三、剪力墻結(jié)構(gòu)
(一)剪力墻的概念和結(jié)構(gòu)效能
1．建筑物中的豎向承重構(gòu)件主要由墻體承擔(dān)時(shí)，這種墻體既承擔(dān)水平構(gòu)件傳來的豎向荷載，同時(shí)承擔(dān)風(fēng)力或地震作用傳來的水平地震作用。剪力墻即由此而得名(抗震規(guī)范定名為抗震墻)。
2．剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護(hù)墻，因此墻體的布置必須同時(shí)滿足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。
3，剪力墻結(jié)構(gòu)體系，有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用，比框架結(jié)構(gòu)有更好的抗側(cè)力能力，因此，可建造較高的建筑物。
4．剪力墻的間距有一定限制，故不可能開間太大。對(duì)需要大空間時(shí)就不太適用。靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。
5．剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般采用平板，可以不設(shè)梁，所以空間利用比較好，可節(jié)約層高。
(二)剪力墻結(jié)構(gòu)體系的類型及適用范圍
1．框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。是由框架與剪力墻組合而成的結(jié)構(gòu)體系，適用于需要有局部大空間的建筑，這時(shí)在局部大空間部分采用框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)又可用剪力墻來提高建筑物的抗側(cè)能力，從而滿足高層建筑的要求。
2．普通剪力墻結(jié)構(gòu)。全部由剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系。
3．框支剪力墻結(jié)構(gòu)。當(dāng)剪力墻結(jié)構(gòu)的底部需要有大空間，剪力墻無法全部落地時(shí)，就需要采用底部框支剪力墻的框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
(三)普通剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置
1．平面布置
　(1)剪力墻結(jié)構(gòu)中全部豎向荷載和水平力都由鋼筋混凝土墻承受，所以剪力墻應(yīng)沿平面主要軸線方向布置。
1)矩形、L形、T形平面時(shí)，剪力墻沿兩個(gè)正交的主軸方向布置；
　2)三角形及Y形平面可沿三個(gè)方向布置；
　3)正多邊形、圓形和弧形平面，則可沿徑向及環(huán)向布置。
(2)單片剪力墻的長(zhǎng)度不宜過大：
1)長(zhǎng)度很大的剪力墻，剛度很大將使結(jié)構(gòu)的周期過短，地震力太大不經(jīng)濟(jì)；
2)剪力墻以處于受彎工作狀態(tài)時(shí)，才能有足夠的延性，故剪力墻應(yīng)當(dāng)是高細(xì)的，如果剪力墻太長(zhǎng)時(shí)，將形成低寬剪力墻，就會(huì)由受剪破壞，剪力墻呈脆性，不利于抗震。故同一軸線上的連續(xù)剪力墻過長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)用樓板或小連梁分成若干個(gè)墻段，每個(gè)墻段的高寬比應(yīng)不小于2。每個(gè)墻段可以是單片墻，小開口墻或聯(lián)肢墻。每個(gè)墻肢的寬度不宜大于8．0m，以保證墻肢是由受彎承載力控制，和充分發(fā)揮豎向分布筋的作用。內(nèi)力計(jì)算時(shí)，墻段之間的樓板或弱連梁不考慮其作用，每個(gè)墻段作為一片獨(dú)立剪力墻計(jì)算。
(3)剪力墻的數(shù)量要在方案階段合理的確定，以對(duì)稱，均勻，數(shù)量適當(dāng)為好。
1)剪力墻的開間以6．0～7．0m的大開間，比3．0-3．9m的小開間，較經(jīng)濟(jì)合理，降低了材料用量，而且增大建筑使用面積。
　2)剪力墻結(jié)構(gòu)的基本周期控制在

C——建筑物的總重力荷載。
若周期過短，地震力過大時(shí)，宜減少墻的數(shù)量。
(4)調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)剛度的方法有：
1)適當(dāng)減小剪力墻的厚度；
2)降低連梁的高度；
3)增大門窗洞口寬度；
4)對(duì)較長(zhǎng)的墻肢設(shè)置施工洞，分為兩個(gè)墻肢。超過8．0m長(zhǎng)時(shí)都應(yīng)用施工洞劃分為小墻肢。
　2．豎向布置
(1)剪力墻應(yīng)在整個(gè)建筑的豎向延續(xù)，上到頂，下到底，中間樓層也不要中斷。剪力墻不連續(xù)會(huì)造成剛度突變，對(duì)抗震非常不利。
(2)頂層取消部分剪力墻時(shí)，其余剪力墻應(yīng)在構(gòu)造上予以加強(qiáng)。
(3)底層取消部分剪力墻時(shí)，應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)換層。
(4)為避免剛度突變，剪力墻的厚度應(yīng)按階段變化，每次厚度減小宜為50-l00mm， 不宜過大，使墻體剛度均勻連續(xù)改變。厚度改變和混凝土強(qiáng)度等級(jí)的改變宜錯(cuò)開樓層。
(5)厚度變化時(shí)宜兩側(cè)同時(shí)內(nèi)收。外墻及電梯間墻可只單面內(nèi)收　(6)剪力墻上的洞口宜上下對(duì)齊，并列布置，這種墻傳力直接，受力明確，內(nèi)力分布清楚；抗震性能好。錯(cuò)洞口上下不對(duì)齊，受力復(fù)雜，洞邊容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，配筋大，地震時(shí)容易破壞。
(7)相鄰洞口之間及洞口與墻邊緣之間要避免小墻肢。當(dāng)墻肢的寬度與厚度之比小于3的小墻肢，在反復(fù)荷載作用下，早開裂，早破壞，故墻肢寬度不宜小于3bw(bw為墻厚)，且不應(yīng)小于500mm。
(8)刀把形剪力墻會(huì)使剪力墻受力復(fù)雜，應(yīng)力局部集中，而且豎向地震作用會(huì)產(chǎn)生較大的影響，宜十分慎重。如圖10-22所示。

　(四)剪力墻的構(gòu)造要求
1，剪力墻的數(shù)量及厚度
　對(duì)目前設(shè)計(jì)的16—28層住宅來看，底層部分剪力墻截面總面積與樓面面積之比大約為：

　Aw—剪力墻截面總面積；
Af—樓面面積。
2．剪力墻厚度
底層厚度可按每層l0mm大約初估；最小厚度按160mm(見表10-14)。
　(五)框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1．框支剪力墻結(jié)構(gòu)是指：當(dāng)有的高層建筑為了滿足多功能、綜合用途的需要，在豎向，頂部樓層作為住宅、旅館；中部樓層作為辦公用房；下部樓層作為商店、餐館、文化娛樂設(shè)施。不同用途的樓層，需要大小不同的開間，從而采用不同的結(jié)構(gòu)形式。
上部樓層采用剪力墻結(jié)構(gòu)以滿足住宅和旅館的要求；
中部辦公樓用房側(cè)需要中、小室內(nèi)空間同時(shí)存在，則宜采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)來滿足其要求；
底部作為商店等用房則需要有盡量大的空間，則宜加大柱網(wǎng)，盡量減少墻體。
上述要求與結(jié)構(gòu)的合理布置正好相反，以高層建筑的受力規(guī)律，下部樓層受力很大，上部樓層的受力相對(duì)要小得多，正常的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)當(dāng)是下部剛度要大，墻體應(yīng)多，柱網(wǎng)應(yīng)密，到上部逐漸減少墻、柱、擴(kuò)大軸線間距，二者正好矛盾。
為了解決上述矛盾，就出現(xiàn)了底層大空間的框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
2．這種結(jié)構(gòu)由于底部與上部結(jié)構(gòu)的剛度產(chǎn)生突變，故在所發(fā)生的地震中，其破壞都較嚴(yán)重，抗震性能較差，故在設(shè)計(jì)中要特別加以注意，設(shè)計(jì)中要考慮兩個(gè)關(guān)鍵問題：
(1)保證大空間有充分的剛度，防止豎向的剛度過于懸殊；
(2)加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層的剛度與承載力，保證轉(zhuǎn)換層可以將上層剪力可靠地傳遞到落地墻上去。
3．落地剪力墻的布置和數(shù)量
(1)底部大空間層應(yīng)有落地剪力墻(或)落地簡(jiǎn)體，落地縱橫剪力墻最好成組布置， 結(jié)合為落地筒。
(2)平面為長(zhǎng)矩形，橫向剪力墻的片數(shù)較多時(shí)，落地的橫向剪力墻的數(shù)目與橫向剪力墻數(shù)目之比，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜少于30％；抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜少于50％，對(duì)于一般平面，令上下層剛度比為γ：

　式中 Gi，Gi+1一一第i層，i+1層混凝土剪變模量(G=0．425E)
A，Ai+1一一第i層，i+1層的折算抗剪截面面積。

　AW——在所計(jì)算方向上剪力墻的全部有效截面面積；
AC——全部柱的截面積；
hi，hi+1一一第i層，i+1層的層高。
在非震區(qū)γ應(yīng)盡量接近于1，不應(yīng)大于3；
在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，γ應(yīng)盡量接近于1，不應(yīng)大于2。
為滿足上述要求，可采取以下措施：
1)與建筑協(xié)調(diào)，爭(zhēng)取盡可能多的剪力墻落地必要時(shí)也可在別的部位設(shè)置補(bǔ)償剪力墻；
2)加大落地剪力墻的厚度、盡量增大落地墻的截面面積；
3)提高大空間層的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。
3．落地剪力墻，盡量不要開洞，或開小洞，以免剛度削弱太大。洞口宜布置在剪力墻的中部。
4．轉(zhuǎn)換層的設(shè)置
由剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成框支剪力墻結(jié)構(gòu)的大空間層時(shí)，其交接層即為轉(zhuǎn)換層。
(1)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式
　1)框架結(jié)構(gòu)。不落地剪力墻用柱和梁形成框支梁來支承上面的剪力墻。
　2)板柱結(jié)構(gòu)。用厚板及柱來支承上部剪力墻。
　3)空腹桁架結(jié)構(gòu)。用空腹桁架及柱來支承上部剪力墻。
　4)箱形剛性結(jié)構(gòu)。
　(2)框支梁、框支柱的基本要求
　1)框支梁的寬度不小于上部剪力墻厚度的二倍。
　2)框支梁上部相鄰層的墻體非常重要，應(yīng)力分布復(fù)雜，所以這層墻不宜設(shè)邊門洞，不得在中柱上方開設(shè)門洞。
　3)框支柱要嚴(yán)格要求，軸壓比要比普通柱小些：
抗震等級(jí)一級(jí)，二級(jí)，三級(jí)，四級(jí)
軸壓μC0．6，0．7，0．8，0．8
框支柱與框支梁要加強(qiáng)連接。
柱寬宜與梁同寬或比梁寬每邊大50mm，且不小于450；斷面高度hc，不小于柱寬，不小于梁跨的1／12，柱凈高與柱截面高度之比大于或等于4。
(3)轉(zhuǎn)換層樓板的要求
1)板厚不得小于180。
2)樓板應(yīng)雙層雙向配筋，并加強(qiáng)與剪力墻的錨固。