附录D 墙体稳定验算
规范中关于剪力墙墙体稳定性的应用与探讨
规范中关于剪力墙墙体稳定性的应用与探讨作者：曾伟健来源：《城市建设理论研究》2014年第09期摘要：剪力墙作为主要的抗侧力构件，在高层建筑结构中的应用十分普遍。
在实际工程中，常常需要按《高规》附录D验算剪力墙墙肢的稳定性。
文章以规范提出的方法，对剪力墙的稳定性计算方法及应用进行探讨。
关键词：高层建筑；抗侧力构件；剪力墙；稳定性中图分类号: TU973+.16 文献标识码：A剪力墙具有较大的刚度，在结构中往往承受水平力的大部分，成为一种有效的抗侧力结构。
在地震设防地区，设置剪力墙可以改善结构的抗震性能。
在实际工程中，对于设置剪力墙的高层建筑，剪力墙不仅作为水平力抗侧构件，同时也是竖向受力构件。
在对剪力墙设计的过程中，往往会遇到错层或越层剪力墙，又或者塔楼周边剪力墙存在楼梯间等PKPM不能按实际层高设计的情况，通常都需要手动对剪力墙的稳定性进行验算。
《高规》附录D提供了具体的公式对剪力墙的稳定性进行验算：D.0.1剪力墙墙肢应满足下式的稳定要求：（D.0.1）式中：q——作用于墙顶组合的等效竖向均布荷载设计值；Ec——剪力墙混凝土的弹性模量；t ——剪力墙墙肢截面厚度；l0——剪力墙墙肢计算长度，应按本附录第D.0.2条确定。
D.0.2剪力墙墙肢计算长度应按下式采用：l0=βh（D.0.2）式中：β——墙肢计算长度系数，应按本附录第D.0.3条确定；h——墙肢所在楼层的层高。
由公式D.0.1可知，影响剪力墙墙体稳定性的因素包括：1）.剪力墙墙顶荷载；剪力墙平面外稳定性与该层墙体顶部所受的轴向压力的大小密切相关。
竖向荷载越大，墙肢越容易失稳。
2）.混凝土弹性模量；即与剪力墙混凝土强度等级的选取有关。
混凝土强度等级越高，混凝土的弹性模量越大。
3）.剪力墙截面的厚度；为保证剪力墙平面外的刚度和稳定性，《高规》7.2.1条强调剪力墙的截面厚度应满足剪力墙截面的最小厚度规定。
墙体截面越大，剪力墙平面外稳定性越好。
墙体稳定性验算
墙体稳定计算在此偏于安全的选取底部加强层上一步存在大开洞楼层进行墙体稳定性验算，具体过程如下：1．1 基本资料1．1．1 工程名称：工程一1．1．2 墙肢的支承条件：Ｔ形剪力墙的翼缘墙肢（三边支承）层高 h ＝5600mm 剪力墙截面高度 bf ＝ 600mm 剪力墙截面厚度 t ＝ 200mm1．1．3 按三级抗震等级设计的剪力墙部位：其他部位1．1．4 混凝土强度等级：C40 混凝土轴心抗压强度设计值 fc ＝19.11N/mm混凝土弹性模量 Ec ＝ 32600N/mm1．1．5 墙顶轴压比 N/（fcA）＝ 0.54等效竖向均布荷载设计值 q ＝ 0.54*19.11*200 ＝ 2063.7kN/m1．2 剪力墙截面最小厚度根据高规第 7.2.2 条第 2 款，按三级抗震设计的剪力墙截面厚度应符合下列规定：其他部位，不应小于层高或剪力墙无支长度的 1/25，且不应小于 160mm。
tmin ＝ Max{224, 20, 160} ＝ 224mm，取 tmin ＝ 230mm 剪力墙截面厚度 t ＜剪力墙截面最小厚度 tmin，应进行墙体稳定计算。
1．3 墙体稳定计算1．3．1 Ｔ形剪力墙的翼缘墙肢（三边支承）的计算长度系数ββ＝ 1 / [1 + (h / 3 / bf) ^ 2] ＝ 1/[1+(5600/3/600)^2] ＝ 0.09 ＜ 0.25，取β＝ 0.251．3．2 剪力墙墙肢计算长度 LoLo ＝β * h ＝ 0.25*5600 ＝ 1400mm1．3．3 剪力墙墙肢应满足下式的稳定要求：q ≤ Ec * t ^ 3 / (10 * Lo ^ 2) （高规式 D.0.1） Ec * t ^ 3 / (10 * Lo ^ 2)＝ 32600*200^3/(10*1400^2)＝ 13306.1kN/m ≥ q ＝ 2063.7kN/m，满足要求。
剪力墙结构设计要点(新规范6、7度)
抗震设防烈度6、7度地区A级高度剪力墙结构设计要点一、整体规定◆A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:◇全部落地剪力墙—-6度、7度抗震时,分别为140、120m◇部分框支剪力墙--6度、7度抗震时,分别为120、100m◇A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：6度、7度抗震时,将本地区设防烈度提高一级后，应符合上述要求（说明：房屋高度指室外地面至主要屋面高度,不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度）◆结构的最大高宽比；◇6和7度抗震时，分别为6、5◆质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；◇其他情况，应计算单向水平地震作用的扭转影响◆考虑非承重墙的刚度影响，结构自振周期折减系数取值0.9~1。
0◆平面规则检查,需满足：◇形状:平面长度不宜过长（图1），L/B宜符合表3.4.3的要求；平面突出部分的长度l 不宜过大、宽度b不宜过小(图1）,l/Bmax、l/b宜符合表1的要求;建筑平面不宜采用角部重叠或细腰形平面布置.（图2)图1 建筑平面示意设防烈度L/B l/B max l/b6、7度8、9度≤6。
O≤5.O≤0.35≤0.30≤2.O≤1.5图2 角部重叠和细腰形平面示意◇扭转:1、在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1。
5倍；《高规》第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1。
4倍.注：当楼层的最大层间位移角不大于0。
4/1000时，该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松,但不应大于1。
6。
2、结构扭转为主的第一自振周期Tt 与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0。
9，《高规》第10章所指的复杂高层建筑不应大于0。
85.◇楼板：1、当楼板平面比较狭长、有较大的凹入或开洞而使楼板有较大削弱时，应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响;2、有效楼板宽度不宜小于该层楼面宽度的50%;楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%；3、在扣除凹入或开洞后,楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。
地下连续墙的整体稳定验算定义
地下连续墙的整体稳定验算定义地下连续墙的整体稳定验算，这话听起来有点专业对吧？但是，别担心，我今天就给大家好好说说这个事，保证你听了以后既不觉得枯燥，也能明白个大概。
你看啊，地下连续墙，说白了就是为了防止地下水渗透或者是支撑建筑物，保护周围的土壤不塌陷，这就像是给城市打了一个“防水盾”。
大家可能都听过“防水防火防盗”，但你知道吗，地下连续墙的“防水”可是非常有讲究的，不仅要防住水，连整个墙的稳定性也得确保。
要不然，万一哪天这墙有个小问题，地下水开始翻腾，那可是不得了的事儿。
说到稳定验算，这又是一个看上去很“高大上”的词，实际上它就是在算这堵墙是不是够结实、够稳固。
就像你盖房子时要检查墙体是不是够结实，地下连续墙也是要经得起考验的。
举个简单的例子，就像你坐在一张老旧的椅子上，假如椅子不稳，随时可能塌掉，你肯定心里打鼓，坐得不踏实对吧？那么地下连续墙的稳定验算，就是确保这堵墙能稳稳当当地支撑住上面的建筑，哪怕是地震来了，水位上涨了，或者周围的土壤变松了，它都能屹立不倒。
这种稳定验算一般考虑的因素可多了，有土壤的压强、有水的压力，还有周围建筑物的荷载压力。
想象一下，如果这个墙体周围的土壤比较松软，水位又特别高，那整个墙体就可能受到很大的压迫，墙体就像是在生死线上走钢丝，稍有不慎，墙体可能就会倾斜或者发生位移。
这时候就需要进行稳定验算，检查它是否会在各种压力下出现倾斜、变形，甚至崩塌的风险。
在做这个验算时，工程师就得好好琢磨了。
比如说，他们会计算出墙体的承载能力，也会检查墙体是否有足够的强度抵抗周围压力的冲击。
最常见的几种压力，包括土壤压力、水压和自重等。
墙体和土壤之间的摩擦力、墙体本身的抗弯能力、土壤的抗剪强度，这些都是需要考虑的“硬核”因素。
好比你走在沙滩上，脚下的沙子可能会滑动，但如果你走到坚实的地面上，那就稳了。
所以这堵墙也是一样，得在不同的地质条件下进行计算和检查，保证它始终能站得稳。
接下来就是让大家明白什么叫“整体稳定”了。
朱炳寅老师关于结构设计相关问题的网上问答1
问：高规附录D中，作用于墙顶的竖向均布荷载设计值，是否可以只考虑竖向荷载组合？因为墙的轴压比计算中为重力荷载代表值作用下的轴向力设计值。
答：不可，应取各种工况〔包括竖向荷载、地震作用等〕组合的最大墙顶轴力设计值，并根据墙肢的长度，将其等效为墙顶均布荷载。
此处，是墙肢的稳定计算，属于构件抗力计算的内容；而轴压比计算，只是结构构造设计的辅助指标，不是结构计算本身，主要作用是通过轴压比数值的大致划分，确定结构构件的相应构造措施标准。
问《混凝土结构设计标准》〔GB 50010－2002〕中第条表9.5.1第三栏对现浇混凝土板也适用吗？假设适用，那么《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2002)中第4.5.5条对上部结构嵌固部位的地下室顶板180厚，C30，配筋率不宜小于0.25％的规定是否多余？因为按上述规定，其最小配筋率应为0.306％。
答：关于剪力墙和框架柱轴压比计算的相关问题剪力墙和框架柱轴压比的计算规定异同分析见下表剪力墙和框架柱轴压比的计算规定异同分析表项目框架柱剪力墙轴压比定义柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值；可不进行地震作用计算的结构，取无地震作用组合的轴力设计值在重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值与墙肢截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值；计算公式轴力设计值的取值柱组合的轴压力设计值取地震作用组合的轴力最大值，即 = 在重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值，计算中取重力荷载分项系数 =1.2，为重力荷载代表值下，墙肢的轴力。
轴压比真正的轴压比是名义轴压比问：我在算桩基的群桩效应的时候对于桩规中公式－5中的参数qck的理解不是很清楚，标准上的解释：承台底1/2承台宽度深度范围内地基土极限阻力标准值，其中地基土极限阻力标准值到底是指什么意思？是不是指承台底地基土的承载力。
还有对于多桩承台下桩的布置形式，是用矩形布置好还是非矩形〔如正多边形〕布置比较好〔比方是七桩，八桩的〕，是不是采用非矩形的布置形式更利于每根桩平均受力？答： 1、qck指承台底面下，相当于1/2承台宽度的深度范围内地基土的极限承载力标准值。
高层建筑结构截面设计及构造
位尚不应小于200mm，其他部位尚不应小于180mm。
2 一、二、三级短肢剪力墙的轴压比，分别不宜大于0.45、0.50、0.55，一字形截面短肢剪力墙的轴压比限值应相应减少0.1。
3 短肢剪力墙的底部加强部位应按本节7.2.6条调整剪力设计值，其他各层一、二、三级时剪力设计值应分别乘以增大系数1.4、1.2和1.1。
4 短肢剪力墙边缘构件的设置应符合本规程第7.2.14条的规定。
5 短肢剪力墙的全部竖向钢筋的配筋率，底部加强部位一、二级不宜小于1.2％，三、四级不宜小于1.0％；其他部位一、二级不宜小于1.0％，三、四级不宜小于0.8％。
6 不宜采用一字形短肢剪力墙，不宜在一字形短肢剪力墙上布置平面外与之相交的单侧楼面梁。
7.2.3 高层剪力墙结构的竖向和水平分布钢筋不应单排配置。
剪力墙截面厚度不大于400mm时，可采用双排配筋；大于400mm、但不大于700mm时，宜采用三排配筋；大于700mm时，宜采用四排配筋。
各排分布钢筋之间拉筋的间距不应大于600mm，直径不应小于6mm。
7.2.4 抗震设计的双肢剪力墙，其墙肢不宜出现小偏心受拉；当任一墙肢为偏心受拉时，另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计值应乘以增大系数1.25。
7.2.5 一级剪力墙的底部加强部位以上部位，墙肢的组合弯矩设计值和组合剪力设计值应乘以增大系数，弯矩增大系数可取为1.2，剪力增大系数可取为1.3。
7.2.6 底部加强部位剪力墙截面的剪力设计值，一、二、三级时应按式(7.2.6—1)调整，9度一级剪力墙应按式(7.2.6—2)调整；二、三级的其他部位及四级时可不调整。
7.2.14 剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘构件，并应符合下列规定：1 一、二、三级剪力墙底层墙肢底截面的轴压比大于表7.2.14的规定值时，以及部分框支剪力墙结构的剪力墙，应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件，约束边缘构件应符合本规程第7.2.15条的规定；2 除本条第1款所列部位外，剪力墙应按本规程第7.2.16条设置构造边缘构件；3 B级高度高层建筑的剪力墙，宜在约束边缘构件层与构造边缘构件层之间设置1～2层过渡层，过渡层边缘构件的箍筋配置要求可低于约束边缘构件的要求，但应高于构造边缘构件的要求。
朱炳寅老师关于结构设计相关问题的网上问答讲解
问：高规附录D中，作用于墙顶的竖向均布荷载设计值，是否可以只考虑竖向荷载组合？因为墙的轴压比计算中为重力荷载代表值作用下的轴向力设计值。
答：不可，应取各种工况（包括竖向荷载、地震作用等）组合的最大墙顶轴力设计值，并根据墙肢的长度，将其等效为墙顶均布荷载。
此处，是墙肢的稳定计算，属于构件抗力计算的内容；而轴压比计算，只是结构构造设计的辅助指标，不是结构计算本身，主要作用是通过轴压比数值的大致划分，确定结构构件的相应构造措施标准。
问《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）中第9.5.1条表9.5.1第三栏对现浇混凝土板也适用吗？若适用，那么《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2002)中第4.5.5条对上部结构嵌固部位的地下室顶板180厚，C30，配筋率不宜小于0.25％的规定是否多余？因为按上述规定，其最小配筋率应为0.306％。
答：关于剪力墙和框架柱轴压比计算的相关问题剪力墙和框架柱轴压比的计算规定异同分析见下表剪力墙和框架柱轴压比的计算规定异同分析表项目框架柱剪力墙轴压比定义柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值；可不进行地震作用计算的结构，取无地震作用组合的轴力设计值在重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值与墙肢截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值；计算公式轴力设计值的取值柱组合的轴压力设计值取地震作用组合的轴力最大值，即 = 在重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值，计算中取重力荷载分项系数 =1.2，为重力荷载代表值下，墙肢的轴力。
轴压比真正的轴压比是名义轴压比问：我在算桩基的群桩效应的时候对于桩规中公式5.2.2－5中的参数qck的理解不是很清楚，规范上的解释：承台底1/2承台宽度深度范围内地基土极限阻力标准值，其中地基土极限阻力标准值到底是指什么意思？是不是指承台底地基土的承载力。
还有对于多桩承台下桩的布置形式，是用矩形布置好还是非矩形（如正多边形）布置比较好（比如是七桩，八桩的），是不是采用非矩形的布置形式更利于每根桩平均受力？答： 1、qck指承台底面下，相当于1/2承台宽度的深度范围内地基土的极限承载力标准值。
剪力墙无支长度
规定剪力墙的最小厚度的目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性.墙体的稳定性严格上由高规附录D的公式D.0.1确定,可见,墙体的稳定性和墙体的厚度t,墙的高度h(视楼板为上下约束,墙高即上下约束之间的距离),左右约束条件(体现在计算长度系数β上)以及作用于墙顶的竖向荷载有关.一般结构设计时,荷载,层高及其左右约束基本都是确定的,为了保证墙体稳定性,设计人员需要控制最小墙厚.当墙平面外有与其相交的剪力墙时,可视为剪力墙的支承,有利于保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能.因此,高规7.2.2 条规定可根据层高和无支长度来确定墙厚的最小限值.一般情况下,建议最好根据层高(即被上下楼板约束的距离,一般的楼层间距要比一般的墙肢短)来确定该限值,在某些特殊情况下,如出现某层楼板缺失,或局部开大洞造成墙高较大的时候,可以考虑墙体左右约束的作用,这个时候用到无支长度的概念.所谓无支长度,应该这么理解,是指沿剪力墙长度方向没有平面外横向支承时的长度,即一直算到有平面外横向支承为止的长度.支承可以是翼墙,也可以是端柱(有翼墙或端柱的剪力墙的规定应符合高规表7.2.16注3的要求).照这样理解,无支长度不外乎有图1所示这三种情况.由于这本来就是简化的方法,因此,无支长度是从翼墙或者端柱的中心算起还是如图1所示取净长度,就不是十分重要了.网上热点讨论和专家答疑33还应注意的是,如果墙肢没有翼墙或者端柱,则这段墙肢就没有所谓的无支长度,其最小厚度只能按照层高估计,如果不能满足要求,则需要根据附录D来验算.规中有关于剪力墙厚度确定的条款，如底部加强部分有剪力墙厚度不小于层高或剪力墙无支长度1/16的规定，对于一字形、［形无支长度容易确定，但对于最为常见的┏、┰形无支长度该如何确定。
单纯考虑层高确定墙厚对于多层和小高层不是很能让人接受。
黄小坤关于剪力墙无支长度的解释：无支长度是指沿剪力墙长度方向没有平面外横向支承墙的长度。
当墙平面外有与其相交的剪力墙时，可视为剪力墙的支承．有利于保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能，因而可在层高及无支长度二者小取较小值计算剪力墙的最小厚度。
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附录D 墙体稳定验算
D.0.1 剪力墙墙肢应满足下式的稳定要求：
2
03
10l t E q c ≤ (D.0.1) 式中：q ——作用于墙顶组合的等效竖向均布荷载设计值；
E c ——剪力墙混凝土的弹性模量；
t ——剪力墙墙肢截面厚度；
l 0——剪力墙墙肢计算长度，应按本附录第D.0.2条确定。
D.0.2 剪力墙墙肢计算长度应按下式计算：
h l β=0 (D.0.2)
式中：β——墙肢计算长度系数，应按本附录第D.0.3条确定；
h ——墙肢所在楼层的层高。
D.0.3 墙肢计算长度系数β应根据墙肢的支承条件按下列规定采用：
1，单片独立墙肢按两边支承板计算，取β等于1.0。
2，T 形、L 形、槽形和工字形剪力墙的翼缘(图D)，采用三边支承板按式(D.0.3-1)计算；当β计算值小于0.25时，取0.25。
2211
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=f b h β (D.0.3-1)
式中：b f ——T 形、L 形、槽形、工字形剪力墙的单侧翼缘截面高度，取图D 中各b fi
的较大值或最大值。
3，T 形剪力墙的腹板(图D)也按三边支承板计算，但应将公式(D.0.3-1)中的b f 代以b w 。
图D 剪力墙腹板与单侧翼缘截面高度示意
4，槽形和工字形剪力墙的腹板(图D)，采用四边支承板按式(D.0.3-2)计算；当β计算值小于0.2时，取0.2。
22311⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=w b h β (D.0.3-2) 式中：b w ——槽形、工字形剪力墙的腹板截面高度。
D.0.4 当T 形、L 形、槽形、工字形剪力墙的翼缘截面高度或T 形、L 形剪力墙的腹板截面高度与翼缘截面厚度之和小于截面厚度的2倍和800mm 时，尚宜按下式验算剪力墙的整体稳定：
2
2.1h I E N c (D.0.4) 式中：N ——作用于墙顶组合的竖向荷载设计值；
I ——剪力墙整体截面的惯性矩，取两个方向的较小值。