1、剪力墻的設(shè)計(jì)方法一、剪力墻布置及尺寸確定的基本原則1、結(jié)構(gòu)布置時(shí)剪力墻的經(jīng)濟(jì)長度“短肢剪力墻結(jié)構(gòu)”是指“截面高度不大于1600mm，且截面厚度小于300的剪力墻”，具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)是指，“在規(guī)定水平地震作用下，短肢剪力墻承擔(dān)的底部傾覆力矩不小于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的30%的剪力墻結(jié)構(gòu)” （省高規(guī))。當(dāng)結(jié)構(gòu)體系屬短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，按省高規(guī)第7.1.8條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的最大適用高度有所降低，7度的剪力墻結(jié)構(gòu)限高100米，同時(shí)短肢剪力墻在底部所占傾覆力矩的比例不得大于50%。采用短肢剪力墻時(shí)，需相應(yīng)采取加強(qiáng)措施，對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)影響較大的有“一、二、三級(jí)短肢剪力墻軸壓比，在底部加強(qiáng)部位分別不宜

2、大于0.45、0.50、0.55，一字形截面短肢剪力墻的軸壓比限值相應(yīng)減少0.05；在底部加強(qiáng)部位以上的其他部位不宜大于上述規(guī)定值加0.05”、“其他各層（非底部加強(qiáng)部位）一、二、三級(jí)短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4、1.2和1.1”、“截面高厚比不大于6時(shí)，墻全部豎向鋼筋配筋率，一、二級(jí)和三、四級(jí)，底部加強(qiáng)和非底部加強(qiáng)部位分別不宜小于1.2%、1.0%和1.0%、0.8%；截面高厚比大于6時(shí)，仍設(shè)邊緣構(gòu)件，配筋率分別不宜小于1.6%、1.4%和1.4%、1.2%”等。經(jīng)與長度為1650mm厚度為200mm的經(jīng)濟(jì)長度剪力墻作經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)論為：從考慮混凝土、模板與鋼筋的綜合造價(jià)來看

3、，長度縮短了的短肢剪力墻總是更經(jīng)濟(jì)或造價(jià)基本相當(dāng)；僅從鋼筋含量的角度來看，則抗震等級(jí)分別為一、二或三、四級(jí)時(shí)，當(dāng)短肢剪力墻分別不大于1400mm、1200mm、1000mm時(shí)，含鋼量更低，可稱為短肢剪力墻的經(jīng)濟(jì)界限長度。故實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，為節(jié)省造價(jià)，可適當(dāng)采用短肢剪力墻，一般情況下控制不達(dá)到屬于較多短肢剪力墻的程度，且其長度小于經(jīng)濟(jì)界限長度，在滿足高厚比不小于4仍屬剪力墻的前提下，厚度相同時(shí)長度越短越經(jīng)濟(jì)。根據(jù)省高規(guī)，通常上部標(biāo)準(zhǔn)層剪力墻厚度在200-250mm之間，長度可取1650mm以上則屬一般剪力墻；下部樓層層高較大時(shí)，可將墻厚取至300mm及以上，則當(dāng)截面高厚比大于4則屬一般剪力墻。從經(jīng)濟(jì)

4、的角度考慮，可按上述原則采用合適比例的短肢剪力墻。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，常會(huì)遇到是設(shè)一片長的剪力墻，還是開洞變?yōu)閮善袅Φ倪x擇問題，兩片剪力墻由于多了2個(gè)暗柱，其含鋼量與綜合造價(jià)未必低于一片長墻，為此需對(duì)兩者作經(jīng)濟(jì)比較，假定兩片墻均為1650mm的一般經(jīng)濟(jì)長度剪力墻，比較的結(jié)果為：（1）從含鋼量的角度看，分別位于底部加強(qiáng)區(qū)和非加強(qiáng)區(qū)的剪力墻，當(dāng)長墻的長度分別不大于7000mm、12000mm時(shí)，其含鋼量比開洞分成兩片剪力墻更低；（2）從考慮混凝土、鋼筋和模板的綜合造價(jià)來看，分別位于底部加強(qiáng)區(qū)和非加強(qiáng)區(qū)的剪力墻，當(dāng)開洞長度不大于1000mm、1200mm時(shí)，一片長墻造價(jià)低于開洞分成兩片經(jīng)濟(jì)長度短墻。從上

5、可見，只考慮含鋼量與考慮綜合造價(jià)兩者的結(jié)論可能相反，但目前市場普遍只重視含鋼量指標(biāo)，故有時(shí)可布一片長墻時(shí)，不必刻意分成兩片經(jīng)濟(jì)長度短墻。2、控制合理的剪力墻折算厚度某樓層的剪力墻折算厚度我們這里定義為：該樓層的剪力墻混凝土體積與樓層的結(jié)構(gòu)面積之比，這是反映剪力墻結(jié)構(gòu)體系經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)剪力墻折算厚度在一個(gè)合適的范圍時(shí)，只要我們將剪力墻的配筋率在滿足規(guī)范及受力要求的前提下控制在一個(gè)合理的數(shù)值，那么我們就可以基本保證該剪力墻結(jié)構(gòu)造價(jià)是經(jīng)濟(jì)的。根據(jù)我司以往設(shè)計(jì)的若干剪力墻結(jié)構(gòu)工程的統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)建筑為12層左右的小高層時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)層剪力墻折算厚度控制在90100mm左右；當(dāng)為18層左右時(shí)，控制在1

6、20130mm左右；當(dāng)為25層左右時(shí)，控制在140150mm左右，則該工程會(huì)達(dá)到一個(gè)較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。若剪力墻折算厚度偏大較多，則說明該工程布置的剪力墻數(shù)量或面積過多了，計(jì)算結(jié)果的具體表現(xiàn)為：軸壓比普遍較小，層間位移角比規(guī)范限制有較大富余（即側(cè)向剛度較大），這時(shí)應(yīng)考慮對(duì)剪力墻的布置或截面進(jìn)行優(yōu)化，以控制結(jié)構(gòu)成本。最優(yōu)的剪力墻截面應(yīng)為，所有的剪力墻的軸壓比均等于或接近軸壓比限值，當(dāng)上部樓層剪力墻軸壓比較小，而厚度已達(dá)到200mm，層間位移角又有富余的情況下，可通過縮短上部剪力墻長度的方法，來達(dá)到更優(yōu)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。3、合理確定剪力墻的截面高度與厚度（1）標(biāo)準(zhǔn)層：一般住宅標(biāo)準(zhǔn)層剪力墻的厚度取為200mm

7、則基本可滿足穩(wěn)定性和軸壓比的要求，這時(shí)，除提高剛度需要或建筑構(gòu)造需要或減少梁跨需要等情況外，剪力墻截面高度可取1650mm，即可滿足成為一般剪力墻，我們可稱之為200厚剪力墻的經(jīng)濟(jì)長度；在剪力墻的軸壓比及層間位移角仍能滿足要求的前提下，可適當(dāng)采用小于經(jīng)濟(jì)界限長度的短肢剪力墻。（2）底部層高較大的樓層：由于建筑使用功能的需要，建筑物在底部的地下室、架空層、裙樓等樓層往往具有較大的層高，這時(shí)剪力墻因穩(wěn)定性的要求（構(gòu)造或穩(wěn)定驗(yàn)算）需有較大的厚度，當(dāng)厚度達(dá)到300mm及以上時(shí)，對(duì)上部標(biāo)準(zhǔn)層長度為1650的一般剪力墻，和長度大于1200mm的短肢剪力墻，則仍屬一般剪力墻。二、剪力墻抗震等級(jí)及約束邊緣構(gòu)件

8、配置范圍的確定1、一般剪力墻多層、高層建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻分別按抗規(guī)表6.1.2和省高規(guī)第3.9.3、3.9.4條查表確定抗震等級(jí)，注意對(duì)非高層結(jié)構(gòu)不存在短肢剪力墻的提法，故多層結(jié)構(gòu)均對(duì)截面高度與厚度之比大于4的剪力墻均按一般剪力墻考慮。一、二、三級(jí)剪力墻底部加強(qiáng)部位及其上一層需設(shè)約束邊緣構(gòu)件，四級(jí)剪力墻全高只需設(shè)構(gòu)造邊緣構(gòu)件而不需設(shè)約束邊緣構(gòu)件。2、短肢剪力墻短肢剪力墻是專門針對(duì)高層結(jié)構(gòu)提出的概念，按省高規(guī)規(guī)定，一、二、三級(jí)短肢剪力墻軸壓比，在底部加強(qiáng)部位分別不宜大于0.45、0.50、0.55，一字形截面短肢剪力墻的軸壓比限值相應(yīng)減少0.05；在底部加強(qiáng)部位以上的其他部位不宜大于上述規(guī)定值加0

9、.05”、 “截面高厚比不大于6時(shí)，墻全部豎向鋼筋配筋率，一、二級(jí)和三、四級(jí)，底部加強(qiáng)和非底部加強(qiáng)部位分別不宜小于1.2%、1.0%和1.0%、0.8%；截面高厚比大于6時(shí)，仍設(shè)邊緣構(gòu)件，配筋率分別不宜小于1.6%、1.4%和1.4%、1.2%”。3、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的剪力墻 錯(cuò)層在省高規(guī)第11.4.1條文說明中有定量化的定義：樓層板面高差大于相連處樓面梁高，或板面高差小于相連處樓面梁高但樓板間垂直凈距大于支承梁寬時(shí)稱為錯(cuò)層。錯(cuò)層主要會(huì)帶來以下不利影響：（1）樓板變高差處導(dǎo)致樓板傳遞剪力的路徑局部中斷，嚴(yán)重時(shí)造成樓板平面內(nèi)無限剛的假定不成立；（2）當(dāng)樓板變高差兩側(cè)的結(jié)構(gòu)在地震作用下出現(xiàn)反向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)

10、，將對(duì)交接處的豎向構(gòu)件產(chǎn)生非常不利的附加內(nèi)力。設(shè)計(jì)中因樓板凹凸的情況十分復(fù)雜，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的影響也未必會(huì)產(chǎn)生上述不利影響，故需根據(jù)實(shí)際情況靈活掌握判斷尺度。如一般標(biāo)準(zhǔn)層中的廁所凹板或大廳板的下沉，并不會(huì)造成剪力傳遞整體中斷（只是局部削弱），下沉板因較小也不會(huì)產(chǎn)生反向振動(dòng)，故不作錯(cuò)層論；又如首層平面塔樓外范圍樓板下沉覆土與塔樓范圍的樓板形成高差，因塔樓外的樓蓋全埋在地下，較低一側(cè)樓蓋受地震反應(yīng)的影響較小（可近似看成振動(dòng)基本與地基土同步），同時(shí)由于覆土對(duì)高差處形成側(cè)限，塔樓的水平剪力可通過兩側(cè)平行方向的高差處梁縱向傳遞至覆土頂板，從而大幅減少較高一側(cè)樓蓋對(duì)交接處豎向構(gòu)件的附加內(nèi)力，故也可不作錯(cuò)層論。

11、按省高規(guī)第11.4.6條，對(duì)錯(cuò)層交接處平面外受力的剪力墻，抗震設(shè)計(jì)時(shí)厚度不應(yīng)小于250mm，并均應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或扶壁柱，抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用。錯(cuò)層處剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30，水平和豎向分布鋼筋的配筋率，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.5%。另，錯(cuò)層處的框架柱截面高度不應(yīng)小于600，砼強(qiáng)度等級(jí)不低于C30，抗震等級(jí)提高一級(jí)，箍筋全柱段加密。4、大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)的剪力墻按省高規(guī)第11.6.3條，塔樓中與裙房連接體相連的外圍柱、剪力墻，從固定端至裙房屋面上一層的高度范圍內(nèi)，柱縱向鋼筋的最小配筋率宜適當(dāng)提高，柱箍筋宜在裙樓屋面上、下層的范圍內(nèi)全高加密，剪力墻宜設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。相應(yīng)條文說明解

12、釋為，為保證塔樓與底盤共同工作，塔樓之間裙房連接體的屋面梁以及塔樓外圍一圈墻柱從固定端到出裙房屋面上一層的高度范圍內(nèi)，在構(gòu)造上應(yīng)予特別加強(qiáng)。故我司在執(zhí)行該條時(shí)，要求將塔樓外圍一圈剪力墻設(shè)約束邊緣構(gòu)件，范圍從固定端到大底盤屋面上一層，約束邊緣構(gòu)件按二級(jí)構(gòu)造配筋。三、剪力墻邊緣構(gòu)件縱筋及分布鋼筋的構(gòu)造要求有關(guān)剪力墻配筋的構(gòu)造要求主要依據(jù)省高規(guī)第7.2.127.2.15條，請(qǐng)大家認(rèn)真閱讀規(guī)范。四、剪力墻構(gòu)造配筋計(jì)算表的原理簡介、使用說明我司編制剪力墻構(gòu)造配筋計(jì)算表的主要目的是為了簡化剪力墻設(shè)計(jì)的工作量，使剪力墻的配筋標(biāo)準(zhǔn)化，提高設(shè)計(jì)效率。其簡化理念為，一方面將大量機(jī)械重復(fù)的配筋率計(jì)算工作以查表代替，

13、在提高計(jì)算效率的同時(shí)也減少了計(jì)算出錯(cuò)的機(jī)會(huì)，另一方面以標(biāo)準(zhǔn)大樣結(jié)合填表的形式可大幅減少邊緣構(gòu)件制圖的工作量，由于邊緣構(gòu)件縱筋采用固定間距的約定，與板、獨(dú)立基礎(chǔ)等的配筋方式類似，且標(biāo)出了鋼筋的總數(shù)，故也不存在讀圖困難或施工出錯(cuò)的問題。其基本原理是：根據(jù)約束和構(gòu)造邊緣構(gòu)件的縱筋配筋率及配箍率構(gòu)造特點(diǎn)（約束邊緣構(gòu)件的配筋及配箍率較大，構(gòu)造邊緣構(gòu)件相對(duì)較小），在使箍筋、縱筋直徑較適合施工的條件下（如箍筋直徑一般控制不大于12mm，否則對(duì)于一般邊緣構(gòu)件箍筋尺寸較小的情況施工加工有一定困難）約定縱筋的間距（不大于200或300），箍筋或拉筋與縱筋成每根縱筋布置一肢的固定關(guān)系，也就是使縱筋間距和箍筋肢距按固

14、定間距的分布筋的形式確定，約定間距和肢距的目的是使與配筋率、配箍率相關(guān)的變量數(shù)量盡量少，這樣對(duì)一定尺寸和砼等級(jí)的邊緣構(gòu)件，其縱筋配筋率僅與縱筋直徑有關(guān)，體積配箍率則與箍筋直徑和豎向間距有關(guān)，從而使知道抗震等級(jí)、截面尺寸和混凝土強(qiáng)度等級(jí)的邊緣構(gòu)件，通過查表得出縱筋直徑、箍筋直徑及豎向間距，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)截面大樣圖即可確定整個(gè)構(gòu)件的構(gòu)造配筋。剪力墻構(gòu)造配筋計(jì)算表中邊緣構(gòu)件的配筋率及配箍率是完全依據(jù)省高規(guī)第7.2.127.2.15條確定的，每個(gè)參數(shù)的計(jì)算均在EXCEL表格中有反映，只是為方便查表而將中間過程隱藏，同時(shí)也考慮了當(dāng)剪力墻厚度較大時(shí)需在截面端部中間加配縱筋的影響。剪力墻構(gòu)造配筋計(jì)算表的使用方法

15、詳見相關(guān)的PPT文件。目前還開發(fā)了圖形化的插件，詳見研發(fā)中心的相關(guān)教程。五、采用剪力墻構(gòu)造配筋表方法進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)的步驟1、計(jì)算確定各層剪力墻的長度及厚度。2、確定各墻肢的抗震等級(jí)，明確短肢剪力墻、錯(cuò)層交接處、大底盤塔樓外圍等有特殊構(gòu)造及配筋要求的剪力墻。3、按省高規(guī)7.2.12、7.2.13條確定各墻肢的邊緣構(gòu)件尺寸。4、先按構(gòu)造要求查表完成各墻肢的配筋，注意如下問題：（1）約束邊緣構(gòu)件與構(gòu)造邊緣構(gòu)件的區(qū)別 尺寸大小不同，詳見省高規(guī)7.2.12、7.2.13條規(guī)定。 縱筋配筋率要求不同，詳見省高規(guī)7.2.12、7.2.13條規(guī)定，另需注意對(duì)連體結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)以及B級(jí)高度剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻，

16、配筋率的要求有所提高。 箍筋的配箍特征值要求不同，約束邊緣構(gòu)件要求配箍特征值v0.2；構(gòu)造邊緣構(gòu)件分為兩種情況，對(duì)于一般剪力墻結(jié)構(gòu)無配箍特征值的要求，按不低于省高規(guī)表7.2.13的構(gòu)造配置即可，對(duì)連體結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)以及B級(jí)高度剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻，要求配箍特征值v0.1，需按此計(jì)算確定構(gòu)造配筋。另需建立對(duì)邊緣構(gòu)件中箍筋作用的正確概念，注意它并非由內(nèi)力計(jì)算所得，邊緣構(gòu)件箍筋的作用在于通過箍筋的約束，使邊緣構(gòu)件范圍的砼成為約束砼，與普通砼相比，約束砼具有更大的極限壓應(yīng)變，即砼在壓碎破壞前具有更強(qiáng)的變形能力，亦即使剪力墻構(gòu)件具有更高的延性。故該措施作用在于通過構(gòu)造加強(qiáng)提高剪力墻在極限狀態(tài)下的延性，在程序的計(jì)算輸出中不會(huì)提供該項(xiàng)內(nèi)容。當(dāng)同一墻柱平面中既有約束邊緣構(gòu)件又有構(gòu)造邊緣構(gòu)件時(shí)，必須分別用相應(yīng)的構(gòu)件配筋表及標(biāo)準(zhǔn)大樣。（2）確定有特殊構(gòu)造及配筋要求的剪力墻（短肢、錯(cuò)層、大底盤多塔樓）的鋼筋。（3）剪力墻分布鋼筋的確定 不小于規(guī)范的構(gòu)造要求值（一般0.25%，轉(zhuǎn)換層落地加強(qiáng)部位0.3%，錯(cuò)層交接處0.5%，特一級(jí)0.4%），EXCEL表根據(jù)條件自動(dòng)確定； 對(duì)底部加強(qiáng)部位及超高的結(jié)構(gòu)作適當(dāng)加強(qiáng)，詳見EXCEL計(jì)算表格中的剪力墻墻身構(gòu)造配筋表； 其余部位為0.25%，當(dāng)厚度為200mm時(shí)，為雙層雙向8