剪力墙结构
力墙优化及墙、梁布置 摘要： 本文总结了一高层剪力墙住宅的优化过程，及优化要点。总结了剪力墙中墙的布置原则、梁的布置原则。 本文总结于一些设计院的内部资料、网络课件及钢结构和网易结构论坛。共5页。 2012-1-10----2012-1-29 1.优化 实例A：某上海剪力墙柱宅，7度设防，0.1g，IV类场地，特征周期0.9s，抗震等级为三级； 1.1地震力： 7度设防，0.1g，IV类场地，特征周期0.65s的1.33倍；是7度设防，0.1g，II类场地，特征周期0.65s的2.34倍； 注：
1.2用钢量组成图：
1.3．具体分析： 1.3.1.墙分布筋：水平分布筋一般仅有个别墙（底部几层）计算结果要求配筋大，8@150=3352mm。 1.3.2.楼板：住宅来说一般板块不大，板不厚，采用三级钢8@150~200，用三级钢比二级钢省钢筋。 1.3.3：非加强区，端肢剪力墙可由10@150=524 2mm,改成10@200=3932mm或8@150=3352mm或8@200=2512mm。 1.3.4：竖向分布筋由8@200=2512mm改成10@200=3932mm。 1.3.5.暗柱：大于构造的竖筋，用三级钢比二级钢省钢筋；构造的竖筋，用二级还是三级钢，用钢量上没变化，当竖筋直径?20mm，拉筋直径应由6改为8. 1.3.6.梁：主筋用三级钢比二级钢省钢筋；腰筋大部分是梁高要求所加，非抗扭要求，与钢筋等级无关；箍筋以?8为主，仅少量要求大于?8。 1.3.7.梁纵筋、暗柱纵筋、楼板筋比例高，采用三级钢有必要；但是楼板筋采用三级钢，对小板跨没影响； 1.3.8.一般来说，剪力墙的多或少基本上由建筑平面的形状决定；在合理布置墙的前提下，墙体的多或少对用钢梁的影响不是很大，最主要是墙的形状，暗柱的数量，且短肢墙构造配筋与计算配筋较长肢墙大，因此用钢量大。外墙尽量做成全混凝土墙，以防止外墙渗水。一般布置成L、T、一字形，少布置：多弯弯拐拐的奇形怪状的墙，短肢墙，因为暗柱面积太大，用钢量大。对于T字形墙，由材料力学应力分布可知，暗柱不必向两边各延伸300mm；如图所示：
1.3.9.特别要注意的是，有些梁不设的就不设，比如建筑有分隔房间要求，常要布置填充墙，所以一般在填充墙下设置次梁，次梁支撑在连梁和墙肢上；但这样有很多的不好，比如次梁支撑在两墙之间的连梁上，由于有集中力，连梁易超筋、墙平面外受弯。如果不设次梁，应注意以下几点： a．进行地震效应计算时，墙体荷载平摊在该板上；楼板计算时，墙体荷载按规范则算；板要满足冲切。 b．此时板可能由双向板变成了单向板；若是单向板，固端，则板厚=1/30L;在建模时，按规范墙荷载平摊到单向板上（结构设计快速入门一书中介绍过一种偏保守的做法：把墙荷载
以2.02 /kNm的恒载作用在板上）， c．一般：跨中：L?4.2m，8@200=2512 mm满足； 支座：L?3.3m，8@200=2512mm满足； 支座：L?4.5m，10@200=3932mm满足；
d．墙底附加筋：（抗冲切，按简支单向板，此附近筋可承担50%的墙体荷载） L?3.3m，3?8； L?3.9m，4?8； L?4.5m，3?10； 1.3.10.归并：墙配筋（暗柱）时，按标高段来分别配筋；连梁可按层号，梁截面大小用列表形式配筋；若框架梁较多，且配筋差别大，应多分几个标准层。 1.3.11.连梁腰筋：最小配筋率0.3%
墙厚 200 250 300 连梁腰筋 10@200 10@200 12@200 配筋率 0.393 0.314 0.377 1.3.12.连梁高一般为450、500，有时候1000；一般梁宽每排放2根，配筋大时，放2排；纵筋一般16、18、20居多；箍筋8@100、10@100、12@100。 1.3.13.联排别墅（异性框架柱）：用钢量最大因数是柱的数量，也就是建筑平面布置因数；如果南北房间错开，上下层柱错开，柱子数量会增加，于是梁的数量也增加；省钢筋方法：构造钢筋不轻易加大，梁、板、柱采用三级钢，控制柱子的数量。 2.住宅功能区： 卧室、厨房、卫生间、客厅、餐厅、户前花园、电梯、阳台、前室等。 3.剪力墙布置： 3.1．总体把握： 3.1.1：一个房屋，形状、高度确定后，总侧刚大小范围也基本上确定了； 6度或者7度区，地震作用小，可以多用些长墙，长度在3m左右或者更长，布置在四周，由于总侧刚大小范围基本上确定，所以内部布置一些一般墙，墙肢长度在2m左右或者更短，并且墙肢数量也少了，画图也方便，但配筋量上不见得省多少，因为地震作用小，边缘构件配筋一般都是构造；层数越高，比如? 30层，用长墙经济些；墙是长还是短，首先必须要满足建筑。 3.1.2：8度或者9度地区，地震作用大，布置长墙，地震作用过大，为了使得地震作用均匀分布，墙不要布置的太长，2m左右就行，高厚比控制在为10~13，让周围的竖向抗侧构件和受弯构件充分地发挥作用，减小剪力墙的负荷，轴压比也比较均匀。墙长了，地震作用大，连梁易超筋；?20层，也尽量用短墙；墙是长还是短，首先必须要满足建筑。 3.2布置要点： 3.2.1：无论是高烈度还是低烈度从考虑抵抗扭转的角度来讲四周的剪力墙都是用长墙比较好。也即周期比，位移比不满足时，可以把四周墙肢加长，加厚，较小内部墙长度等；结构的位移角满足规范要求之后，稍微再调小些；轴压比满足规范要求；
3.2.2：对于标准层：一般住宅标准层剪力墙的厚度取为200mm则基本可满足稳定性和轴压比的要求，这时，除提高刚度需要或建筑构造需要或减少梁跨需要等情况外，剪力墙截面高
度（内部）可取1650mm；对于底部层高较大的楼层：由于建筑使用功能的需要，建筑物在底部的地下室、架空层、裙楼等楼层往往具有较大的层高，这时剪力墙因构造或稳定要求，需有较大的厚度，将剪力墙厚度加大为不小于层高的1/15，且不小于300mm，则当剪力墙高度与厚度之比大于4时，仍可视为一般剪力墙，例层高为6米，当剪力墙厚度为400时，1650长度的剪力墙仍属一般剪力墙； 3.2.3：一般结构周边抗扭刚度，侧移刚度做大好，在保证不超筋的前提下，加强周边连梁刚度。 3.2.4：跟着建筑定性布置墙。为了方便门、窗、梁的布置，一般都设置带翼缘的墙（最好是有效翼缘）；可以布置成“L, T, 十, I ” 形等连续拐弯的墙体，但在布置剪力墙时, 应考虑剪力墙转折及小墙垛布置对边缘构件的影响, 以避免不必要的大暗柱设置。 3.2.5：一般户型和户型在位置上基本上是对称的，所以，墙的布置也应该尽量对称，即在同样的位置布置墙；墙长相同，以便减小画施工图时的工作量；每个户型，一般都是规则四边形或者几个大小不同的规范四边形的组合图形，要注意，墙的布置，尽量向户型的外边，向角（4个角）的方向布置，即做到了：周边、分散、均匀，也使得质心，刚心接近于重合。避免在较小的间距内布置多道剪力墙。 3.2.6：剪力墙、柱尽量扁平，不突出砖墙面，若有突出时需和建筑专业商量；剪力墙、柱布置时，不影响建筑门窗的设置，如靠近窗洞口，且距离门窗侧小于 100mm时，剪力墙、柱端延至开窗侧端；转角凸窗窗端在布置剪力墙端柱或框架柱时，柱外边线必须对齐凸窗台外边。 3.2.7：外围墙多布, 中部墙间距及长度差不多, 剪力墙之间有梁连接且连续贯通。 3.2.8：在布置墙的时候，还要兼顾梁长，即不出现超筋；一般建筑门、窗洞口的高度在2~2.4m之间，所剩连梁的高度在400~800之间，实际工程中，400~600居多，一般梁高上没什么变动，关键在于梁长；把梁设置成跨高比?5的框架梁，一般不会出现超筋的情况，即梁长在至少在2~3m之间；框架梁跨高比大，比起连梁来，刚度小，内力也小；至少也要把连梁的跨高比控制在?2.5，因为其抗剪承载力稍高，假设梁高400~600，即梁长至少1~1.5m之间；出现超筋时，可以增加洞口的宽度，在不减小梁的抗剪承载力的前提下，减小其刚度、内力。剪力墙结构中梁的经济跨度一般在 3~5m 之间。 3.2.9：偏心时布置原则：模型计算中注意宁可柱偏心，也尽量避免梁墙偏心布置，也就是说尽量使框支梁和墙不偏心；梁墙对于柱的偏心要采取措施，除适当加宽梁外（加宽对框支梁抗扭有利）一般是采取水平加
腋；水平方向，需要考虑框支梁的扭转，因为墙偏心造成的扭转是比较大的，可以采取在框支梁平面外设置次梁（垂直于框之梁的梁）的方式予以平衡，加厚转换层上一二层楼板厚度。框支柱建议加芯柱，或者加型钢，提高其延性；尽量不把上面墙肢厚度加宽，以减小墙肢和梁的偏心；后果是加大了结构自重，可能直接造成结构上下刚度比变化及转换梁截面或配筋的增大；减小上部墙体自重常用的方法是减小厚度、开洞等。 3.2.10：桩基础，需要考虑肢长要长于3d或3.5d。 3.3．剪力墙布置应避免： 一字型剪力墙，短肢剪力墙（特别是角窗部位）；框架梁直接搭在墙身（墙厚时可以），或者设置暗柱，扶壁柱。 4.梁的布置：
4.1剪力墙结构中梁的经济跨度一般在 3-5m 之间。若非刚度及连接一字形墙的需要, 不宜设置高连梁, 因梁越高混凝土用量越大, 构造配筋越多。建筑的洞口顶可设置后浇过梁, 再砌梁上填充墙; 一般建筑门、窗洞口的高度在2~2.4m之间，所剩连梁的高度在400~800之间，基本上在合理的范围之内； 4.2.连接较厚( 350- 400mm)剪力墙的连梁宽度若非刚度需要不一定与墙相同, 这样可以减少不必要的梁构造配筋量及混凝土用量, 省下的空间还可满足其他建筑功能的需要。较小跨度( 3.6m 以内)的板上有隔墙或开有洞口时, 墙位置或洞口边可不设置梁, 可在板内设置加强筋的方式予以解决, 这样可降低由于设置梁而出现受力复杂或设置梁构造配筋而增加用钢量的情况。 4.3. 在结构角部设置转角窗时, 宜在窗端设置与窗台同宽的端柱, 转角梁高度取楼板上下窗间高度, 加厚上下窗台板,
使之形成的 字形梁与端柱形成一个通过梁抗扭刚度 来传递弯矩及剪力的抗侧力结构, 再辅以斜向钢筋加强带使结构整体抗震性能有较大改善。 4.4.入口大堂顶部完整空间内不宜露梁，以保持大堂顶部空间完整。特殊情况设梁时，梁高应尽可能小。公共空间尽可能不露梁。 4.5.户内梁布置时，梁不应穿越客餐一体厅、客厅、餐厅、住房，以保证各功能空间完整及美观；梁不宜穿越厨、厕、阳台，如确有必须穿越的梁，梁高应尽可能小。 4.6.户内梁不露出梁角线的优先顺序：客厅＞餐厅＞主卧室＞次卧室＞内走道＞其它空间。 4.7.户内卫生间做沉箱时，周边梁高仍按普通梁考虑，卫生间楼板按吊板的要求补充相应大样。当周边梁对房间内空间无影响时，梁高也可统一取 500mm，即周边次梁梁底平沉箱板底。 4.8.梁底标高： 4.8.1:门窗洞口顶处梁底标高不得低于门窗洞口顶面标高。 4.8.2:飘窗梁底标高、设排气孔的卫生间窗顶梁底标高、客厅出阳台门顶梁底标高
必须等于门窗洞口顶标高；电梯门洞顶梁底标高必须等于电梯洞口顶标高。 4.8.3:其余位置门窗洞口处梁，梁高按以下取用： 结构计算梁高与门窗顶距离≤150mm、或无法做过梁、或门窗洞口较大时，结构梁 直接做到门窗顶面。除上述情况外，结构梁高按计算确定，门窗顶用过梁处理。 4.9.户内走道上方梁高尽可能小，不应大于600mm。阳台封口梁根据建筑立面确定，不宜大于 400mm（需同时满足结构计算、建筑要求）。 楼梯梯级处梁高注意不得影响建筑使用。梁不宜穿越门洞正上方。