摘要: 本文主要對剪力牆結構的平面布置、牆肢截面厚度、剪力牆約束邊緣構件和連梁的設計等進行了**。相對於框架結構來說，剪力牆結構室內無柱及梁的稜角露出，更為美觀，使用功能也更好，且增大了使用面積。
關鍵詞: 剪力牆；結構設計；平面布置； 邊緣構件
1 引言
隨著商品住宅建築在我國城市建設中的發展，10層以上的高層住宅建築大量採用剪力牆結構。相對於框架結構來說，剪力牆結構室內無柱及梁的稜角露出，更為美觀，使用功能也更好，且增大了使用面積，故受到開發商和業主的廣泛歡迎。
《建築抗震設計規範》gb 50011-2001及《高層建築混凝土結構技術規程》j gj 3-2002頒布實施後，新規範對剪力牆結構的規定更為嚴格和詳細。新規範將剪力牆邊緣構件分為約束邊緣構件和構造邊緣構件，並對短肢剪力牆做了更嚴格的限制。所謂短肢剪力牆是指牆肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力牆，一般剪力牆則是指牆肢截面高度與厚度之比大於8的剪力牆。
2 剪力牆結構的平面布置及概念設計
在結構設計中，為了做到安全和經濟，剪力牆結構的側向剛度不宜過大，可將其樓層層間最大位移與層高之比控制在1/1100～1/1300之間。對於高層住宅，底部剪力牆截面總面積與樓面面積之比大約在6%～8%，剪力牆的體積與總建築面積之比大約在16%～20%。剪力牆平面上分布要力求均勻，使其剛度中心和建築物質心盡量接近，以減小扭轉效應，必要時通過改變牆肢長度和連梁高度調整剛心位置。
住宅建築中往往會有很多短肢剪力牆，應結合建築平面，採用l，t，z，十字形等截面形式，且翼緣長度大於其厚度的3倍。一字型剪力牆抗震效能較差，應盡量避免。剪力牆牆肢截面高厚比宜大於5，牆肢之間的梁淨跨宜小於6.
0 m，否則樑高會太大，影響室內淨高。為滿足「筒體和一般剪力牆承受的第一振型底部**傾覆力矩不宜小於結構總底部**傾覆力矩的50%」的要求，應使部分牆肢截面高厚比大於8，使之成為一般剪力牆，非加強區則可視情況將牆肢長度適當減小。
振動台模擬**試驗結果表明，建築平面外邊緣及角點處的牆肢、底部外圍的小牆肢、連梁等是短肢剪力牆結構的抗震薄弱環節。對這些薄弱環節，應加強概念設計和抗震構造措施。
(1)當有扭轉效應，會加劇建築平面外邊緣及角點處的牆肢已有的翹曲變形，使其首先開裂;在水平**作用下，高層短肢剪力牆結構以整體彎曲變形為主，底部外圍的小牆肢承受較大的豎向荷載，破壞嚴重，尤其一字形小牆肢破壞最嚴重。為了盡量消除扭轉不規則，可增加建築物周邊牆肢長度或連梁高度，這樣能明顯增大結構的抗扭剛度。另外，應增大這些部位牆肢縱筋和箍筋的配筋率，加強邊緣構件配筋，嚴格控制軸壓比，以提高牆肢的承載力和延性。
(2)在短肢剪力牆結構中，由於牆肢剛度相對減小，連線各牆肢間的梁已類似普通框架梁，而不同於一般剪力牆間的連梁。因此，在計算時，對跨高比不小於5的樑應按框架梁考慮，連梁的剛度折減係數也不宜太小。
特別應注意的是，設轉角窗(陽台)會降低結構的側向剛度和抗扭剛度，且外牆內力顯著增大，開洞的角部各構件扭轉效應明顯，因此應盡量避免。必須設定時，宜作如下處理:
(1)轉角處沿窗線設定挑樑並相交。
(2)窗邊2道牆體應避免採用單片剪力牆和短肢剪力牆，適當加大牆肢配筋，並控制軸壓比。
(3)靠窗邊的牆端暗柱配筋加強，尤其是箍筋加強，必要時暗柱可按約束邊緣構件配筋，或在建築允許的情況下，靠窗邊的牆端設端柱。
(4)將該房間的樓板加厚，雙層雙向配筋加強。
(5)板內設斜向暗梁(或斜向拉結筋)，以連線窗邊兩牆體，或在建築允許的情況下，直接設斜向連梁。
(6)轉角窗窗下填充牆設定構造柱。
3 剪力牆牆肢截面厚度
高規(j gj 322002)第71212條第1～3款規定了剪力牆的最小厚度，其主要目的是保證剪力牆出平面的剛度和穩定性能。現將第1～3款的要求列表如下，見表1。
表1 剪力牆截面最小厚度
注:h—層高或剪力牆無肢長度的較小值。
對短肢剪力牆結構，高規(jgj 3-2002)規定其抗震等級應比表4.8.2規定的抗震等級提高一級採用，故除6度區外，短肢剪力牆的抗震等級至少為二級。
對於住宅建築，填充牆厚一般為200 mm，相應剪力牆厚也取為200 mm。住宅層高一般為2.8～3.
0 m，故2層樓面以上牆厚取200 mm，除底部加強區的一字形短肢剪力牆外，均能滿足規範要求。
對於無地下室的高層住宅，因其基礎埋深一般在2.5 m以上，則底層牆體高度會到5.0 m以上，若按層高的1/16確定牆厚，將超過300 mm，大於填充牆厚度。
為避免出現此種情況，在布置剪力牆時，應結合建築平面，盡量不用一字形剪力牆，而採用l，t，z，十字形等截面形式，且翼緣長度大於其厚度的3倍，這樣，一方面牆體抗震效能更好，另一方面牆厚也可取為剪力牆無肢長度的1/16。由於住宅建築中剪力牆肢長一般小於3.0 m，故厚度採用200mm滿足構造要求。
對一字形剪力牆，底部加強區牆厚不應小於h/12(一、二級)，則無地下室的底層牆厚將超過400 mm，其餘底部加強區牆厚也將在250 mm以上，很不經濟，建築上往往也不能接受。對此，可有2種處理辦法:
(1)底層加現澆板。在底層一字形剪力牆所在的房間設現澆板，這樣可將層高降低，再根據高規(j gj 3-2002)附錄d驗算牆體穩定。
對200 mm厚牆肢，3.0 m層高，c30混凝土，有ec=3.0×104 n/mm2，t=200 mm，l0=β，h=3000mm。
則牆頂等效豎向均布荷載設計值q應滿足:
一般情況下均能滿足此穩定要求。
(2)設端柱。在一字形剪力牆端部設端柱(其截面邊長大於2倍牆厚)，這樣可按剪力牆無肢長度的1/16(一、二級)或1/20(三、四級)確定牆厚，200mm的牆厚一般均滿足要求。由於非加強區牆厚要求為層高或無肢長度的1/15(一、二級)或1/25(三、四級)，故非加強區可取消此端柱。
這種只在下部2層加端柱的處理，往往也能得到建築專業的認可。
4 約束邊緣構件的設計
抗震規範(gb 50011-2001)及高規(j gj 3-2002)規定，一、二級抗震設計的剪力牆底部加強部位及其上一層的牆肢端部應設計約束邊緣構件，在陰影部分箍筋的體積配箍率ρv按下式計算:
約束邊緣構件最小體積配箍率ρv見表2。
表2 約束邊緣構件最小體積配箍率ρ(%)
箍筋或拉筋採用φ10，肢距不大於250 mm時，高規(j gj 322002)圖7.2.16所示陰影部分箍筋的體積配箍率ρv見表3～5。
表3 體積配箍率ρv (%)(bf=bw=200 mm)
表4 體積配箍率ρv (%)(bf=bw=250 mm)
注:端柱箍筋採用雙向4肢箍。
表5 體積配箍率ρv (%)(bf=bw=300 mm)
注:端柱箍筋採用雙向5肢箍。
對200～300 mm厚剪力牆的約束邊緣構件配箍，可按上表的計算結果快速配箍。
對於剪力牆約束邊緣構件範圍內非陰影部分的配箍，作者認為不能簡單將箍筋或拉筋間距取為陰影部分間距的2倍，即200 mm和300 mm。因為抗震規範(gb50011-2001)表6.4.
8規定，一、二級剪力牆底部加強部位構造邊緣構件箍筋沿豎向最大間距為100 mm和150 mm。作為軸壓比更大的剪力牆約束邊緣構件，其箍筋或拉筋的設定標準不宜低於相同抗震等級構造邊緣構件的要求。
另外，當剪力牆水平分布筋間距不符合約束邊緣構件非陰影部分箍筋或拉筋最大間距時，例如，水平筋間距為200 mm，而箍筋或拉筋間距為150mm，若非陰影部分只配置拉筋，則有部分拉筋將無法拉住水平筋，此時，拉筋無法對混凝土形成有效約束，不利於改善混凝土受壓效能和增大延性，這種情況應考慮同時配置箍筋和拉筋。
還需指出的是，為了充分發揮約束邊緣構件的作用，箍筋的長邊不宜大於短邊的3倍，且相鄰2個箍筋應至少相互搭接1/3長邊的距離。
5 剪力牆水平分布筋在邊緣構件中的錨固
在設計和施工中，部分人員僅將剪力牆水平分布筋錨入邊緣構件中或與邊緣構件箍筋搭接，作者認為這種做法不符合規範要求。邊緣構件(包括端柱)並不是剪力牆牆身的支座，其本身是剪力牆的一部分，它與剪力牆牆身之間的連線不是不同構件之間的連線，不能套用比如梁與柱連線的做法。剪力牆水平分布筋是用以抵抗水平**作用產生的剪力，是按整片牆肢進行配置的，並未扣除邊緣構件的長度;而剪力牆邊緣構件中箍筋的作用是約束混凝土，改善混凝土的受壓效能，使剪力牆在**作用下具有較好的延性和耗能能力，規範中並未明確考慮其抵抗水平剪力。
兩者所起的作用不同，不宜混用。正確的做法是將水平分布筋伸至牆肢端部，並垂直彎折15 d(對端柱當錨入長度不小於1 a或1 ae時可不彎折)。這在標準圖集(03g101-1)中表達得很清楚。
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1 剪力牆布置原則 1 剪力牆的位置 1 遵循均勻 分散 對稱和周邊的原則。2 剪力牆應沿房屋縱橫兩個方向布置。3 剪力牆宜布置在房屋的端部附近 平面形狀變化處 恆荷載較大處以及兩端樓 電 梯處，在結構中部儘量減少剪力牆的布置量。4 在平面布置上盡可能均勻 對稱，以減小結構扭轉。不能對稱時，應使結構...
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