(1)墙体较密，使建筑平面布置和空间利用受到限制，较难满足大空间建筑功能的要求；l(2)结构自重较大，加上抗侧刚度较大，结构自振周期较短，产生较大的地震作用。4.2.3剪力墙结构体系的适用范围剪力墙结构体系的适用范围l剪力墙结构对于需要很多隔墙的高层住宅公寓及高层旅馆的标准层十分适用。为了适应下部设置大空间公共设施的高层住宅、公寓和旅馆建筑的需要，可以使用框支剪力墙体系，即在底层或13层把部分剪力墙改换为框架，其余剪力墙仍落
5、至基础，使与其相接层次的刚度不发生太大的突变。4.3 剪力墙的形状和位置剪力墙的形状和位置l4.3.1剪力墙的形状l根据建筑的需要，剪力墙的形状并无任何限制，但由于剪力墙对水平荷载的反应与它的形状及方向有很大关系，因此，除截面为一字形的以外，常将剪力墙结合建筑分隔或专门从受力角度考虑，设计为L形、Z形、T形、I形、形以及封闭型的口形、形、形。4.3.2剪力墙布置的位置剪力墙布置的位置l1、剪力墙在平面上应沿建筑物主轴方向布置。当建筑物为矩形、T形和L形平面时，剪力墙应沿两个主轴方向布置；建筑物为形、Y形、十字形平面时，剪力墙应沿主轴方向布置；对于形平面，则可沿径向布置成辐射状。l2、剪力墙片应
6、尽量对直拉通，否则，不能视为整体墙片。但当两道墙错开距离d3bw(bw为墙厚度)时，或当墙体在平面上为转折形状、其转角15时，才可近似当作整体平面的剪力墙对待。l3、剪力墙结构的平面形状力求简单、规则、对称，墙体布置力求均匀，使质量中心与刚度中心尽量接近。l4、剪力墙结构应尽量避免竖向刚度突变。墙体沿竖向宜贯通全高，墙厚度沿竖向宜逐渐减薄，在同一结构单元内宜避免错层及局部夹层。l5、全剪力墙体系宜把剪力墙布置均衡。横向剪力墙的间距，从经济考虑，不宜太密，一般不小于68m。纵向剪力墙一般设为二道、二道半、三道或四道。l6、对有抗震要求的建筑，应避免抗震性能不良的鱼骨式的平面布置。l7、当建筑平面
7、形状任意时，在受力复杂处，剪力墙应适当加密。l8、剪力墙宜设于建筑物两端、楼梯间、电梯间及平面刚度有变化处，同时以能纵横向相互连在一起为有利，这样，对增大剪力墙刚度很有好处。l9、剪力墙的平面布置有两种方案l横墙承重方案：横墙间距即为楼板的跨度，通常剪力墙的间距为68m，较经济。l纵横墙共同承重方案：楼板支承在进深大梁和横向剪力墙上，而大梁又搁置在纵墙上，形成纵横墙共同承重方案。l10、当建筑使用功能要求有底层大空间时，可以使用框支剪力墙，但一般均应有落地剪力墙协同工作。l11、框支剪力墙与落地剪力墙协同工作体系中，以最常见的矩形建筑平面为例，落地横向剪力墙数量占全部横向剪力墙数量之百分比率：
8、非抗震设计时不少于30，抗震设计时不少于50。l12、落地剪力墙的间距L应满足的条件l非抗震设计时：L3B，L36m(B为楼面宽度)l抗震设计时：L2B，L24m(底部为12层框支层时)l13、上下层剪力墙的刚度比宜尽量接近于l。非抗震设计时，不应大于3；抗震设计时，不应大于2。l14、框支剪力墙托梁上方的一层墙体不宜设置边门洞，且不得在中柱上方设门洞。落地剪力墙尽量少开窗洞，若必需开洞时宜布置在墙体的中部。l15、转换层楼板混凝土强度等级不宜低于C30，并应采用双向上下层配筋。楼板开洞位置尽可能远离外侧边，大空间部分的楼板不宜开洞，与转换层相邻的楼板也应适当加强。l16、框支梁、柱截面尺寸l
9、框支梁宽度bc不宜小于上层墙体厚度的2倍，且不小于400mm。框支梁高度hc：当进行抗震设计时不应小于跨度的16；进行非抗震设计时不应小于跨度的18，也可采用加腋梁。框支柱的截面宽度bc宜与梁宽bb相等，也可比梁宽度bb大50。非抗震设计时bc不宜小于400mm，框支柱截面高度hc不宜小于梁跨度的115；进行抗震设计时bc不宜小于450mm，hc不宜小于梁跨度的112，柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。l17、框支梁、柱的混凝土等级均不应低于C30。l18、对于底层大空间，上层鱼骨式剪力墙结构，当建筑总高度不超过50m，抗震烈度为78度时，纵横方向的落地剪力墙与框支剪力墙宜采用图示的平面布置方
10、式。4.4 剪力墙的主要构造剪力墙的主要构造l4.4.1剪力墙的材料要求l剪力墙的混凝土强度等级不应低于C20；l剪力墙的配筋：剪力墙厚度200mm者，可单层配筋；剪力墙厚度200mm者，应两层配筋。山墙及相邻第一道内横墙、楼梯间或电梯间墙及内纵墙等都应双层配筋。l4.4.2剪力墙的厚度要求l按一、二级抗震等级设计时，剪力墙的厚度不应小于楼层高度的120，且不应小于160mm；按三、四级抗震等级和非抗震设计时不应小于楼层高度的l25，且不应小于160mm。有边框即嵌在框架梁柱间时，剪力墙厚度墙体净高的l30，且120mm。4.4.3 剪力墙所适应的最大高度和高宽比剪力墙所适应的最大高度和高宽比
11、l钢筋混凝土结构的最大适应高度和高宽比应分为A级和B级(B级高度的高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可较A级适当放宽，其结构抗震等级、有关构造措施应按规范规定相应严格)。l A级高度翦力墙建筑结构体系适用的最大高度级高度翦力墙建筑结构体系适用的最大高度(m)结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度9度全部落地剪力墙15014012010060部分框支剪力墙13012010080不应采用l B级高度剪力墙建筑结构体系适用的最大高度级高度剪力墙建筑结构体系适用的最大高度(m)结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度全部落地剪力墙180170150130部分框支剪力墙1501401201004.
12、4.4剪力墙墙体上开洞的基本要求剪力墙墙体上开洞的基本要求l(1)如由于建筑使用功能要求而上下洞口不能对齐成列而需要错开时，应根据高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ32002)的规定进行应力分析及截面配筋设计。l对于错洞墙工程实践中常采取下列措施：l一般错洞墙l当必须采用错洞墙时，洞口错开距离不宜小于2m，如图所示 l叠合错洞墙l抗震设计及非抗震设计中均不宜采用叠合错洞墙，当必须采用时，应按图所示的暗框式配筋。l底层局部错洞墙l当采用这种形式的剪力墙时，其标准层洞口部位的竖向钢筋应延伸至底层，并在一、二层形成上下连续的暗柱，二层洞口下设暗梁，并加强配筋。底层墙截面的暗柱应伸入二层，见图所示。l
13、(2)对于宽墙肢(即剪力墙的截面高度过大)，一般当其截面高度大于8m时可开门窗洞(若建筑使用功能许可)或开结构洞(若建筑使用功能在该部位不需要开洞)，事后再行堵砌，见图4.13，使一道剪力墙分为若干较均匀的墙肢。各墙肢可以是整体墙、小开口墙、联肢墙或壁式框架，各墙肢的高宽比均不宜小于2。l(3)洞口位置距墙端要保持一定的距离，以使墙体受力合理及有利于配筋构造，可按图所示要求来保证洞口位置距墙端保持必要的距离。l(4)门窗洞口的设置中应避免出现宽度B3b的薄弱小墙肢，研究表明，这种薄弱小墙肢在地震作用下会出现早期破坏，即使加强纵向配筋及箍筋也很难避免。l剪力墙以不开洞比开洞好；少开洞比多开洞好；
14、开小洞比开大洞好；单排洞比多排洞好；洞口靠中比洞口靠边好。剪力墙开洞后抗剪强度变化剪力墙开洞后抗剪强度变化l100%11%23%70%4.4.5框支剪力墙框支剪力墙l采用剪力墙结构体系的高层建筑，可能在底部一层甚至三层范围内，因使用上要求做成大空间，迫使一些剪力墙不能全部直通到底，而由底部框架、梁柱来抬上部的剪力墙，这样就成为框支墙了。l其震害特点为：这种结构在地震作用下往往由于上下刚度突变，底层框架刚度太弱、强度不足、侧移过大、延性不足而出现破坏，甚至导致结构倒塌，这类结构的震害是严重的。l(1)框支墙与落地墙的比例。在地震区，一般要限制框支墙的总榀数不超过全部横墙榀数的50。l(2)增加落
15、地剪力墙的厚度(但不宜超过原墙厚的2倍)，提高落地剪力墙与框架柱的强度等级，减少洞口尺寸，控制落地剪力墙的间距不宜大于建筑物宽度的2.5倍；把落地剪力墙组合布置成筒状或工字形等来增加结构底部的总抗侧刚度。l(3)避免在框支楼盖顶处发生刚度急剧突变，为了保证刚度的变化能顺利地传递和转变，必须对框支楼盖层的设计作特殊的要求。l(4)根据建筑使用功能，也可将底层框架扩展为23层，刚度随层高逐渐变化，使刚度逐渐减弱而避免突变。l(5)在框架的最上面一层设置设备层，作为刚度的过渡层(即转换层)，使结构转换层上下刚度较为接近。l(6)框支梁、柱截面的确定。框架梁柱是底部大空间部分的重要支承，它主要承受垂直
16、荷载及地震倾覆力矩，其断面尺寸要通过内力分析，从结构强度、稳定和变形等方面确定。l（1）框架剪力墙结构l框架剪力墙结构的概念l框架剪力墙是由框架与剪力墙组合而成的结构体系。在整个框架剪力墙结构体系中，框架与剪力墙同时存在，剪力墙承担绝大部分的水平荷载，而框架则承担竖向荷载为主，两者共同受力，合理分工。4.4.6 剪力墙结构体系的类型及适用范围剪力墙结构体系的类型及适用范围la.剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边、楼梯间、电梯间、平面形状变化和竖向荷载较大等部位。在实际工程中，剪力墙间距一般在2.5B及30m以内。lb.平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。lc.纵横剪力墙宜组成L形
17、、T形和槽形等形式。ld.剪力墙不宜太长，总高度与长度之比宜大于2。框架剪力墙结构的剪力墙布置框架剪力墙结构的剪力墙布置le.不宜在伸缩缝和防震缝两侧同时布置剪力墙，纵向剪力墙不宜布置在端部，而应布置在中部。lf.剪力墙宜贯通建筑物的全高，避免刚度突变。l是框架剪力墙结构根据建筑平面几何图形进行剪力墙布置的典型平面。l框架剪力墙的适用范围l由于框架剪力墙是以框架为主体、以剪力墙为辅助，以补救框架结构不足的一种组合体系，适用于25层以下的建筑，最高不宜超过30层。l（3）框架剪力墙结构l为满足高层建筑多功能、综合用房的需要，顶部楼层采用普通剪力墙结构以满足旅馆和住宅的要求，中部办公用房则需要中、小室内空间同时存在，则宜采用框架剪力墙结构，底部做商店或停车场需要大空间，则宜加大柱网，尽量减少墙体，这样的结构布置称为框架剪力墙结构。l框架剪力墙结构由于结构底部与上部结构刚度不同，易产生突变，故抗震性差。对抗震要求较高的房屋，宜经过专门的试验研究后方可使用框架剪力墙结构。6.3 常用的建筑结构形式常用的建筑结构形式图图6.9 框架剪力墙结构框架剪力墙结构Back6.3 常用的建筑结构形式常用的建筑结构形式图图6.10 框架剪力墙结构的剪力墙布置典型平面框架剪力墙结构的剪力墙布置典型平面BackBack