1、剪力墻的基本概念

剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的柱，能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來(lái)承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在高層房屋中被大量運(yùn)用。剪力墻截面特點(diǎn)是墻肢長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于厚度，自身平面內(nèi)具有很大的剛度和承載力，平面外剛度和承載力都相對(duì)較小，墻肢屬于偏心受壓或偏心受拉構(gòu)件。同時(shí)在剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻是一個(gè)平面構(gòu)件，它除了承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔(dān)豎向壓力；在軸力、彎矩、剪力的復(fù)合狀態(tài)下工作，其受水平力作用時(shí)似一底部嵌固于基礎(chǔ)上的懸臂深梁。在地震作用或風(fēng)載下剪力墻除須滿足剛度強(qiáng)度要求外，還必須滿足非彈性變形反復(fù)循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結(jié)構(gòu)裂而不倒的要求。

2、結(jié)構(gòu)布置

應(yīng)遵循均勻、分散、對(duì)稱和周邊的原則，剪力墻應(yīng)沿房屋縱橫兩個(gè)方向布置，在滿足位移限值的情況下盡量少布?jí)�。剪力墻�?yīng)設(shè)置成“L”、“T”、“U”、“工”、“十”形，盡量不要設(shè)“一”形墻。在豎向布置上剪力墻應(yīng)貫通房屋全高，使結(jié)構(gòu)上下剛度連續(xù)、均勻。

2.1 結(jié)構(gòu)中間部位布置剪力墻的原則

為樓面梁布置所設(shè)置的剪力墻。由于純剪力墻結(jié)構(gòu)多被運(yùn)用于住宅建筑，建筑專業(yè)為滿足使用功能需要而對(duì)結(jié)構(gòu)梁布置有諸多限制。結(jié)構(gòu)人員在拿到建筑圖時(shí)應(yīng)首先考慮梁布置，應(yīng)避免主次梁關(guān)系過(guò)于復(fù)雜情況的出現(xiàn)。如果主次梁關(guān)系過(guò)于復(fù)雜，次梁級(jí)數(shù)太多，就可能出現(xiàn)因?yàn)橐患?jí)主梁破壞而使結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)區(qū)域喪失使用功能，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念所不許的，應(yīng)在此原則下布置因設(shè)置樓面梁所需的剪力墻。

恒荷載較大處以及樓（電）梯處所設(shè)置的剪力墻。由于樓面開(kāi)洞及樓梯構(gòu)件的影響，樓（電）梯間處是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，同時(shí)樓梯間也是地震等情況下建筑物唯一的逃生通道，因此在樓（電）梯間四周能布置剪力墻的地方應(yīng)全布置上剪力墻，既可以作為薄弱環(huán)節(jié)的加強(qiáng)，也可以形成筒體，為結(jié)構(gòu)提供豎向剛度。

結(jié)構(gòu)中間部位布置剪力墻時(shí)在遵循上述兩原則的基礎(chǔ)上，還應(yīng)做到盡量的少布?jí)�，這主要是對(duì)為樓面梁布置所設(shè)置的剪力墻而言，中部布置剪力墻過(guò)多，結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)較小，第一振型下的扭轉(zhuǎn)周期就相對(duì)較大，不利于周期比的調(diào)整。中間部位剪力墻的布置是結(jié)構(gòu)布置的關(guān)鍵，要做到數(shù)量少和位置均勻兩點(diǎn)，最主要的就是從梁布置方案出發(fā)，分析出最合理的梁布置方案，也就得出了最合理的中部剪力墻布置方案。

2.2 結(jié)構(gòu)周邊部位布置剪力墻的原則

周邊部位剪力墻可以為結(jié)構(gòu)提供豎向剛度，以減小結(jié)構(gòu)位移，也可以提高結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)剛度，減小扭轉(zhuǎn)周期。在周邊剪力墻的布置時(shí)，在結(jié)構(gòu)周邊，建筑允許設(shè)墻的位置應(yīng)盡量布置剪力墻。與周邊剪力墻相連的另一方向肢的長(zhǎng)度應(yīng)在滿足建筑使用功能的前提下根據(jù)結(jié)構(gòu)位移計(jì)算需要而增減。

2.3 在不違反規(guī)范前提下應(yīng)盡量布置長(zhǎng)墻

從經(jīng)濟(jì)性考慮，結(jié)構(gòu)剪力墻布置若短而多，則剪力墻暗柱數(shù)量也會(huì)很多，如果設(shè)置長(zhǎng)墻，減少一些不必要的墻或者開(kāi)洞，這樣剪力墻暗柱數(shù)量少，在墻數(shù)量相同的情況下可以減少鋼筋用量，施工圖繪制中也會(huì)省下一定的時(shí)間。

3 模型調(diào)整

根據(jù)初步布置好的剪力墻及梁建立計(jì)算模型（PKPM），建一個(gè)至二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層（樓層較多、應(yīng)變墻厚計(jì)算的須建立兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層），進(jìn)行結(jié)構(gòu)初步計(jì)算。初步計(jì)算主要是確定模型的規(guī)則性及豎向剛度調(diào)整。在具體參數(shù)中初步計(jì)算應(yīng)達(dá)到以下效果：

第一：周期及周期比的規(guī)則。一般情況下純剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑都不會(huì)太復(fù)雜，結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)應(yīng)首先滿足Tt/T1≤0.9（A級(jí)高度高層），如果周期比不滿足，則說(shuō)明結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)較小，調(diào)整時(shí)應(yīng)增加周邊部位剪力墻、加高周邊連梁（建筑立面允許的情況下）或者減少中間部位剪力墻。PKPM計(jì)算中，周期比滿足要求以后，應(yīng)調(diào)整周期的平動(dòng)系數(shù)及扭轉(zhuǎn)系數(shù)，X向、Y向以平動(dòng)為主的第一自振周期的平動(dòng)系數(shù)及以扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期的扭轉(zhuǎn)系數(shù)均宜接近1.00。

第二：位移接近限值、不考慮偶然偏心時(shí)的位移比接近1.00。位移及位移比的大小是表現(xiàn)結(jié)構(gòu)剪力墻布置多少的最直觀數(shù)據(jù)。一方面要布置足夠多的剪力墻，以滿足1/1000的位移要求，另一方面，也要控制剪力墻的數(shù)量不能太多，否則不經(jīng)濟(jì)。實(shí)際初調(diào)模型時(shí)，應(yīng)控制位移（X向、Y向）至1/1000左右；對(duì)于不考慮偶然偏心時(shí)的位移比也應(yīng)調(diào)整至1.00或者接近1.00，這個(gè)位移比更直接的表現(xiàn)了結(jié)構(gòu)在作用影響下位移的規(guī)則性。若這個(gè)比值過(guò)大，則是由于結(jié)構(gòu)某一部位或者某一點(diǎn)不合理而使該部位或該點(diǎn)位移過(guò)大而造成的。如果這時(shí)再控制位移至1/1000則表明剪力墻布置相對(duì)較多了，反之，如果這時(shí)位移為1/800~1000時(shí)，則可能經(jīng)過(guò)找出局部位移過(guò)大點(diǎn)對(duì)局部剪力墻調(diào)整而達(dá)到位移1/1000的要求。

第三：中間及上部樓層基本無(wú)超筋，且不出現(xiàn)超筋（這里超筋不僅指配筋超限，也指抗剪、抗扭截面超限）超的特別多的梁。若有較多超筋則說(shuō)明墻布置不合理，對(duì)它的調(diào)整也會(huì)影響到周期及位移。若個(gè)別梁超筋過(guò)多也說(shuō)明了該梁處應(yīng)力集中，該梁對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響也很大，就形成了結(jié)構(gòu)的薄弱部位，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過(guò)調(diào)整布局使各構(gòu)件受力均勻，避免過(guò)大的應(yīng)力集中。

結(jié)構(gòu)調(diào)整中，質(zhì)心和剛心應(yīng)盡量重合或基本重合，質(zhì)心和剛心重合可以避免結(jié)構(gòu)剛度向某方向偏置而減小扭轉(zhuǎn)作用，對(duì)位移比及周期比的調(diào)整有很大幫助。調(diào)整的方法是視位移的大小而在剛心偏置的反方向增加剪力墻或者剛心偏置的方向減少剪力墻。

周期、位移、超筋的調(diào)整均不是孤立的，它們之間是相互關(guān)聯(lián)及相互影響的，應(yīng)全面加以考慮，不能“頭疼醫(yī)頭，腳疼醫(yī)腳”，此三項(xiàng)調(diào)整完畢，剪力墻布置也就基本確定下來(lái)了，接下來(lái)就是細(xì)致建模和調(diào)整連梁超筋了。

模型細(xì)化以后，若還有局部連梁超筋則可以用下列方法調(diào)整。

第一：調(diào)幅法�？拐鹪O(shè)計(jì)剪力墻中連梁的彎矩和剪力可進(jìn)行塑性調(diào)幅，以降低其剪力設(shè)計(jì)值。但在結(jié)構(gòu)計(jì)算中已對(duì)連梁進(jìn)行了剛度折減，其調(diào)幅范圍應(yīng)限制或不再調(diào)幅。當(dāng)部分連梁降低彎矩設(shè)計(jì)值后，其余部位的連梁和墻肢的彎矩應(yīng)相應(yīng)加大。經(jīng)調(diào)幅法處理的連梁，應(yīng)確保連梁對(duì)承受豎向荷載無(wú)明顯影響。

第二：減小和加大梁高。減小梁高使梁所受內(nèi)力減小，在通常情況下對(duì)調(diào)整超筋是十分有效的，但是在結(jié)構(gòu)位移接近限值的情況下，可能造成位移超限。加大連梁高度連梁所受內(nèi)力加大，抗力也加大了，可能使連梁不超筋，且可以減小位移，但是這種方法可能受建筑對(duì)梁高的限制，且連梁高度加大超過(guò)一定限值，構(gòu)造需加強(qiáng)，也造成了鋼筋用量的增加。

第三：加大連梁跨度�？梢苑浅Ｓ行У慕鉀Q連梁超筋問(wèn)題，但是減短剪力墻可能造成位移加大。

設(shè)計(jì)時(shí)可以以上一種和幾種方法共同使用。若個(gè)別連梁超筋還存在，也可以采用加大相連墻肢配筋及加大連梁配箍量使配筋能承載截面最大抗剪能力要求。