剪刀墻

底框架結(jié)構(gòu)中的剪力墻既是承擔豎向荷載的主要構(gòu)件，更是承擔水平力的主要構(gòu)件，在地震中起第一道 防線作用，因此在設(shè)計時要考慮底部剪力墻承擔100%的水平地震作用，而框架只承擔小部分的地震力作為安全儲備。震害觀測表明，底框磚房在地震時底層將發(fā)生變形集中，會出現(xiàn)過大的側(cè)移而嚴重破壞甚至倒塌。有鑒于此，新規(guī)范在近十幾年各地試驗研究的基礎(chǔ)上，對底框架結(jié)構(gòu)剪力墻的布置做出了更科學的調(diào)整。

首先抗震墻間距要滿足最大橫墻間距限制，6、7、8度設(shè)防區(qū)最大橫墻間距分別為21m、18m、和1 5m。

其次，剪力墻應沿2個主軸方向都有布置，使之形成直角以更好地發(fā)揮抗震作用。

另外要克服矯枉過正的偏見，有些設(shè)計人員認為既然底框結(jié)構(gòu)底層薄弱就多布置一點剪力墻越強越好，實際上是走向另一個極端。剪力墻的設(shè)置應與上部砌體結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)，抗震設(shè)計的原則 是沿樓層間側(cè)移剛度應均勻變化 ，而不允許各層間發(fā)生突變。

框剪結(jié)構(gòu)剪力墻布置有8字方針，即"周邊，均勻?qū)ΨQ，相交"底框結(jié)構(gòu)中山墻一般要布置剪力墻，因為只在每個住宅單元樓梯間兩側(cè)布置混凝土毅力墻的底框結(jié)構(gòu)是不宜采用的。

相關(guān)試驗表明，加大底層空曠房屋兩端平面剛度，對底層框架端部豎向位移進行控制，可有效增加底層杠架的安全儲備，但盡管如此布置也并不全周邊，中間還需要很多剪力墻。因此底框結(jié)構(gòu)8字方針可概括為豎直，均勻，對稱，相效"，所謂豎直就是在布置底層剪力墻時應盡量對應上部上下豎直、中間不間斷的墻體，否則即使底層布置的剪力墻剛度再大，若豎向無對應的上部墻體，不僅傳力途徑不直接，且上下層剛心相距較遠，地震時上部墻體與底層剪力墻間會形成很大扭矩，極易破壞。

另外，布置底層剪力墻時要避開上部墻體洞口，若具體執(zhí)行時實在難以避開，(例如樓梯間入戶門等)，那么應采取在上部洞口兩側(cè)增加構(gòu)造柱等加強措施，以更好地傳遞地震力。對個別剪力墻未能與上層磚墻對應者，應設(shè)法加大底層與二層轉(zhuǎn)換層之間樓板的平面內(nèi)剛度例如樓板加厚，配筋率增加，雙向雙層配筋等。相交主要是指剪力墻應盡量布置成L形和T形，以使它們相互支撐，增大每片單肢墻的平面外剛度，增強抗扭性。

具體設(shè)計時剪力墻的長度、開洞等均需通過計算確定。剪力墻的計算長度確定后、應將實墻面布置在兩端中間用洞口分隔，避免采用一端有剪力墻而另一端為獨立柱的方式?？傊炷良袅唧w布置時宜開設(shè)洞口形成若干墻段，并保證各墻段高寬比不小于2。

規(guī)范中規(guī)定6、7度且總層數(shù)不超過5層的底框房屋，應允許采用嵌砌于框架之間的砌體抗震墻砌體抗震墻適用于總層數(shù)少、柱距較小、平面規(guī)整的建筑，它造價低，施工方便。但無率是在使用上或抗震上，還是采用混凝土墻好。計算其在相同高度和截面尺寸下的剛底之比，先假設(shè)它們同為整體墻(開小洞口)，由整體墻截面的等效抗彎剛底公式:

EIeq=EIw/1+9ulw/Awh)

式中，E為剪力墻彈性模量;I為考慮洞口影響后的水平截面慣性矩;U為截面上剪 應力不均勻系數(shù)，矩形截面取1.2;Aw為考慮洞口影響后的水平截面折算面積;H為剪力墻計算。

因Iw\AwH僅與墻的幾何尺寸相關(guān)，由假設(shè)可知混凝土剪力墻與磚剪力墻的上述參數(shù)相等過樣它們的剛度比就成為材料彈性模量之比。由《混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)表4.1.5可得，C30混凝土的彈性模量Ec=3×10Mpa.由《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50003-2002)表3.2.1-1得Mu10磚、M10砂漿砌體的抗辰強度f=1.89Mpa。所以同一位置相同幾何條件的混凝土剪力墻與磚剪力墻的剛度之比i=EC/Em=3×10/3024=9.92。經(jīng)驗算這一結(jié)果對于幾何條件相同的小開口墻和連肢墻同樣適用。因此相同條件下C30混凝土墻剛度相當于Mu10磚、M10砂漿磚墻的9.92倍，由此可見采用混凝土墻可大減少底層剪力墻的數(shù)量，經(jīng)筆者總結(jié)多個底框工程實例經(jīng)驗，常規(guī)底框結(jié)構(gòu)設(shè)計時既符合抗震，又較經(jīng)濟合理的混凝土剪力墻截面積大約占上層磚混結(jié)構(gòu)同方向墻截面積的5%~10%，而要達到同樣要求所需的磚砌體剪力墻則遠遠大于這個比例，所以采用混凝土墻可使底層開間布置更加靈活，可利用空間更大。由于用量少，總造價也僅比磚砌體剪力體系，使結(jié)構(gòu)遇地震時延性增大，避免了出現(xiàn)脆性破壞的概率?，F(xiàn)在新規(guī)范已經(jīng)縮小了6、7度時采用磚剪 力墻范圍，并對底層磚剪力墻的構(gòu)造做出了專門規(guī)定，因此應盡量選用混凝土剪力墻。

剪刀墻，在專業(yè)術(shù)語上稱為剪力墻。是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔各類荷載引起的內(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承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻，主要承受水平地震荷載，這樣的水平荷載對墻、柱產(chǎn)生一種水平剪切力，剪力墻結(jié)構(gòu)由縱橫方向的墻體組成抗側(cè)向力體系。它的剛度很大，空間整體好，房間內(nèi)不外露梁、柱楞角，便于室內(nèi)布置，方便實用。剪力墻結(jié)構(gòu)有較好的抗震性能，其不足之處是結(jié)構(gòu)自重大。預應力剪力墻結(jié)構(gòu)?？梢宰龅酱罂臻g住宅布局，剪力墻結(jié)構(gòu)形式是高層住宅采用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。

底框架結(jié)構(gòu)中底層墻體并不全是剪力墻，也有一部分是用于分割空間的填充墻。一般當為混凝土剪力墻時，其區(qū)分非常明確，混凝土剪力墻以外的磚墻均為真充墻體，施工時混凝土剪力墻與框架柱同時澆筑，而填充墻應待混凝土與框架柱達到設(shè)計強度，甚至主體完工后再施工;但當?shù)讓蛹袅Σ捎们镀鲇诟芗苤g的磚墻時區(qū)分就不明確了，需設(shè)計人員出圖說明。剪 力墻和填充墻施工順序不一致，砌體剪力墻必須與其周邊混凝土杠架形成整體，才能充分發(fā)揮其抗側(cè)力作用。為保證與周邊混凝土框架緊密結(jié)合，應先砌墻后澆框架柱，砌墻時要預留馬牙槎，預埋錨拉筋，且框架梁直接坐于墻頂，不需再支底模;而填充墻的施工時間則要晚得多，一般是在主體完工時后砌，墻頂預留二三皮磚，待沉實后再斜磚及砂漿填充。

A級高度乙類、丙類高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)最大適用高度:

全部落地剪力墻--非抗震、6度、7度、8度、9度抗震時，分別為150、140、120、100、60m

部分框支剪力墻--非抗震、6度、7度、8度抗震時，分別為130、120、100、80m，9度抗震時不宜采用

A級高度甲類高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)最大適用高度:

6度、7度、8度抗震時，將本地區(qū)設(shè)防烈度提高一級后，按乙類、丙類建筑采用，9度抗震時，應專門研究 。

B級高度乙類、丙類高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)最大適用高度:

全部落地剪力墻--非抗震、6度、7度、8度抗震時，分別為180、170、150、130m 。

部分框支剪力墻--非抗震、6度、7度、8度抗震時，分別為150、140、120、100m 。

B級高度甲類高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)最大適用高度:

6度、7度抗震時，按本地區(qū)設(shè)防烈度提高一級后，按乙類、丙類建筑采用，8度抗震時，應專門研究。

A級高度--非抗震、6度、7度、8度、9度抗震時，分別為6、6、6、5、4

B級高度--非抗震、6度、7度、8度抗震時，分別為8、7、7、6

豎向規(guī)則檢查側(cè)向剛度:

除頂層外，局部收進的水平向尺寸 ≤ 相鄰下一層的25%

樓層承載力:A級高度--抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力 (宜)≥ 相鄰上一層的80%

薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力 (應)≥ 相鄰上一層的65%

B級高度--抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力 (應)≥ 相鄰上一層的75%

豎向連續(xù):豎向抗側(cè)力構(gòu)件(柱、抗震墻、抗震支撐)的內(nèi)力不得由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件(梁等)向下傳遞

水平位移驗算多遇地震作用下的最大層間位移角 ≤ 罕遇地震作用下的薄弱層層間彈塑性位移角 ≤ 1/120

舒適度要求

高度超過150m的高層建筑，按10年一遇的風荷載取值計算的順風向與橫風向結(jié)構(gòu)頂點的最大加速度限值為:住宅、公寓 0.15 m/s2，辦公、旅館 0.25 m/s2

伸縮縫

1. 最大間距:現(xiàn)澆 45m，裝配 65m

2. 可適當放寬最大間距的條件:

① 頂層、底層、山墻和縱墻端開間等溫度變化影響較大的部位提高配筋率

② 頂層加強保溫隔熱措施，外墻設(shè)置外保溫層

③ 每隔30~40m留出后澆帶，帶寬800~1000mm，鋼筋采用搭接接頭，后澆帶砼兩個月之后澆灌

④ 頂部樓層改用剛度較小的結(jié)構(gòu)形式，或頂部設(shè)局部溫度縫，將結(jié)構(gòu)劃分為長度較短的區(qū)段

⑤ 采用收縮較小的水泥，減少水泥用量，砼中加入適宜的外加劑

⑥ 提高每層樓板的構(gòu)造配筋率，或采用部分預應力混凝土

防震縫

1. 最小寬度:按框架結(jié)構(gòu)的50%取用，但不宜小于70mm?？蚣芙Y(jié)構(gòu)防震縫最小寬度規(guī)定為:高度≤15m的部分，70mm;超過15m的部分，6度、7度、8度、9度相應每增加高度5m、4m、3m、2m，縫寬加寬20mm。

2. 縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時，按不利情況確定，縫兩側(cè)房屋高度不同時，按較低房屋高度確定。

3. 縫沿房屋全高設(shè)置，地下室和基礎(chǔ)可不設(shè)，但在與上部防震縫對應處應加強構(gòu)造和連接。

4. 相鄰結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)存在較大沉降差時，宜加寬防震縫

宜雙向布置，尤其是抗震時應避免單向布置

門窗洞口宜上下對齊，成列布置。一、二、三級抗震時，底部加強部位不宜采用錯洞墻，且所有部位不宜采用疊合錯洞墻

墻肢長度不宜超過8m，且墻段總高與墻肢高度之比應大于2。當墻肢較長時宜開設(shè)洞口，各墻段間設(shè)置弱連梁應避免樓面梁垂直支承在無翼墻的剪力墻的端部。

構(gòu)件截面長邊與短邊之比大于4時，宜按墻的要求進行設(shè)計(《砼規(guī)》10.5.1)

矩形截面獨立墻肢的長度與厚度之比不宜小于5 ，當其比值小于5時--其在重力荷載代表值作用下的軸壓比限值，當一、二級抗震時，應較正常墻肢的相應值減0.1，三級抗震時為0.6 ，當其比值不大于3時--宜按框架柱進行設(shè)計，但縱向鋼筋的最小配筋率不變，且箍筋宜沿全高加密。

一、二級抗震時，底部加強部位 ≥ 其他部位 ≥ (《砼規(guī)》11.7.9 / 1)補充:當墻端無端柱或翼墻時，≥ 層高的1/12 。 三、四級抗震時，底部加強部位 ≥

其他部位 ≥ 非抗震時，≥ 當不能滿足上述要求時，應進行墻體的穩(wěn)定計算(高規(guī)附錄D， 剪力墻井筒中，分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小，但不宜小于160mm。 截面尺寸還應符合受剪要求 ， 剪力墻的厚度不宜小于樓層高度的1/25(《砼規(guī)》10.5.2)

一般剪力墻 底部加強部位--三級抗震無規(guī)定、二級抗震0.6、一級(7、8度)抗震0.5、一級(9度)抗震0.4

其他部位--無規(guī)定

短肢剪力墻 各部位統(tǒng)一規(guī)定為三級抗震0.7、二級抗震0.6、一級抗震0.5，一字形墻應各降低0.1

≥C20，帶筒體和短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)≥C25

豎向和水平鋼筋不應單排設(shè)置:截面厚度hw ≤ 400 時，可雙排配筋; 400 ≤ 截面厚度hw ≤ 700 時，宜三排配筋; 截面厚度hw ≥ 700 時，宜四排配筋。

短肢剪力墻的全部縱向配筋率--底部加強部位 ≥ 1.2% ;其他部位 ≥ 1.0%。

墻肢每端的豎向鋼筋不宜少于4φ12或2φ16，該處對應的拉筋直徑不小于6mm(間距250mm)(《砼規(guī)》10.5.8)

非抗震設(shè)計時，剪力墻端部構(gòu)造配置不少于4φ12的縱筋，沿縱筋配置不少于直徑6mm、間距250mm的拉筋(《高規(guī)》7.2.17/5)----同上條

縱筋搭接長度:≥ laE 和 la(抗震和非抗震)

一般剪力墻:

最小配筋率: 一、二、三級抗震時，0.25% ;四級和非抗震設(shè)計時，0.20%

間距:≤ 300mm;直徑:≥ 8mm，但 ≤ 墻肢厚度的1/10

以下特殊部位的剪力墻的分布鋼筋應加強，最小配筋率不應小于0.25%，間距不應大于200mm

房屋頂層剪力墻 長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻 端開間的縱向剪力墻 端山墻

溫度、收縮應力較大的部位，剪力墻水平和豎向分布鋼筋應適當加強(《砼規(guī)》10.5.9)

水平分布鋼筋搭接

搭接接頭間距:同排水平分布筋搭接接頭之間的水平凈距 ≥ 500mm ，上、下相鄰水平分布筋搭接接頭之間的垂直凈距 ≥ 500mm ，搭接長度:≥ 1.2 laE 和 1.2 la(抗震和非抗震)。 豎向分布鋼筋搭接，搭接接頭間距:可在同一高度搭接，搭接長度:≥ 1.2 laE 和 1.2 la(抗震和非抗震)。

間距不應大于600mm，直徑不應小于6mm(一般取為φ6@600)

底部加強部位，約束邊緣構(gòu)件以外的拉筋間距應適當加密(一般取為φ6@400)

構(gòu)造邊緣構(gòu)件陰影區(qū)域內(nèi)拉筋的水平間距不應大于縱向鋼筋間距的2倍(《砼規(guī)》11.7.16)

約束邊緣構(gòu)件的設(shè)置范圍:一、二級抗震的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部

構(gòu)造邊緣構(gòu)件的設(shè)置范圍:一、二級抗震的剪力墻其他部位的墻肢端部，三、四級和非抗震設(shè)計的剪力墻全部部位的墻肢端部 ， 在設(shè)置約束邊緣構(gòu)件的范圍內(nèi)，若墻肢底截面在重力荷載代表值作用下的軸壓比小于下述的規(guī)定值，可按構(gòu)造邊緣構(gòu)件設(shè)置(《抗震規(guī)范》6.4.6/1)(《砼規(guī)》11.7.4)-- 一級抗震(9度)0.1、一級抗震(8度)0.2、二級抗震0.3 。

底框結(jié)構(gòu)上下層側(cè)向剛度比是有方向性的，一般只計算主軸方向的側(cè)向剛度比。對矯形布置的規(guī)則結(jié)構(gòu)，其主軸方向即為互相垂直的X和Y向，現(xiàn)在常用的底框計算軟件中國建筑科學研究開發(fā)PKPM程序底框計算也只給出X向和Y向側(cè)向剛度比，這就給兩主軸不下交或L形、T形建筑的側(cè)向剛度比難處帶來一定的橫墻來計算剛度比，這樣從電腦的計算結(jié)果看K0和K90(0°和90°方向的剛度比)滿足要求了，實際上局部單肢的K0°和K90°遠遠不能滿足上述問題表面上是程序本身的問題但實質(zhì)上是計算模型錯誤。當前一些設(shè)計人員只重視上機計算而忽視基礎(chǔ)理論的學習，電腦程序必須建立在正確的計算模型上，這是計算結(jié)果正確的技術(shù)前提。因此在輸入計算機前必須認真分析結(jié)構(gòu)的特性，首先建立一個模型，并仔細閱讀計算機設(shè)計軟件的編制原理、使用說明及技術(shù)條件與本工程相后才能正確使用計算機運算，準確辨析計算結(jié)果的正誤。L形建筑正確的計算機運算，單肢計算時適當考慮另一肢的影響，這樣才能防止兩肢互相干擾從而得出正確的結(jié)論，至于雙主軸不下交的建筑，在輸機前宜先用手算。

通過以上5個問題的分析，可得出以下結(jié)論:(1)首先應滿足規(guī)范對剪力墻布置中強制性條文要求，臺間距;雙主軸均布等(2)應盡可能采用混凝土剪力墻;(3)布置時遵循"豎直，均勻，對稱，相交"的8個字方針;(4)施工時必須區(qū)分剪力墻與填充墻;(5)不規(guī)則平面布局的剪力墻電算時應根據(jù)具體問題具體分析。

由于剪力墻內(nèi)配有鋼筋;和磚造墻相比，可以抵抗地震所形成的水平力。

剪力墻結(jié)構(gòu)抗震能力好于框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)的抗震能力好于磚混結(jié)構(gòu)。