浅谈住宅设计应用中剪力墙结构的技术措施

【摘要】剪力墙结构体系在住宅设计中占有很大比重。剪力墙结构侧向刚度比较大，变形较小，既能起到承重作用，又能起到围护作用。同时，由于规范对剪力墙结构的间距要求，导致不能满足建筑平面布置和使用功能。尤其是不能满足需要较大空间建筑的要求。本文主要是浅谈下剪力墙结构在住宅设计应用中的一些技术措施。

一、剪力墙结构的布置

剪力墙属于截面呈片状的偏心受压或偏心受拉构件，其特点是平面内刚度及承载力大，而平面外刚度及承载力都很小。结构设计时主要利用其平面内刚度承受墙身平面内的水平力。剪力墙结构平面布置最好简单，规则，沿两个主轴双向布置，且两个方向刚度相差不要过大，一般控制两向主要计算指标（层间位移、周期）相比不小于80%。可以遵循较刚内部较弱的原则，尽量布置成长肢墙，且长度应基本均匀，不应相差过大，使剪力墙墙肢受力均匀。短肢剪力墙承担较大轴力和剪力，受力特点接近异形柱，抗震性能较差，需加强。当短肢剪力墙墙肢一侧或两侧与与跨高比≤2.5，且截面高度≥400的强连梁相连时，可按整体墙考虑其肢厚比。高规规定不应全部采用短肢剪力墙，当采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构时应满足一定条件。

布置原则是通过梁和墙的搭接布置，形成规则的矩形板。横向及竖向墙尽量布置在“一条线”上或者形成更大的刚度。除非特殊需要，尽量不要出现多余的剪力墙肢，这样不但在增强刚度上作用不大而且会造成经济上的浪费。其次在凹口拐角处要布置剪力墙，注意在阳台处不要形成悬臂墙。剪力墙布置在平面上从局部到整体都要形成独立的封闭“筒”单元。

剪力墙在竖向上要从上到下连续布置，避免刚度突变，最顶层平面局部收进时，可取消或缩短部分剪力墙。

二、剪力墙配筋

首先判断剪力墙底部加强部位，底部加强部位是剪力墙塑性铰出现的区域，是抗震延性设计的重点部位。规范规定底部加强部位的高度从地下室顶板开始算起。剪力墙结构底部加强部位的高度可取底部两层和墙肢总高度的1/10二者的较大值。当结构计算嵌固端位于地下一层底板或以下时，底部加强部位尚宜向下

延伸到计算嵌固端。当带有大底盘裙房时，底部加强部位的高度也可以延伸至裙房以上一层。

其次，根据剪力墙边缘构件的设置原则设置约束和构造边缘构件，一、二、三级剪力墙底层墙肢底截面的轴压比大于高规表7.2.14的规定值时，应在底部加强部位及相邻的上一层的设置约束边缘构件；一、二、三级剪力墙的其他部位以及四级剪力墙和非抗震设计的剪力墙均应设置构造边缘构件。当有梁搁置在墙肢中部时，该搁置点处应设置构造边缘构件。需要特别注意的是①《抗规》6.1.10条文说明中提到，当带有大底盘裙房时，底部加强部位的高度也可以延伸至裙房以上一层； ②《高规》10.6.3条要求，大底盘塔楼结构中与裙房相连的剪力墙，从嵌固端至裙房屋面上一层的高度范围内，宜设置约束边缘构件。

约束边缘构件的具体配筋措施：

① 阴影区纵向钢筋间距宜取150mm左右；非阴影区纵向钢筋直径同剪力墙竖向分布筋，间距一般取150mm（即非阴影区长度：取150mm的整数倍，且不小于Lc计算值）。② 阴影区尽可能采用箍筋，且箍筋的长边不宜大于短边的3倍。当采用沿周边大套箍形式，大套箍长边尺寸大于短边尺寸3倍时，可在套箍中部设置1道拉筋，该拉筋同时勾住套箍和纵筋；或将大套箍分解成两个小套箍，相互搭接1倍纵筋间距，并勾住纵向钢筋。（套箍无支长度过大时，起不到应有的约束作用）

构造边缘构件的具体配筋措施：

① 底部加强区及底部加强区以上部位的转角墙构造边缘构件应尽可能采用箍筋，其它情况可采用大套箍加全部拉筋做法。② 当为构造配筋时，纵筋间距一般取200mm，箍筋或拉筋逐根纵筋设置；③ 当为计算配筋时，纵筋间距一般取150mm，箍筋或拉筋间隔1根纵筋设置。

特别注意短肢剪力墙除按正常要求设置边缘构件外，全截面竖向钢筋的配筋率尚应满足底部加强区1.2%（一、二级）、1.0%（三、四级）；其它部位1.0%（一、二级）、0.8%（三、四级）。当墙肢的截面高度与厚度之比≤3（多层建筑）、4

（高层建筑）时，应按框架柱的要求进行设计，具体为：①纵筋满足框架柱的单侧、全截面配筋率要求；②箍筋直径、间距满足框架柱加密区和非加密区要求；③当为短柱时，箍筋应全高加密，且体积配箍率不小于1.2%；④框架柱的抗震等级可取同剪力墙。当墙肢端头设有端柱时，端柱的纵向钢筋配筋率、箍筋直径和间距应满足框架柱的相应要求。

三、结构平面布置及配筋

首先注意结构平面的规则性，住宅中的平面布置通常有凹进尺寸较大，大于相应投影方向总尺寸的30%，造成平面凹凸不规则，此时需要补板处理。板厚通常可以取100，110，120mm，阳台，厨房，卫生间一般通常做100mm，电梯前室及与楼梯间洞口相邻处板做加强处理，做120mm，钢筋双层双向加强。屋顶一般做120mm或者130mm。当考虑穿电线管时，板厚≥120，不采用薄板加垫层的做法。现今，业主和甲方对设计品质要求越来越高，一般餐厅和客厅之间不做梁，这样会形成大跨度异形板，需要加强板厚，通常可达130mm或者140mm，板内做暗梁尽量使楼板规则，钢筋双层双向布置，且在阴角处容易应力集中，需要附加7根放射筋，同时应采用有限元程序验算其配筋。其余房间内也应尽量采用大跨度板，不在房间内加次梁，一些100mm的小隔墙都采用底板内加附加筋处理，隔墙下一般不应该加粗钢筋，一是板整体受力，应整体提高板的配筋，二是轻隔墙有可能移位。有些地方规定（例上海，江苏）规定房间两端的板厚做120mm，且钢筋双层双向拉通。坡屋顶板为偏拉构件，配筋应双层双向拉通。

四、梁的设计措施

剪力墙结构中梁的分类原则是①两端均与墙平行相连且跨高比≤5的梁按连梁设计；②两端均与墙平行相连且跨高比>5或仅一端与墙平行相连的梁按框架梁设计；③两端均与墙垂直相连或一端与墙垂直相连，另一端为梁支座的梁按次梁设计。④两端均与墙平行相连且跨高比≤5，但跨中有次梁搁置的梁，按框架梁编号，按连梁设计。

梁上有次梁处（包括挑梁端部）应附加箍筋和吊筋，宜优先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下， 架在板上的梁， 不必加附加筋。

连梁的配筋措施：

①抗震设计时，沿连梁全长箍筋的构造应按规范规定框架梁梁端加密区箍筋的构造要求采用；非抗震设计时，沿连梁全长的箍筋直径不应小于6mm，间距不应大于150mm；②墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置；当连梁截面高度大于700mm时，其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋（腰筋）的直径不应小于10mm，间距不应大于200mm；对跨高比不大于2.5的连梁，梁两侧的纵向构造钢筋（腰筋）的面积配筋率不应小于0.3%。③连梁顶面、底面纵向受力钢筋伸入墙内的锚固长度，抗震设计时不应小于laE，非抗震设计时不应小于la，且不应小于600mm；④顶层连梁纵向钢筋伸入墙体的长度范围内，应配置间距不大于150mm的构造箍筋，箍筋直径应与该连梁的箍筋直径相同；

连梁或者框架梁上下纵筋排布时，单排纵筋根数应考虑暗柱纵筋影响，确保连梁纵筋锚入暗柱纵筋内侧；次梁注意钢筋直径越小越好，以便满足在梁或墙内锚固长度。

总之，剪力墙结构是住宅设计中比较常见的结构型式，怎样在经济、安全、高效、合理的下做好结构设计是我们每个结构工程师应该思考和总结的问题。