摘要：本文以 8 度抗震设防区一幢高层住宅剪力墙的布置为 例，分析了高层剪力墙结构不同墙体间距方案对结构的抗震 性能和材料用量等的影响。 关键词高层住宅剪力墙墙体间 距周期位移 中图分类号 TU320.4 文献标识码 A 1 工程概况 本工程为山西省军区军官住宅发展中心筹建的一幢高层 住宅，大楼建筑面积为 23400m2，地下 2 层，地上 24 层， 顶部设有 2 层塔楼，建筑物总高 78.6m。其中，标准层层高 2.8m，因没有设置设备层，故十二层及二十四层的层高为 3. 2m，地下一层层高为 3.0m，地下二层层高为 3.6m。平面形 式为对称蝶形， 采用剪力墙结构体系。 据工程地质勘察报告， 该场地土为Ⅱ类土，需按 8 度抗震设防，建筑物抗震等级为 二级，采用筏板基础， 埋深 7.4m。± 0.000 以下墙体厚均为 300mm，±0.000 以上内、外墙厚均为 200mm，填充墙采用 加气砼砌块。砼标号十三层以下均为 C35，十四层以上均为 C30。
2剪力墙布置分析
剪力墙结构平面布置应根据建筑的使用功能、墙体构件 类型、施工工艺及综合经济技术指标等多种因素加以确定，
就本工程而言，墙体布置按承重情况可分为小开间横墙承重 (方案一)和大开间横墙承重(方案二)两种方案。 为了对本工程 进行优化设计，使结构设计既符合现行规范要求，又达到经 济合理，对大小开间横墙间距两种布置方式、结构的力学性 能和经济指标的影响进行了比较。
2.1 小开间横墙承重方案(方案一)
采用方案一，每开间都有剪力墙(见图 1)，因结构不是双轴 对称，所以应考虑扭转耦联作用。计算时，采用 9 个振型， 计算结果见表 1。从这些结果中可看出，采用小开间剪力墙 布置， 基本自振周期较短， 结构的抗推刚度和抗扭刚度较大， 相应的地震作用也较大。同时，墙体开间小，建筑布置也受 限制，不够灵活。墙体过多，用的材料也多，楼房建设费用 也要增加，而且墙体自身的承载力不能得到充分发挥和利 用。从抗震性能讲，结构越刚，地震作用越大，墙体损坏后， 才能减小地震力，如果墙体的延性设计不当，就容易产生脆 性破坏。
2.2 大开间横墙承重方案(方案二)
图 1 方案一平面布置
图 2 方案二平面布置
随着先进技术的发展，各种新型轻质高强、隔热和保温 墙体材料的广泛应用，人们对居住空间舒适程度的要求越来 越高，结构的承重墙体开始向大开间过渡。对于本工程，为 了使结构设计能在满足规范要求的前提下更趋合理，决定采 用方案二。 首先， 去掉个别砼墙， 每两个开间(甚至更多开间) 仅设置一道钢筋砼承重横墙(见图 2)，墙体间距一般为 6m
～ 8m， 墙体布置由小开间变为大开间， 减少了钢筋砼墙体的总 数量，墙体总长度由 440.56m 减少至 372.76m，即墙体面 积相当于原面积的 84.6%。其次，采用砖墙砌筑窗台墙，减 小了多墙肢连梁的刚度。最后，对于某些较长墙肢，因刚度 过大，采用开设结构洞的办法解决，经这样处理后的计算结 果见表 1。
表 1 两种方案的计算结果比较
墙体布置方案 基本 周期(s) 结构顶点 侧移角 ΔX/HΔY/H 最大层间 侧移角 δX/HδY/H 砼用量(m3/m2) 钢筋用量(kg/m2) 墙体
长度(m) 方案一(小开间) 1.04 1/3900 1/3560 1/3167 1/2920 0.36 36.3 440.6 方案二(大开间) 1.12 1/3651 1/3280 1/3048 1/2690 0.32 32.6 372.8
经分析可得出如下结论：钢筋砼墙体数量的减少，不仅 有利于建筑的灵活布置，增大使用面积，方便用户，而且钢 筋及砼用量减少，省材料，自重轻，降低结构造价。就上部 结构而言，采用方案二可节约 864m3砼和 80t 钢筋，从而 节约投资 50 万元。同时，结构的水平抗推刚度减弱，柔度 增加，其自振周期比方案一长，结构的变形也大，而结构底 部的地震剪力和地震总弯矩由于结构自身刚度的减弱比方 案一小。墙体重量适中，墙体配筋率适宜，结构和基本构件 的延性增加，抵抗地震作用的能力提高。
3 结束语
总之，在高层剪力墙结构中，剪力墙的数量既不能过多， 也不能过少。墙体数量过少，结构的变形过大，非结构构件
的损坏比较严重，且在平面内楼板刚度无限大的假定也会不 满足。反之，如果剪力墙的数量太多，会使结构的刚度和重 量都增大，不仅材料用量增加，而且地震力也增大，所以剪 力墙的数量应合理确定。本文通过一工程实例的分析可看 出，无论从结构特性还是从经济技术指标来讲，在剪力墙结 构中，应首选大开间横墙布置方案。
参考文献
1 GBJ11 建筑抗震设计规范. -89
2 JGJ3 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程. -91
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4 刘大海等.高楼结构方案优选.西安： 陕西科学技术出版 社，1992.
作者：*工程师，太原市建筑设计研究院，030002 太原 收稿日期：1999-03-28 文章编号：1005-6033(1999)040053-02
1.剪力墙结构设计要点
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——非抗震、6 度、7 度、8 度、9 度抗震时，分别为 150、140、 120、100、60m 部分框支剪力墙——非抗震、6 度、7 度、8 度抗震时，分别为 130、120、100、 80m，9 度抗震时不宜采用 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、8 度抗震时，将本地
区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采 用 9 度抗震时，应专门研究 （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）
◆ B 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——非抗震、6 度、7 度、8 度抗震时，分别为 180、170、150、 130m 部分框支剪力墙——非抗震、6 度、7 度、8 度抗震时，分别为 150、140、120、 100m B 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，按本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用 8 度抗震时，应专门研究 ◆ 结构的最大高宽比： A 级高度——非抗震、6 度、7 度、8 度、9 度抗震时，分别为 6、6、6、5、4 B 级高度——非抗震、6 度、7 度、8 度抗震时，分别为 8、7、7、6 ◆ 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： 扭转： A 级高度——
B 级高度、混合结构高层、复杂高层—— 楼板： 有效楼板宽 ≥ 该层楼板典型宽度的 50％ 开洞面积 ≤ 该层楼面面积的 30％ 无较大的楼层错层 凹凸： 平面凹进的一侧尺寸 ≤ 相应投影方向总尺寸的 30％ ◆ 竖向规则检查，需满足： 侧向刚度： 除顶层外，局部收进的水平向尺寸 ≤ 相邻下一层的 25％ 楼层承载力：A 级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力 （宜）≥ 相邻上一层 的 80％ 薄弱层抗侧力结构的受剪承载力 （应）≥ 相邻上一层的 65％ B 级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力 （应）≥ 相邻上一层的 75％ （说明：楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向，该层 全部柱及剪力墙的受剪承载力之和） 竖向连续：竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力不得由水平转换构 件（梁等）向下传递 ◆
◆ 水平位移验算： 多遇地震作用下的最大层间位移角 ≤ 罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角 ≤ 1/120 ◆ 舒适度要求： 高度超过 150m 的高层建筑，按 10 年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向 结构顶点的最大加速度限值为：住宅、公寓 0.15 m/s2，办公、旅馆 0.25 m/s 2 ◆ 伸缩缝 1. 最大间距：现浇 45m，装配 65m 2. 可适当放宽最大间距的条件： ① 顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率 ② 顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层 ③ 每隔 30～40m 留出后浇带，带宽 800～1000mm，钢筋采用搭接接头，后浇 带砼两个
月之后浇灌 ④ 顶部楼层改用刚度较小的结构形式，或顶部设局部温度缝，将结构划分为长 度较短的区段 ⑤ 采用收缩较小的水泥，减少水泥用量，砼中加入适宜的外加剂
⑥ 提高每层楼板的构造配筋率，或采用部分预应力混凝土 ◆ 防震缝 1. 最小宽度：按框架结构的 50％取用，但不宜小于 70mm。 框架结构防震缝最小宽度规定为： 高度≤15m 的部分， 70mm； 超过 15m 的部分， 6 度、7 度、8 度、9 度相应每增加高度 5m、4m、3m、2m，缝宽加宽 20mm 2. 缝两侧结构体系不同时，按不利情况确定 缝两侧房屋高度不同时，按较低房屋高度确定 3. 缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设，但在与上部防震缝对应处应加强 构造和连接 4. 相邻结构基础存在较大沉降差时，宜加宽防震缝 墙体布置 ◆ 宜双向布置，尤其是抗震时应避免单向布置 ◆ 门窗洞口宜上下对齐，成列布置。一、二、三级抗震时，底部加强部位不宜 采用错洞墙，且所有部位不宜采用叠合错洞墙 ◆ 墙肢长度不宜超过 8m，且墙段总高与墙肢高度之比应大于 2。当墙肢较长时 宜开设洞口，各墙段间设置弱连梁 ◆ 应避免楼面梁垂直支承在无翼墙的剪力墙的端部（《审查要点》3.6.3 / 6）
◆ 当墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应至少采取以下一种措施： ◆ 一般剪力墙的底部加强部位高度的取值： （说明：当有地下室时，墙肢总高度应从地上一层（首层）算起，但底部加强部 位应额外加上地下室的高度） 截面设计 ◆ 构件截面长边与短边之比大于 4 时，宜按墙的要求进行设计（《砼规》10.5. 1） ◆ 矩形截面独立墙肢的长度与厚度之比不宜小于 5 当其比值小于 5 时——其在重力荷载代表值作用下的轴压比限值，当一、二级抗 震时，应较正常墙肢的相应值减 0.1，三级抗震时为 0.6 当其比值不大于 3 时——宜按框架柱进行设计，但纵向钢筋的最小配筋率不变， 且箍筋宜沿全高加密 ◆ 双肢剪力墙的抗震设计中，墙肢不宜出现小偏拉，当任一墙肢出现大偏拉时， 两墙肢均应将弯矩设计值和剪力设计值乘以 1.25 的增大系数 （说明： 剪力墙墙肢不同受力状态的延性优劣—— 小偏拉
◆ 在集中荷载作用下，墙内宜设置暗柱，并注明暗柱纵筋的连接方式，无暗柱 时应进行局部受压承载力验算 ◆ 一级抗震时，墙体的水平施工缝处宜进行抗滑移验算 截面厚度 ◆ 一、二级抗震时，底部加强部位 ≥ 其他部位 ≥ （《砼规》11.7.9 / 1）补充：当墙端无端柱或翼墙时，≥ 层高的 1/12 ◆ 三、四级
抗震时，底部加强部位 ≥ 其他部位 ≥ ◆ 非抗震时，≥ ◆ 当不能满足上述要求时，应进行墙体的稳定计算（高规附录 D） ◆ 剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小 于 160mm。 ◆ 截面尺寸还应符合受剪要求 ◆ 剪力墙的厚度不宜小于楼层高度的 1/25（《砼规》10.5.2） 轴压比限值 ◆ 一般剪力墙 底部加强部位——三级抗震无规定、二级抗震 0.6、一级（7、8
度）抗震 0.5、一级（9 度）抗震 0.4 其他部位——无规定 ◆ 短肢剪力墙 各部位统一规定为三级抗震 0.7、二级抗震 0.6、一级抗震 0.5， 一字形墙应各降低 0.1 砼强度等级 ◆ ≥C20，带筒体和短肢剪力墙的结构≥C25 截面配筋 ◆ 竖向和水平钢筋不应单排设置：截面厚度 hw ≤ 400 时，可双排配筋； 400 ≤ 截面厚度 hw ≤ 700 时，宜三排配筋； 截面厚度 hw ≥ 700 时，宜四排配筋 ◆ 短肢剪力墙的全部纵向配筋率——底部加强部位 ≥ 1.2％ ；其他部位 ≥ 1. 0％ ◆ 端部纵筋 ◆ 墙肢每端的竖向钢筋不宜少于 4φ12 或 2φ16，该处对应的拉筋直径不小于 6 mm（间距 250mm）（《砼规》10.5.8） ◆ 非抗震设计时，剪力墙端部构造配置不少于 4φ12 的纵筋，沿纵筋配置不少
于直径 6mm、间距 250mm 的拉筋（《高规》7.2.17/5）————同上条 ◆ 纵筋搭接长度：≥ laE 和 la（抗震和非抗震） 竖向和水平分布钢筋 一般剪力墙： ◆ 最小配筋率： 一、二、三级抗震时，0.25％ ；四级和非抗震设计时，0.20％
◆ 间距：≤ 300mm；直径：≥ 8mm，但 ≤ 墙肢厚度的 1/10 ◆ 以下特殊部位的剪力墙的分布钢筋应加强，最小配筋率不应小于 0.25％，间 距不应大于 200mm 房屋顶层剪力墙 长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙 端开间的纵向剪力 墙 端山墙 ◆ 温度、收缩应力较大的部位，剪力墙水平和竖向分布钢筋应适当加强（《砼 规》10.5.9） ◆ 水平分布钢筋搭接 搭接接头间距：同排水平分布筋搭接接头之间的水平净距 ≥ 500mm 上、下相邻水平分布筋搭接接头之间的垂直净距 ≥ 500mm 搭接长度：≥ 1.2 laE 和 1.2 la（抗震和非抗震）
◆ 竖向分布钢筋搭接 搭接接头间距：可在同一高度搭接 搭接长度：≥ 1.2 laE 和 1.2 la（抗震和非抗震） 拉筋 ◆ 间距不应大于 600mm，直径不应小于 6mm（一般取为 φ6@600） ◆ 底部加强部位，约束边缘构件以外的拉筋间距应适当加密（一般取为 φ6@4 00） ◆ 构造边缘构件阴影区域内拉筋的水平间距不应大于纵向钢筋间距的 2 倍 《砼 （ 规》11.7.16） 边缘构件 ◆ 约束边缘构件的设置范围：一、二级抗震的剪力墙底部加强部位及其上一层 的墙肢端部 ◆ 构造边缘构件的设置范围：
一、二级抗震的剪力墙其他部位的墙肢端部 三、四级和非抗震设计的剪力墙全部部位的墙肢端部 ◆ 在设置约束边缘构件的范围内，若墙肢底截面在重力荷载代表值作用下的轴 压比小于下述的规定值，可按构造边缘构件设置（《抗震规范》6.4.6/1）（《砼 规》11.7.4） —— 一级抗震（9 度）0.1、一级抗震（8 度）0.2、二级抗震 0.3
约束边缘构件 剪力墙的约束边缘构件 ◆ 配箍特征值 λv 按下表取用，约束边缘构件的长度 lc 取下表数值、1.5 bw 和 450mm 的最大值 项目 一级（9 度） 一级（7、8 度） 二级 λv 0.20 0.20 0.20 lc（暗柱） 0.25 hw 0.20 hw 0.20 hw lc（翼墙或端柱） 0.20 hw 0.15 hw 0.15 hw （说明： ，hw 为剪力墙墙肢长度） ◆ 当有端柱、翼墙或转角墙时，lc ≥（翼墙厚度＋300mm）或（端柱沿墙肢方 向截面高度＋300mm）（《砼规》11.7.5 / 1） ◆ 翼墙长度不得小于其厚度的 3 倍，端柱截面边长不得小于墙厚的 2 倍，否则 视为无翼墙或无端柱 ◆ 竖向钢筋的配筋范围不应小于图中阴影面积，一、二级抗震时分别不应小于 6φ16 和 6φ14，且分别不应小于阴影面积的 1.2％和 1.0％ （一般来说，端部纵筋配置在阴影范围内，阴影范围之外、lc 范围之内部分的纵 筋按竖向分布钢筋配置） ◆ λv 要求的箍筋范围为图中阴影所示，箍筋直径不应小于 8mm，一、二级抗
震时，箍筋间距分别不应大于 100mm 和 150mm 构造边缘构件 剪力墙的构造边缘构件 ◆ 构造边缘构件的范围见上图，最小配筋率应符合下表规定 底部加强部位 其他部位 抗震等级 纵向钢筋最小用量（取较大值） 箍筋 纵向钢筋最小用量（取较大值） 箍筋 最小直径（mm） 最大间距（mm） 最小直径（mm） 最大间距（mm） 一级 —— —— —— 0.008Ac，6φ14 8 150 二级 —— —— —— 0.006Ac，6φ12 8 200 三级 0.005Ac，4φ12 6 150 0.004Ac，4φ12 6 200 四级 0.005Ac，4φ12 6 200 0.004Ac，4φ12 6 250 ◆ 箍筋的无支长度不应大于 300mm，拉筋水平间距不应大于纵筋的 2 倍 （当拉筋隔一拉一时，纵筋间距≤150mm；当每道纵筋均设拉筋时，纵筋间距一 般均可满足要求≤300mm） ◆ 当墙端部为端柱时，端柱的纵筋和箍筋宜按框架柱的构造要求配置 连梁
◆ 跨高比大于 5 时，按框架梁设计 ◆ 楼面主梁不宜支承在连梁上 ◆ 连梁可作刚度折减，折减系数不低于 0.5 ◆ 连梁应进行斜截面抗剪承载力计算，当连梁截面尺寸不满足抗剪要求（超筋） 时，可如下处理 1. 减小连梁截面高度 2. 可对连梁进行内力调幅，以降低剪力设计值。此法应尽量避免，且调幅范围 应当限值，因为连梁已经进行了刚度折减 3. 当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震
作用下该连梁不参 与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的内力分析，墙肢按两次计算所 得的较大内力进行配筋设计 ◆ 纵筋设置： 1. 规范未规定纵筋的最小配筋率，可参照同一级框架梁的要求，但纵筋在保证 受弯承载力的前提下， 应越小越好， 以使连梁在地震作用下尽早屈服、 耗散能量， 形成抗震的第一道防线 2. 洞口上、下两边的连梁内纵筋面积不宜小于被洞口截断的水平分布筋面积的 一半，且≥2 根，≥φ12mm（《砼规》10.5.8） ◆ 箍筋设置：
1. 抗震设计时，连梁箍筋沿全长的构造按框架梁端加密区箍筋的构造要求采用 2. 洞口连梁全长配箍：直径≥6mm，间距≤150（《砼规》10.5.14） 3. 顶层连梁的纵向钢筋锚固范围内，应设置箍筋（《抗震规范》6.4.11），箍筋 直径与该连梁的箍筋相同，但间距不宜大于 150mm ◆ 腰筋设置： 1. 连梁范围内，墙体的水平分布筋应作为连梁的腰筋拉通连续配置 （一般情况下，连梁腰筋即为墙体水平分布筋） 2. 连梁截面高度大于 700mm 时，两侧腰筋的直径不小于 10mm，间距不应大 于 200mm 3. 连梁跨高比不大于 2.5 时，两侧腰筋的面积配筋率不应小于 0.3％ 4. 腰筋置于连梁箍筋的外侧（00G101） ◆ 一、二级抗震，且连梁跨高比≤2、墙厚≥200 时，连梁内除普通箍筋外，宜另 设斜向交叉构造钢筋（《抗震规范》6.4.10），其直径不小于 12mm，斜筋应按 受拉钢筋的锚固长度要求锚入墙内 开洞、错洞 ◆ 当剪力墙面开有各边长小于 800mm 的非连续小洞口，且整体计算中不考虑 其影响时，洞口四周可不另设加强钢筋，应将被洞口截断的墙内分布钢筋分别集 中配置在洞口四边，且钢筋直径不应小于 12mm
◆ 剪力墙面内边长小于 300mm 的洞口要按要求预留 ◆ 穿过连梁的管道宜预埋套管， 洞口上下的有效高度 ≥ ， 且洞口处宜补强钢筋， 单侧补强≥2φ14 ◆ 连梁被洞口削弱的截面应进行承载力验算 ◆ 楼板开大洞削弱后，如下措施予以加强： 1. 加厚洞口附近楼板，提高楼板配筋率，双层双向布筋，加配斜向钢筋 2. 洞口边缘设边梁、暗梁 3. 楼板洞口角部配置斜向钢筋 短肢剪力墙特殊规定 ◆ 定义：墙肢截面高度与厚度之比为 5～8 ◆ 截面厚度不小于 200mm ◆ 最大适用高度应比一般剪力墙结构的规定值适当降低，且不应大于 100m（7 度抗震）和 60m（8 度抗震） ◆ 短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜大于总力矩的 50％ ◆ 抗震等级应比一般剪力墙提高一级采用 ◆ 7、8 度抗震时，宜设置翼缘，且一字形短肢墙平面外不宜布置与之单侧相交 的楼面梁
◆ 不应适用于 B 级高度和 9 度抗震的 A 级高度 楼盖 ◆ 高
度超过 50m 时，宜采用现浇楼盖 ◆ 现浇楼盖砼强度宜在 C20～C40 之间，板厚可按跨度的 1/35～1/45 采用 施工图绘制 ◆ 地上和地下部分，剪力墙的水平分布筋均在竖向分布筋之外侧 ◆ 洞口错开时，宜将连梁锚入暗柱内，形成暗框架 ◆ 设计说明： 1. 剪力墙的底部加强区的范围 2. 剪力墙的拉筋为 φ6@600，底部加强区为 φ6@400 3. 转角窗（阳台）的窗下填充墙，在转角处设置构造柱，并增设水平配筋腰带 与两侧剪力墙端连接，构造柱配筋按框架柱构造要求 他山之石 ◆ 应避免将大梁穿过较大房间，住宅中严禁梁穿房间 ◆ 设有转角窗（阳台）的高层住宅剪力墙结构不宜再设置跃层单元 ◆ B 级高度和 9 级抗震的 A 级高度的高层建筑在角部剪力墙体上开设转角窗 （阳 台）应慎重，需进行专门研究
◆ 非抗震设计和 7、 9 度抗震设计的 A 级高度的高层建筑， 8、 在设置转角窗 （阳 台）时，宜如下处理 1. 转角处沿窗线设置挑梁并相交 2. 靠窗边的墙端暗柱配筋加强，尤其是箍筋加强，必要时暗柱可按约束边缘构 件配筋，或在建筑允许的情况下，靠窗边的墙端设端（壁）柱 3. 板内设斜向暗梁（或直接设斜向拉结筋），以连接窗边两墙体， 或在建筑允 许的情况下，直接设斜向连梁 4. 将该房间的楼板加厚，双向双层配筋加强 5. 转角窗窗下墙体设置构造柱，并增设水平配筋腰带与两侧构造柱连接 6. 窗边两道墙体应尽量避免一字形墙、短肢墙，并控制轴压比 ◆ 长宽比小于 2 的连梁的受剪承载力较低，宜避免采用 说明：除“他山之石”外，未注明之规定，均出自于《高规》
2.钢筋混凝土抗震墙的设计的体会
抗震墙广泛用于多层和高层钢筋混凝土房屋,2001 规范规定的 7 种现浇钢筋 混凝土结构房屋 中,除框架结构外，其余 6 种结构体系均与剪力墙有关，所以有 必要重点对剪力墙结构作一个重点研究. 在受力方面，因为剪力墙的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是高层结构的 位移限值。在地震作用下，其变形小，破坏程度低，可以设计成延性抗震墙，大 震时通过连梁和墙肢底部的塑性铰范围内的塑性变形，耗散地震能量，在与其他 结构共同工作的同时，能吸收大部分的能量，降低其他结构的抗震要求，在设防 较高的地区（8 度及区以上地区）优点更为突出。 抗震墙由墙肢和连梁两部分组成。设计时应遵循强墙弱梁；强剪若弯的原则。即 连梁的屈服先于墙肢；连梁和墙肢均应为弯曲屈服。 与 89 规范相比，2001 规 范在剪力墙抗震设计特别在抗震构造方面有比较大的变化。 主要包括： 1。底部加强区高度的变化 2．墙肢组合截面的弯矩。剪力设计值
和连梁组合的设计值 3．分布钢筋的最小配筋率 4．增加了剪力墙的轴压比的限值 5．将边缘构件分为约束边缘构件 和 构造边缘构件 两种边缘构件的构造不同， 加强了应加强的部位，放松了可放松的部位。使抗震墙的设计更具合理性
6． 2001 规范取消了 89 规范的“弱连梁”和 “小墙肢”的术语， 代之以“跨高比”和墙 肢长度和厚度的比值，应当说在概念上是没有区别，但 89 规范虽然对“弱连梁” 作了规定但在设计中难以确定社么是弱连梁 一． 抗震墙设计的一般要求 1. 抗震墙的布置原则： 作为主要的抗侧力构件，合理的布置是构建良好抗震性 能的基础。应遵循 “八字方针”即“对称 均匀 周边 连续”外，还须注意： a. 将长墙分成墙段 对于抗震墙结构和部分框支抗震墙结构，若内纵墙很长，且 连梁的跨高比小，刚度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，墙的剪切变形 较大，墙肢的破坏高度可能超过底部加强部位的高度，2001 规范规定（6。1。9。 1）将将长墙分成墙段，使墙的高宽比大于 2。墙段由墙肢和连梁组成。89 规范 也有相同的规定（第 6。1。13 条）区别在于：连梁。89 规范为弱连梁 2001 规 范为跨高比不小于 6 的连梁其目的是：设置刚度和承载力较小的连梁，在地震 作用下可能先破坏，屈服。使墙段成为抗侧力单元，且墙段以弯曲变形为主。 b. 避免墙肢长度突变 抗震墙和部分框支抗震墙结构的墙肢的截面长度，沿高度 不宜有突变，当抗震墙的洞口比较大时，以及一 二级抗震 墙的底部加强区，不 宜有错洞布置的剪力墙。 2．框支层墙体的布置： a. 对框支层刚度的要求 部分框支的抗震墙结构的框支层，抗震墙减少，侧向刚 度降低，在地震作用时有可能变形集中在框支层。框支层是使结构具有良好抗震 性能的关键部位。 对于矩形平面的部分框支的抗震墙结构为避免框支层成为薄弱
层或软弱层，2001 规范第 6。1。9。3 条规定：框支层的侧向刚度不应小于上 一层非框支层侧向刚度的 50%。（应该说规范的要求并不过分，设计时应尽量 避免这种对抗震极为不利的结构形式。与建筑师一起努力，为建造牢固的建筑产 品而共同奋斗） 新规范取消了原 89 规范对框支层落地剪力墙数量的规定， 从设 计上讲比原规范抽象但却更加合理，所以我建议：在平面布置时可以借用原规范 的数量控制作为直观的手段，然后进行量化计算。 c. 框支墙落地的间距不宜过大 框支层的水平地震剪力主要由落地剪力墙承担. 作用在紧邻框支层的上一层非落地剪力墙的水平力亦通过框支层楼板传到落地 墙，为保证楼板有足够大的平面内刚度（传
递水平力）2001 规范规定：落地墙 的最大水平间距不宜大于 24 米（第 6。1。9。3 条）取消了原“四开间”的含糊概 念。另外，新旧规范均对框支层楼板提出了具体的特殊规定（附录 E。1）希望 能引起设计者的高度重视。 d. 部分落地墙宜设计成筒体，以增加抗扭刚度和抗侧刚度 此条在实践中似较难 作到，但须与建筑专业很好协调的话，相信效果一定会很明显。 3．框架-抗震墙结构的抗震墙的布置： 框架-抗震墙结构在实际工程中运用最多 （对高层而言）布置要点是：位置和数量 抗震墙的数量以满足刚度即满足层件 位移限值为宜，位置相对灵活，但应符合规范第 6。1。8 和 6。1。5 条的规定 a. 沿房屋高度，抗震墙宜连续布置，宜全长贯通，避免切断，且洞口宜上下对 齐，避免墙肢长度的突变。对外墙而言较容易作到，这与上述的“八字方针”相统 一，内墙有时相对较困难。
b. 不宜开大洞口，避免削弱抗震墙的 刚度取消了 89 规范对洞口面积的限值的 规定，但在实际中对此条规定较难掌握，由此引起的争执亦屡见不鲜。 c. 洞边距柱柱端（注意：指距柱内侧）不小于 300。以保证柱作为边缘构件的 作用和约束边缘构件的长度。 d. 双向抗侧力的结构形式。且纵横墙宜相连，使彼此成为有翼缘的剪力墙 不但 可以增加刚度，同时还能有效地提高塑性变形的能力 e. 对于较长的房屋，不宜在房屋的端部设剪力墙 以避免温度应力对剪力墙的不 利影响。 f. 对于一 二级抗震墙 ，其连梁的跨高比不宜大于 5。且高度不小于 400。连梁 有较大的刚度，可保证墙体的整体性能良好并能增大耗能能力。 g. 柱中线与梁 墙中线不宜大于柱宽的 1/4。以减少地震作用对柱的扭转效应。 否则应通过加水平腋。加强柱内配箍率等方法加以弥补。 4．抗震墙及连梁的截面尺寸的有关规定： 新老规范基本相似，但具体数值并不 相同 主要包括：截面尺寸 最大剪压比 最小墙体厚度等 a. 最大剪压比限值：（89 规范无此条） 对剪跨比大于 2 的剪力墙和跨高比大 于 2。5 的连梁 剪压比不应大于 0。2 剪跨比小于 2 的剪力墙和跨高比小于 2。 5 的连梁剪压比不大于 0。15（第 6。2。9 条）原因是：剪跨比小的墙和跨高比 小的连梁其剪切变形较大，甚至以剪切变形为主，故对剪压比的要求应更严格一 些。 实验表明：剪压比超过一定值时，将过早出现斜向裂缝,增加在、水平筋和
箍筋的方法没有作用 ，在箍筋水平筋未屈服前混凝土即已在剪压的共同作用下 破碎。 合理的方法是：加大混凝土强度等级，加厚墙 梁 或加长墙的长度，但 不宜加高梁的高度 在计算墙肢的剪跨比时弯矩和
剪力均取地震作用下的效应组 合的计算值，当楼曾上下端计算弯矩不同时，取较大值（反弯点不在层高的 1/2 处或反弯点不在本层的楼层内时） b. 抗震墙的 最小厚度： 框架-剪力墙结构的 底部加强区不小于 200 且不小于 层高的 1/16（老规范无此条） 框架-剪力墙结构的 其他部位不小于 160 且不小 于层高的 1/20（老规范同） 框架-剪力墙结构的 墙的周边应设置梁或暗梁 端柱 组成边框。 其他结构的 一 二级不小于 160 且不小于层高的 1/20（ 其他结构 的 三四级不小于 140 且不小于层高的 1/25 其他结构的 一 二级底部加强区不 小于 200 且不小于层高的 1/16（无端柱或翼墙时 不小于层高的 1/12）。 200 1 规范对二级剪力墙的厚度比远规范严格；增加了四级抗震等级下剪力墙 的厚 度和一一 二级抗震墙底部加强区的墙厚的要求.
3.钢筋混凝土抗震墙的设计及新老规范的比较中的一些体会
钢筋混凝土抗震墙的设计及新老规范的比较中的一些体会 抗震墙广泛用于多层和高层钢筋混凝土房屋,2001 规范规定的 7 种现浇钢筋混凝 土结构房屋 中,除框架结构外，其余 6 种结构体系均与剪力墙有关，所以有必要重点对剪力 墙结构作一个重点研究. 在受力方面，因为剪力墙的刚度大，容易满足小震作用 下结构尤其是高层结构的位移限值。在地震作用下，其变形小，破坏程度低，可 以设计成延性抗震墙，大震时通过连梁和墙肢底部的塑性铰范围内的塑性变形， 耗散地震能量，在与其他结构共同工作的同时，能吸收大部分的能量，降低其他 结构的抗震要求，在设防较高的地区（8 度及区以上地区）优点更为突出。 抗震墙由墙肢和连梁两部分组成。设计时应遵循强墙弱梁；强剪若弯的原则。即 连梁的屈服先于墙肢；连梁和墙肢均应为弯曲屈服。 与 89 规范相比， 2001 规范在剪力墙抗震设计特别在抗震构造方面有比较大的变 化。主要包括： 1。底部加强区高度的变化 2．墙肢组合截面的弯矩。剪力设计值和连梁组合的设计值 3．分布钢筋的最小配筋率 4．增加了剪力墙的轴压比的限值 5．将边缘构件分为约束边缘构件 和 构造边缘构件 两种边缘构件的构造不同，
加强了应加强的部位，放松了可放松的部位。使抗震墙的设计更具合理性 6． 2001 规范取消了 89 规范的“弱连梁”和 “小墙肢”的术语， 代之以“跨高比”和墙 肢长度和厚度的比值，应当说在概念上是没有区别，但 89 规范虽然对“弱连梁” 作了规定但在设计中难以确定社么是弱连梁 一． 抗震墙设计的一般要求 1. 抗震墙的布置原则： 作为主要的抗侧力构件，合理的布置是构建良好抗震性能的基础。应遵循
“八字 方针”即“对称 均匀 周边 连续”外，还须注意： a. 将长墙分成墙段 对于抗震墙结构和部分框支抗震墙结构，若内纵墙很长，且连梁的跨高比小，刚 度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，墙的剪切变形较大，墙肢的破坏高 度可能超过底部加强部位的高度，2001 规范规定（6。1。9。1）将将长墙分成 墙段， 使墙的高宽比大于 2。 墙段由墙肢和连梁组成。 规范也有相同的规定 89 （第 6。1。13 条）区别在于：连梁。89 规范为弱连梁 2001 规范为跨高比不小于 6 的连梁其目的是：设置刚度和承载力较小的连梁，在地震作用下可能先破坏，屈 服。使墙段成为抗侧力单元，且墙段以弯曲变形为主。 b. 避免墙肢长度突变 抗震墙和部分框支抗震墙结构的墙肢的截面长度，沿高度不宜有突变，当抗震墙 的洞口比较大时， 以及一 二级抗震 墙的底部加强区， 不宜有错洞布置的剪力墙。
2．框支层墙体的布置： a. 对框支层刚度的要求 部分框支的抗震墙结构的框支层，抗震墙减少，侧向刚度降低，在地震作用时有 可能变形集中在框支层。框支层是使结构具有良好抗震性能的关键部位。对于矩 形平面的部分框支的抗震墙结构为避免框支层成为薄弱层或软弱层，2001 规范 第 6。1。9。3 条规定：框支层的侧向刚度不应小于上一层非框支层侧向刚度的 50%。 （应该说规范的要求并不过分，设计时应尽量避免这种对抗震极为不利的 结构形式。与建筑师一起努力，为建造牢固的建筑产品而共同奋斗） 新规范取 消了原 89 规范对框支层落地剪力墙数量的规定，从设计上讲比原规范抽象但却 更加合理，所以我建议：在平面布置时可以借用原规范的数量控制作为直观的手 段，然后进行量化计算。 c. 框支墙落地的间距不宜过大 框支层的水平地震剪力主要由落地剪力墙承担.作用在紧邻框支层的上一层非落 地剪力墙的水平力亦通过框支层楼板传到落地墙， 为保证楼板有足够大的平面内 刚度（传递水平力）2001 规范规定：落地墙的最大水平间距不宜大于 24 米（第 6。1。9。3 条）取消了原“四开间”的含糊概念。另外，新旧规范均对框支层楼板 提出了具体的特殊规定（附录 E。1）希望能引起设计者的高度重视。 d. 部分落地墙宜设计成筒体，以增加抗扭刚度和抗侧刚度
此条在实践中似较难作到，但须与建筑专业很好协调的话，相信效果一定会很明 显。 3．框架-抗震墙结构的抗震墙的布置： 框架-抗震墙结构在实际工程中运用最多（对高层而言）布置要点是：位置和数 量 抗震墙的数量以满足刚度即满足层件位移限值为宜，位置相对灵活，但应符合规 范第 6。
1。8 和 6。1。5 条的规定 a. 沿房屋高度，抗震墙宜连续布置，宜全长贯通，避免切断，且洞口宜上下对 齐，避免墙肢长度的突变。对外墙而言较容易作到，这与上述的“八字方针”相统 一，内墙有时相对较困难。 b. 不宜开大洞口，避免削弱抗震墙的 刚度取消了 89 规范对洞口面积的限值的 规定，但在实际中对此条规定较难掌握，由此引起的争执亦屡见不鲜。 c. 洞边距柱柱端（注意：指距柱内侧）不小于 300。以保证柱作为边缘构件的 作用和约束边缘构件的长度。 d. 双向抗侧力的结构形式。且纵横墙宜相连，使彼此成为有翼缘的剪力墙 不但 可以增加刚度，同时还能有效地提高塑性变形的能力 e. 对于较长的房屋，不宜在房屋的端部设剪力墙 以避免温度应力对剪力墙的不 利影响。 f. 对于一 二级抗震墙 ，其连梁的跨高比不宜大于 5。且高度不小于 400。连梁
有较大的刚度，可保证墙体的整体性能良好并能增大耗能能力。 g. 柱中线与梁 墙中线不宜大于柱宽的 1/4。以减少地震作用对柱的扭转效应。 否则应通过加水平腋。加强柱内配箍率等方法加以弥补。 4．抗震墙及连梁的截面尺寸的有关规定： 新老规范基本相似，但具体数值并不相同 主要包括：截面尺寸 最大剪压比 最小墙体厚度等 a. 最大剪压比限值：（89 规范无此条） 对剪跨比大于 2 的剪力墙和跨高比大于 2。5 的连梁 剪压比不应大于 0。2 剪跨 比小于 2 的剪力墙和跨高比小于 2。5 的连梁剪压比不大于 0。15（第 6。2。9 条）原因是：剪跨比小的墙和跨高比小的连梁其剪切变形较大，甚至以剪切变形 为主，故对剪压比的要求应更严格一些。 实验表明：剪压比超过一定值时，将过早出现斜向裂缝,增加在、水平筋和箍筋 的方法没有作用 ， 在箍筋水平筋未屈服前混凝土即已在剪压的共同作用下破碎。
合理的方法是：加大混凝土强度等级，加厚墙 梁 或加长墙的长度，但不宜加高 梁的高度 在计算墙肢的剪跨比时弯矩和剪力均取地震作用下的效应组合的计算值， 当楼曾 上下端计算弯矩不同时，取较大值（反弯点不在层高的 1/2 处或反弯点不在本层
的楼层内时） b. 抗震墙的 最小厚度： 框架-剪力墙结构的 底部加强区不小于 200 且不小于层高的 1/16（老规范无此 条） 框架-剪力墙结构的 其他部位不小于 160 且不小于层高的 1/20（老规范同） 框架-剪力墙结构的 墙的周边应设置梁或暗梁 端柱组成边框。 其他结构的 一 二级不小于 160 且不小于层高的 1/20（ 其他结构的 三四级不小于 140 且不小于层高的 1/25 其他结构的 一 二级底部加强区不小于 200 且不小于层高的 1/16（无端柱或翼 墙时 不
小于层高的 1/12）。 2001 规范对二级剪力墙的厚度比远规范严格；增加了四级抗震等级下剪力墙 的厚度和一一 二级抗震墙底部加强区的墙厚的要求.
4.剪力墙设计的几个问题
剪力墙设计的几个问题(一)
一.剪力墙设计中的基本概念 1．剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而 与柱的区别主要是其长度与厚度的比值，当比值小于或等于 4 时可按柱设计，当 墙肢长与肢宽之比略大于 4 或略小于 4 时可视为为异形柱， 按双向受压构件设计。
2．剪力墙结构中，墙是一平面构件，它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外， 还承担竖向压力；在轴力，弯矩，剪力的复合状态下工作，其受水平力作用下似 一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。 在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度 要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不 倒的要求：墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此注意尽量将剪力墙设计 成延性弯曲型。 3．实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙：整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨 式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂，当剪力墙墙肢较长时，在力 作用下法向应力呈线性分布，破坏形态似偏心受压柱，配筋应尽量将竖向钢筋布 置在墙肢两端；为防止剪切破坏，提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提 高或加大配筋率；为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长，以防止截面应力相 差过大。 联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙，但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多，墙 肢单独作用显著，连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。 壁式框架：当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢，构件形成两端带
有刚域的变截面杆件，在内力作用下许多墙肢将出现反弯点，墙已类似框架的受 力特点，因此计算和构造应按近似框架结构考虑。 综上所述，设计剪力墙时，应根据各型墙体的特点，不同的受力特征，墙体内力 分布状态并结合其破坏形态，合理地考虑设计配筋和构造措施。 4．墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏 压或偏拉进 行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。 当受较大集中荷载作用时再增加对局 部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度按以下情况取 其小值：即①剪力墙之间的间距；②门窗洞口之间的翼缘宽度；③墙肢总高度的 1/10；④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各 6 倍的长度。 5．为了保证墙体的稳定性及便于施工，使墙有较好的承载力和地震作用下耗散 能力
，规范要求一、二级抗震墙时墙的厚度应≥160mm，底部加强区宜≥200mm， 三、四级抗震等级时应≥140mm，竖向钢筋应尽量配置于约束边缘。 以上所述的剪力墙设计中的概念问题可能绝大部分设计人员都懂， 但实际应用到 工程设计中，施工图纸表达出来的东西有时则存在很大差别，追究原因，许多是 与具体的构造处理有关，因此造成墙的截面和配筋差别大不合理。 二.剪力墙的边缘构造 1．结构试验表明矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差；计算分 析表明增加墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性； 因此在矩形墙两端设约束
边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性， 还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提 高抗剪能力。从 89 规范开始在剪力墙中提出了暗柱、端柱、翼墙（柱）、转角 墙（柱），也就是目前规范中的约束边缘构件或构造边缘构件的抗震措施。 2．对规范的不同理解往往产生了五花八门的设计。有人将每一轴线的墙理解为 一片墙仅在端墙设暗柱，有人将凡是拐角或洞口边都设暗柱，而即使是公开发表 出版的权威参考书或设计手册对暗柱（翼墙柱）的截面取值也出现了以下三种不 同尺寸，因此造成配筋的差别很大，甚至相同的资料由于出版的时间不同，对规 范的理解也有所不同。 3．从 2002 年开始实施的建筑结构规范，根据结构类型及受力状况，对剪力墙 两端及洞口两侧的加强边缘， 按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线 及加强部位要求分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。 “抗规”GB50011-2001 规定抗震墙结构、部分框支抗震墙中落地剪力墙当一、二 级抗震时底部加强部位及相邻的上一层均应按要求设置约束边缘构件； 但对于一 般抗震墙结构（除部分框支墙外）当满足墙肢轴压比限值界线值时可按规定设置 构造边缘构件。 “抗规”未明确框架-剪力墙结构中的剪力墙需设置约束边缘构件时 抗震墙的抗震等级和轴压比界限值；但根据混凝土规范 11.7.14 条笔者理解框架 -剪力墙不受一、二抗震等级限制，凡底部加强区及其上一层当不满足轴压比限 界时则均应设约束边缘构件。综合分析“抗规”、“砼规”和“高规”设计约束边缘构件 时，框剪结构、框支结构、框筒结构的要求应严于一般剪力墙结构，因此规范要 求的条件也就多了一些，设计中应引起注意。由于各规范标准的的编写出版、发
布、实施的时间不同，加上编写人认识上的差别，各规范在一些条文内容上还存 在不协调和不一致的地方。在此必须指出设计中不但要复核短墙肢轴压比，也要 复核长墙肢的轴压比：抗震墙结构中，
当层数在 15 层以内时其墙肢轴压比一般 都小于 0.2，所以一般除 9 度地震区外，都可以不设约束边缘构件（高层底部加 强区除外），只需设计构造边缘构件，不少设计都忽视了这点，造成浪费。 (待续) 剪力墙设计的几个问题（二） （续接） 4． 规范标准之间矛盾问题举例 ①.GB50011-2001 第 6.4.7 条规定暗柱截面长度仅需满足 bw 及≥400mm，不要 求满足 lc/2,在翼墙（柱）中只要求满足壁柱≥300mm，不受墙厚 bw 的限制，而 与“砼规”的要求矛盾。笔者认为“抗规”GN50011 的规定比较合理；实际工程中按 现行规范要求需要设暗柱之处绝大部位为对门窗洞口边缘的加强， 其墙肢属于联 肢墙，非一字型矩形墙体，联肢墙连梁起耗散地震能量作用，受力状况和延性较 好，在整体受力时当洞口较小时，往往墙体显槽形截面，因此在剪力墙结构中除 设置角窗处外，暗柱截面尺寸不必过大；而翼墙（柱）处实际上只是建筑横墙肢 的端边缘，不属纵墙肢的端边缘，在纵向水平力作用下，纵向墙法向应力呈线性 分布， 纵墙肢受力似同偏压柱； 横纵交点处刚度， 约束性能好， 因此对于翼墙 （柱） 的截面取值也没必要过大；截面过大的暗柱和翼柱往往还容易形成连在一起，造 成纵墙竖向配筋增加过多。但转角墙（柱）则是剪力墙很重要的部位，必须严格
遵守规范的规定。 ②.构造边缘构件虽然“抗规”、“砼规”和“高规”都规定了配筋要求，但比较三本标 准所给出的配筋要求的表格中的内容则是矛盾的，是不协调的；笔者认为“砼规” GB50010-2002 表 11.7.16 的要求比较合理。而“抗规”和“高规”表中的配筋要求 是不够合理或是不够严密的。还应指出三本规范中所给出的纵向构造筋的数量 4 根或 6 根是不实际的；例如对于转角墙（柱）的纵向筋数量，由于墙纵向筋的间 距不宜大于 300，又受墙厚限制，角柱的最小的纵向筋应为 8 根，当墙厚≥300 时则最少需要 12 根，不会出现 4 根或 6 根的情况。 三．剪力墙结构的厚度和配筋问题 1． 根据抗震规范 6.1.2 条规定，8 度地震区剪力墙结构的抗震等级至少应为二 级；按 6.4.1 条要求剪力墙底部加强部位墙厚一、二级抗震等级时不宜小于 200 mm，且不小于层高的 1/16，其他部位不小于 160mm，当墙端头无翼墙或暗柱 时不应小于层高的 1/12。以上规定目的是为防止因墙体平面外刚度过小，稳定 性差，容易在偏心荷载作用下压屈失稳，但这些规定对于八度地震区的多层及低 高层剪力墙结构显得不够合理。例如 5~15 层的剪力墙结构，一般墙肢在重力荷 载代表值作用下轴压比都小于 0.2，电算结果墙体往往只需要构造配筋
，但只因 底部功能要求 3.9m 层高，墙厚就得 240mm,若业主要求室内视野开阔，不设外 纵墙，横墙朝外端头不允许带翼墙或端柱时，当层高 3>5~4.2m 时，则墙厚需要 320~350mm,显然不合理。所以像这样的特殊情况的低多层建筑不应要求死扣规 范，而通过采用概念设计分析，控制墙肢轴压比，进行墙体截面条件、强度和稳
定性验算并在构造上适当加强暗柱或配筋，保证其整体性连接等措施，是可以使 墙厚减小的。 2． 墙体的配筋率，目前在“砼规”11.7.11 条文强制规定在一、二、三级抗震等 级的剪力墙中，竖向和水平分布筋的最小配筋率均不应小于 0.25%;部分框支剪 力墙底部加强部位的配筋率不应小于 0.3%;这配筋率比其在 80 年代前的配筋率). 07~0.1%要大多了，和国外的配筋率 0.1~0.25%的高者基本接轨，这在高层或者 较长的剪力墙结构中应该是合理的，但对于低矮、短小的剪力墙值得探讨。 墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏， 同 时起到抵抗温度应力防止砼出现裂缝， 设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配 筋宜适当增加，特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对 于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。 墙的竖向钢筋主要起抗弯作用， 目前在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构 造配筋； 但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中 的钢筋，笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的钢筋，墙肢的竖向配筋 原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距≦300mm，也应该 注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度，对抗震不利。 四．剪力墙结构的超长问题 1. 混凝土规范 9.1.1 条规定现浇混凝土剪力墙结构的温度伸缩缝最大间距当在 室内或土中时为 45m，露天时为 30m;而现浇框架剪力墙或框架核心筒结构的伸 缩缝间距可取 45~55m.规范的这一规定显然与现今建筑的体量越来越大但功能
又要求不设缝发生矛盾；因此目前许多工程中的伸缩缝间距都突破了规范的规 定，也造成了设计人员在设计中遇到超长结构时的胆量越来越大。笔者认为今后 当剪力墙结构超长时，应该慎重处理为好，过长时应该尽量设置温度伸缩缝，宜 较严格遵守规范规定的限值，理由如下： ①． 剪力墙结构刚度大，受温差影响大，混凝土的收缩、徐变产生的变形大， 墙体对楼面、屋面产生的约束也大；当结构发生收缩变形时比其他结构易出现裂 缝。一些未超长的剪力墙结构产生墙体或楼面裂缝，其主要原因就在此。 ②． 剪力墙结构多用于
商品住房和公寓，使用状况复杂，一旦私人购买的房子 出现裂缝，虽然没有安全问题，但处理起来问题多，难度大，社会影响大。 ③． 混凝土结构受温度或收缩徐变的影响与众多因素有关；而体型庞大的剪力 墙房屋往往形状复杂，混凝土收缩大，约束应力积聚也大，施工工艺及管理也难 控制，环境影响使用变化难于判断，因此更难于解决混凝土收缩变形时，在受约 束条件下引起拉应力而保证不出现裂缝。 ④． 目前混凝土的收缩量不断增大， 已由 80 年代的一般收缩量 300με 上升到 4 00με 以上，因此使混凝土用量大的剪力墙产生裂缝的因素在增大。 ⑤． 目前随着市场形势的变化，大部分工程要赶工加班，质量难保证，为赶工 混凝土中水泥用量普遍增大， 使混凝土收缩量增大， 加上由于混凝土强度的提高， 使弹性模量增加将引起更大的约束拉应力产生，使结构出现裂缝的因素增多。 ⑥． 普遍使用商品混凝土泵送施工，为了泵送，增大水泥用量，减少了中粗骨 料含量和骨料粒径， 加上泵送混凝土配合比和施工送料时的不良因素影响等都加
大了结构收缩量，增加产生裂缝的因素。 综上所述， 今后在处理超长结构时， 特别是处理超长的剪力墙结构时要特别慎重； 当发生实在由于建筑使用功能要求不允许超长建筑设永久缝时， 建议采用对结构 施加预应力的方法并结合采用设计构造措施、施工措施共同给予处理 剪力墙设计的几个问题（三） （续接） 与剪力墙相连的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小，截面大，与连梁相连的墙体 刚度又很大等特点。因此，高层建筑在水平力作用下，连梁的内力往往很大。设 计时，即使采取了降低连梁内力的各种措施，如：加大剪力墙的洞口宽度；在连 梁中部开水平缝，在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减，对局部内力过大层 的连梁内力进行调整等，仍无法使连梁的截面设计符合要求。由于设计规范对此 没有明确规定，因此，设计时感到无所适丛。而设计、构造不当将会造成结构在 抵抗水平力时的强度、刚度不符合要求，进而影响承受竖向荷载的能力。本文将 讨论高层建筑剪力墙中连梁设计的几个问题，并提出相应的建议。对于一端与墙 相连，一端与框架柱相连的梁，可以看成是连梁的一个特例。 一．联肢墙在水平力作用下的破坏机制 高层建筑联肢墙在水平力作用下的破坏分为脆性破坏（即剪切破坏）和延性破坏 （即弯曲破坏）两种。联肢墙的脆性破坏又可分为两种情况。一种是脆性破坏发 生于墙肢。墙肢由于抗剪能力不够而发生剪切破坏，会使剪力墙很快丧失承载能 力。造成
结构的突然倒塌。这是设计所应该绝对避免的。抗震规范里规定了抗震
墙截面的剪压比限值和抗震等级为一、 二级时抗震墙底部加强部位剪力设计值的 放大系数，就是为了防止剪力墙早于弯曲破坏而发生剪切破坏。脆性破坏的第二 种情况是连梁发生剪切破坏。 连梁发生剪切破坏会使联肢墙各墙肢丧失连梁对墙 肢的约束作用。在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，联肢墙的各墙肢将成为 单片的独立墙，这会使结构的侧向刚度大大降低，墙肢弯矩 j 加大。抗震规范里 规定了连梁截面的剪压比限值和抗震等级为一、 二级时连梁端部剪力设计值的调 整系数，也是为了防止连梁早于弯曲破坏发生剪切破坏。但是，和第一种墙肢发 生剪切破坏相比，连梁发生剪切破坏时结构尚未丧失承载能力，在墙肢破坏前， 只要所考虑的连梁不承担较大的竖向荷载，还不会造成结构的倒塌。 剪力墙的延性破坏也可分为两种情况。一种是连梁不屈服，墙肢首先发生弯曲破 坏，这种墙在破坏时的极限变形较小。因此，对有抗震设防要求的建筑来说，它 虽然是一种延性破坏，但吸收地震能量的能力是较低的。设计中应避免这种情况 的发生。延性破坏的第二种是连梁先屈服，最后是墙肢的屈服。当连梁有足够的 延性时，它能通过塑性铰的变形吸收大量的地震能量。同时，通过塑性铰仍能继 续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使联肢墙保持足够的刚度和强 度。这是设计时应首先考虑做到的。为了保证联肢墙的延性要求，对连梁的延性 要求是非常高的。因此，在设计高层建筑剪力墙时，必须十分注意保证连梁的延 性要求。 以上主要从抗震的角度分析了联肢墙的破坏机制。对于非抗震的情况，水平作用 力主要是风荷载。风荷载是一种实实在在的荷载，不能通过结构的塑性变形来减 少风荷载。但可以通过结构的塑性变形将荷载分布到其他尚未屈服的构件。通过
内力重分布提高结构的整体承载能力， 避免由于个别构件的破坏造成整个结构丧 失承载能力。因此，以上关于联肢墙破坏机制的讨论在非抗震设计中是同样有意 义的。
5.异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题
异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题 肖常安 1，谌维义 2 (1.贵州工业大学土建学院 550003；2.贵阳市建一公司一处 550002) 摘 要：对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题，如计算方法、异形柱受 力性能及其轴压比控制、 短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱等进行探 讨，提出建议，供结构设计人员参考。 关键词：异形柱；短肢剪力墙；结构设计 中图分类号
：TU398.1；TU973.23 文献标识码：A 现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露 梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得
到了推广应用。 目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条 款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需 要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。 本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨，提出个人看 法，供结构设计人员参考。 1 异形柱结构型式及其计算 异形柱结构型式有异形柱框架结构、 异形柱框架—剪力墙结构和异形柱框架—核 心筒结构。 异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异 形柱截面不对称， 在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容 忽视。因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计 算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异 形柱按剪力墙建模计算。 当采用不具有异形柱单元的空间分析程序（如 TBSA 5.0）计算异形柱结构时， 可按薄壁杆件模型进行内力分析。 对异形柱框架结构，一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。当 刚度相等时，矩形柱比异形柱的截面面积大。一般，比值（A 矩／A 异）约在 1. 10-1.30 之间［1］。因此，用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用
于异形柱， 建议用比值 （A 矩／A 异） 对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。
对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，由于异形柱分担的水平剪力很小，由此 产生的翘曲应力基本可以忽略，为简化计算，可按面积等效或刚度等效折算成普 通框架—剪力墙（或核心筒）结构进行内力与位移分析。按面积等效更能反映异 形柱轴压比的情况，且面积等效计算更为简便。但应注意，按面积等效计算时， 须同时满足下面两式： ----------------(1)A 矩=A 异；(2)| b/h=(Ix 异／Iy 异) 式中，A 矩、A 异——分别为矩形柱和异形柱的截面面积； b、h——分别为矩形截面的宽和高； Ix 异 、Iy 异——分别为异形柱截面 x、y 向的主形心惯性矩。 一般，按面积等效计算时，矩形柱的惯性矩比异形柱的小。但对有剪力墙（或核 心筒）的异形柱结构，计算分析表明［2］，按面积等效与按刚度等效的计算结 果是接近的。 异形柱的截面设计，可根据上述方法得出的内力，采用适合异形柱截面受力特性 的截面计算方法进行配筋计算。 2 短肢剪力墙结
构及其计算
短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋 方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在 TAT、TBSA 中，只需按剪力墙输入 即可，而且 TAT、TBSA 更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA 所用的 计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有６个自 由度，墙视为薄壁杆件，每端有７个自由度（多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵 轴的导数），考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形 成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适 用于各种平面布置，未知量少，精度较高。但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较 为低宽、结构布置复杂（如有转换层）时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理 论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构 由于肢长较短（一般为墙厚的５-８倍），本身较高细，更接近于杆件性能，所 以，用 TAT、TBSA 计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。
对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少 部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄 壁杆件的连接处是点连接， 所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力 的正确传递。因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件（如 SATWE）进行计算。当然，从整体上的内力（特别是下部支承柱的内力）分布 情况来看，如果将剪力墙加以适当的处理，还是可以用 TAT、TBSA 对结构进行 整体计算的［3］。
3 异形柱的受力性能及其轴压比控制 天津大学的试验研究结果表明［4］：异形柱的延性比普通矩形柱的差。轴压比、 高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因 素。 异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各 肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂 缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱 降低。 作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，同时避免高长比小于４（短 柱）。控制柱截面轴压比的目的，在于要求柱应具有足够大的截面尺寸，以防止 出现小偏压破坏，提高柱的变形能力，满足抗震要求。广东《规程》按建筑抗震 设计规范（GBJ11—89）中所规定的柱子轴压比降低 0.05 取用（按截面的实际 面积计算）；天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直
径之比、箍筋直径及抗震等 级共同确定，其要求比广东《规程》严格，例如，对 s/d＝５、４（即箍筋间距 s＝100mm，纵筋直径 d 分别为 20mm、25mm 的情况），箍筋直径 dv＝8mm， 抗震等级为三级的 L 形截面，其轴压比限值分别为 0.60，0.65。异形柱是从短 肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件，柱肢截面的肢厚比（即肢长／肢宽）不大于 ４。《高规》（JGJ3—91）第 5.3.4 条，“抗震设计时，小墙肢的截面高度不宜 小于 3bw”，“一、二级剪力墙的小墙肢，其轴压比不宜大于 0.6”。根据上述分析， 为便于应用，建议在６度设防区，对于异形柱框架结构，L 形截面柱的轴压比不
应超过 0.6（按截面的实际面积计算，下同），T 形截面柱的的轴压比不应超过 0.65，十字形截面柱的轴压比不应超过 0.8；对于异形柱框架—剪力墙（或核心 筒）结构，由于框架是第二道抗震防线，所以框架柱的轴压比限值可放宽到 0.6 5（L 形）、0.70（T 形）、0.90（＋字形），但对于转换层下的支承柱，其轴压 比仍不应超过 0.60。 短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽量避免出现短柱。根据 高长比不宜小于４，在梁高为 600mm 的前提下，当标准层层高为 3.0m 时，异 形柱的最大肢长可为 600mm；底层层高为 4.2m 时，肢长可为 900mm。 4 短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱 在现代高层住宅的地下室和下部几层，由于停车和商业用房需较大空间，就得通 过转换层来实现。在短肢剪力墙结构中，一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和 一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。 据研究表明［5］，“框支剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移 角及内力分布急剧突变， 内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实 现；转换层下部的„框支‟结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏。 这种结构体系不利于抗震。高烈度区（９度及９度以上）不应采用；８度区可以 采用， 但应限制转换层设置高度， 可考虑不宜超过３层； ７度区可适当放宽限制。 ” 因此， 建议在６度抗震设防区， 短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过５层， 避免高位转换。转换层上下的层刚度比 γ 宜接近１，不宜超过２。转换层位置较 高时，宜同时控制转换层下部“框支”结构的等效刚度（即考虑弯曲剪切和轴向变
形的综合刚度），使 EgJg 与 EcJc 接近。EgJg 为剪力墙结构的等效刚度，剪力 墙结构高度取框支层的总高度，其平面和层高与转换层上部的剪力墙结构相同； EcJc 为转换层下部“框支”结构的等效刚度。研究表明［5］，“控制转换层下部„
框 支‟结构的等效刚度对于减少转换层附近的层间位移角和内力突变是十分必要 的，效果也很显著。” 规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。框支剪力墙结构当 转换层位置较高时，如何定义框支柱，涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原 理， 局部处理的影响只限于局部范围， 所以当转换层位置较高 （如高位转换） 时， 除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架 结构基本一样，不必按框支柱处理。文献［６］计算了两个 28 层的结构，一为 内筒外框架结构，一为内筒外框支结构，转换层设在 18 层。计算结果表明，转 换层下二层的内力影响很大，下三层的内力误差最大为 15%，下五层的内力已 比较接近 （最大误差小于 10%） ,下八层的内力已基本一样 （最大误差小于 5%） 。 这说明框支柱只需在五层范围内加以考虑，其它层的柱子按普通框架柱处理即 可。 因此， 建议当转换层位置不超过五层时， 转换层下的各层柱均按框支柱处理； 当转换层位置超过五层时，转换层下相邻的五层柱按框支柱处理，而其它层的柱 按普通框架柱处理。由于高位转换对抗震不利，所以结构设计中应尽量避免高位 转换。 5 短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计 振动台模拟地震试验结果表明［7］，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外
围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应，建筑平 面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以 整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢，截面面积小且承受较大的竖向荷载，破 坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度 相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。因此，在短肢剪力墙结构设计中，对 这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。例如，短肢剪力墙在平面上 分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近，以减小扭转效应；适当 增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度（宜取 250mm，对底部外围的小墙肢 根据需要可取用 300mm），加强墙肢端部的暗柱配筋，严格控制墙肢截面的轴 压比不超过 0.6， 以提高墙肢的承载力和延性； 高层结构中连梁是一个耗能构件， 连梁的剪切破坏会使结构的延性降低， 对抗震不利， 设计时应注意对连梁进行“强 剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏；短肢剪力墙宜在两个方向 均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免采用“一”字形墙肢；短肢剪 力墙底部加强部位的配
筋应符合规范要求；等。
摘要：本文以 8 度抗震设防区一幢高层住宅剪力墙的布置为 例，分析了高层剪力墙结构不同墙体间距方案对结构的抗震 性能和材料用量等的影响。 关键词高层住宅剪力墙墙体间 距周期位移 中图分类号 TU320.4 文献标识码 A 1 工程概况 本工程为山西省军区军官住宅发展中心筹建的一幢高层 住宅，大楼建筑面积为 23400m2，地下 2 层，地上 24 层， 顶部设有 2 层塔楼，建筑物总高 78.6m。其中，标准层层高 2.8m，因没有设置设备层，故十二层及二十四层的层高为 3. 2m，地下一层层高为 3.0m，地下二层层高为 3.6m。平面形 式为对称蝶形， 采用剪力墙结构体系。 据工程地质勘察报告， 该场地土为Ⅱ类土，需按 8 度抗震设防，建筑物抗震等级为 二级，采用筏板基础， 埋深 7.4m。± 0.000 以下墙体厚均为 300mm，±0.000 以上内、外墙厚均为 200mm，填充墙采用 加气砼砌块。砼标号十三层以下均为 C35，十四层以上均为 C30。
2剪力墙布置分析
剪力墙结构平面布置应根据建筑的使用功能、墙体构件 类型、施工工艺及综合经济技术指标等多种因素加以确定，
就本工程而言，墙体布置按承重情况可分为小开间横墙承重 (方案一)和大开间横墙承重(方案二)两种方案。 为了对本工程 进行优化设计，使结构设计既符合现行规范要求，又达到经 济合理，对大小开间横墙间距两种布置方式、结构的力学性 能和经济指标的影响进行了比较。
2.1 小开间横墙承重方案(方案一)
采用方案一，每开间都有剪力墙(见图 1)，因结构不是双轴 对称，所以应考虑扭转耦联作用。计算时，采用 9 个振型， 计算结果见表 1。从这些结果中可看出，采用小开间剪力墙 布置， 基本自振周期较短， 结构的抗推刚度和抗扭刚度较大， 相应的地震作用也较大。同时，墙体开间小，建筑布置也受 限制，不够灵活。墙体过多，用的材料也多，楼房建设费用 也要增加，而且墙体自身的承载力不能得到充分发挥和利 用。从抗震性能讲，结构越刚，地震作用越大，墙体损坏后， 才能减小地震力，如果墙体的延性设计不当，就容易产生脆 性破坏。
2.2 大开间横墙承重方案(方案二)
图 1 方案一平面布置
图 2 方案二平面布置
随着先进技术的发展，各种新型轻质高强、隔热和保温 墙体材料的广泛应用，人们对居住空间舒适程度的要求越来 越高，结构的承重墙体开始向大开间过渡。对于本工程，为 了使结构设计能在满足规范要求的前提下更趋合理，决定采 用方案二。 首先， 去掉个别砼墙， 每两个开间(甚至更多开间) 仅设置一道钢筋砼承重横墙(见图 2)，墙体间距一般为 6m
～ 8m， 墙体布置由小开间变为大开间， 减少了钢筋砼墙体的总 数量，墙体总长度由 440.56m 减少至 372.76m，即墙体面 积相当于原面积的 84.6%。其次，采用砖墙砌筑窗台墙，减 小了多墙肢连梁的刚度。最后，对于某些较长墙肢，因刚度 过大，采用开设结构洞的办法解决，经这样处理后的计算结 果见表 1。
表 1 两种方案的计算结果比较
墙体布置方案 基本 周期(s) 结构顶点 侧移角 ΔX/HΔY/H 最大层间 侧移角 δX/HδY/H 砼用量(m3/m2) 钢筋用量(kg/m2) 墙体
长度(m) 方案一(小开间) 1.04 1/3900 1/3560 1/3167 1/2920 0.36 36.3 440.6 方案二(大开间) 1.12 1/3651 1/3280 1/3048 1/2690 0.32 32.6 372.8
经分析可得出如下结论：钢筋砼墙体数量的减少，不仅 有利于建筑的灵活布置，增大使用面积，方便用户，而且钢 筋及砼用量减少，省材料，自重轻，降低结构造价。就上部 结构而言，采用方案二可节约 864m3砼和 80t 钢筋，从而 节约投资 50 万元。同时，结构的水平抗推刚度减弱，柔度 增加，其自振周期比方案一长，结构的变形也大，而结构底 部的地震剪力和地震总弯矩由于结构自身刚度的减弱比方 案一小。墙体重量适中，墙体配筋率适宜，结构和基本构件 的延性增加，抵抗地震作用的能力提高。
3 结束语
总之，在高层剪力墙结构中，剪力墙的数量既不能过多， 也不能过少。墙体数量过少，结构的变形过大，非结构构件
的损坏比较严重，且在平面内楼板刚度无限大的假定也会不 满足。反之，如果剪力墙的数量太多，会使结构的刚度和重 量都增大，不仅材料用量增加，而且地震力也增大，所以剪 力墙的数量应合理确定。本文通过一工程实例的分析可看 出，无论从结构特性还是从经济技术指标来讲，在剪力墙结 构中，应首选大开间横墙布置方案。
参考文献
1 GBJ11 建筑抗震设计规范. -89
2 JGJ3 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程. -91
3 张星熙，薛占营.高层建筑结构设计问题探讨.建筑结 构，1997(10)：31
4 刘大海等.高楼结构方案优选.西安： 陕西科学技术出版 社，1992.
作者：*工程师，太原市建筑设计研究院，030002 太原 收稿日期：1999-03-28 文章编号：1005-6033(1999)040053-02
1.剪力墙结构设计要点
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——非抗震、6 度、7 度、8 度、9 度抗震时，分别为 150、140、 120、100、60m 部分框支剪力墙——非抗震、6 度、7 度、8 度抗震时，分别为 130、120、100、 80m，9 度抗震时不宜采用 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、8 度抗震时，将本地
区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采 用 9 度抗震时，应专门研究 （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）
◆ B 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——非抗震、6 度、7 度、8 度抗震时，分别为 180、170、150、 130m 部分框支剪力墙——非抗震、6 度、7 度、8 度抗震时，分别为 150、140、120、 100m B 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，按本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用 8 度抗震时，应专门研究 ◆ 结构的最大高宽比： A 级高度——非抗震、6 度、7 度、8 度、9 度抗震时，分别为 6、6、6、5、4 B 级高度——非抗震、6 度、7 度、8 度抗震时，分别为 8、7、7、6 ◆ 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： 扭转： A 级高度——
B 级高度、混合结构高层、复杂高层—— 楼板： 有效楼板宽 ≥ 该层楼板典型宽度的 50％ 开洞面积 ≤ 该层楼面面积的 30％ 无较大的楼层错层 凹凸： 平面凹进的一侧尺寸 ≤ 相应投影方向总尺寸的 30％ ◆ 竖向规则检查，需满足： 侧向刚度： 除顶层外，局部收进的水平向尺寸 ≤ 相邻下一层的 25％ 楼层承载力：A 级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力 （宜）≥ 相邻上一层 的 80％ 薄弱层抗侧力结构的受剪承载力 （应）≥ 相邻上一层的 65％ B 级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力 （应）≥ 相邻上一层的 75％ （说明：楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向，该层 全部柱及剪力墙的受剪承载力之和） 竖向连续：竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力不得由水平转换构 件（梁等）向下传递 ◆
◆ 水平位移验算： 多遇地震作用下的最大层间位移角 ≤ 罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角 ≤ 1/120 ◆ 舒适度要求： 高度超过 150m 的高层建筑，按 10 年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向 结构顶点的最大加速度限值为：住宅、公寓 0.15 m/s2，办公、旅馆 0.25 m/s 2 ◆ 伸缩缝 1. 最大间距：现浇 45m，装配 65m 2. 可适当放宽最大间距的条件： ① 顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率 ② 顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层 ③ 每隔 30～40m 留出后浇带，带宽 800～1000mm，钢筋采用搭接接头，后浇 带砼两个
月之后浇灌 ④ 顶部楼层改用刚度较小的结构形式，或顶部设局部温度缝，将结构划分为长 度较短的区段 ⑤ 采用收缩较小的水泥，减少水泥用量，砼中加入适宜的外加剂
⑥ 提高每层楼板的构造配筋率，或采用部分预应力混凝土 ◆ 防震缝 1. 最小宽度：按框架结构的 50％取用，但不宜小于 70mm。 框架结构防震缝最小宽度规定为： 高度≤15m 的部分， 70mm； 超过 15m 的部分， 6 度、7 度、8 度、9 度相应每增加高度 5m、4m、3m、2m，缝宽加宽 20mm 2. 缝两侧结构体系不同时，按不利情况确定 缝两侧房屋高度不同时，按较低房屋高度确定 3. 缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设，但在与上部防震缝对应处应加强 构造和连接 4. 相邻结构基础存在较大沉降差时，宜加宽防震缝 墙体布置 ◆ 宜双向布置，尤其是抗震时应避免单向布置 ◆ 门窗洞口宜上下对齐，成列布置。一、二、三级抗震时，底部加强部位不宜 采用错洞墙，且所有部位不宜采用叠合错洞墙 ◆ 墙肢长度不宜超过 8m，且墙段总高与墙肢高度之比应大于 2。当墙肢较长时 宜开设洞口，各墙段间设置弱连梁 ◆ 应避免楼面梁垂直支承在无翼墙的剪力墙的端部（《审查要点》3.6.3 / 6）
◆ 当墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应至少采取以下一种措施： ◆ 一般剪力墙的底部加强部位高度的取值： （说明：当有地下室时，墙肢总高度应从地上一层（首层）算起，但底部加强部 位应额外加上地下室的高度） 截面设计 ◆ 构件截面长边与短边之比大于 4 时，宜按墙的要求进行设计（《砼规》10.5. 1） ◆ 矩形截面独立墙肢的长度与厚度之比不宜小于 5 当其比值小于 5 时——其在重力荷载代表值作用下的轴压比限值，当一、二级抗 震时，应较正常墙肢的相应值减 0.1，三级抗震时为 0.6 当其比值不大于 3 时——宜按框架柱进行设计，但纵向钢筋的最小配筋率不变， 且箍筋宜沿全高加密 ◆ 双肢剪力墙的抗震设计中，墙肢不宜出现小偏拉，当任一墙肢出现大偏拉时， 两墙肢均应将弯矩设计值和剪力设计值乘以 1.25 的增大系数 （说明： 剪力墙墙肢不同受力状态的延性优劣—— 小偏拉
◆ 在集中荷载作用下，墙内宜设置暗柱，并注明暗柱纵筋的连接方式，无暗柱 时应进行局部受压承载力验算 ◆ 一级抗震时，墙体的水平施工缝处宜进行抗滑移验算 截面厚度 ◆ 一、二级抗震时，底部加强部位 ≥ 其他部位 ≥ （《砼规》11.7.9 / 1）补充：当墙端无端柱或翼墙时，≥ 层高的 1/12 ◆ 三、四级
抗震时，底部加强部位 ≥ 其他部位 ≥ ◆ 非抗震时，≥ ◆ 当不能满足上述要求时，应进行墙体的稳定计算（高规附录 D） ◆ 剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小 于 160mm。 ◆ 截面尺寸还应符合受剪要求 ◆ 剪力墙的厚度不宜小于楼层高度的 1/25（《砼规》10.5.2） 轴压比限值 ◆ 一般剪力墙 底部加强部位——三级抗震无规定、二级抗震 0.6、一级（7、8
度）抗震 0.5、一级（9 度）抗震 0.4 其他部位——无规定 ◆ 短肢剪力墙 各部位统一规定为三级抗震 0.7、二级抗震 0.6、一级抗震 0.5， 一字形墙应各降低 0.1 砼强度等级 ◆ ≥C20，带筒体和短肢剪力墙的结构≥C25 截面配筋 ◆ 竖向和水平钢筋不应单排设置：截面厚度 hw ≤ 400 时，可双排配筋； 400 ≤ 截面厚度 hw ≤ 700 时，宜三排配筋； 截面厚度 hw ≥ 700 时，宜四排配筋 ◆ 短肢剪力墙的全部纵向配筋率——底部加强部位 ≥ 1.2％ ；其他部位 ≥ 1. 0％ ◆ 端部纵筋 ◆ 墙肢每端的竖向钢筋不宜少于 4φ12 或 2φ16，该处对应的拉筋直径不小于 6 mm（间距 250mm）（《砼规》10.5.8） ◆ 非抗震设计时，剪力墙端部构造配置不少于 4φ12 的纵筋，沿纵筋配置不少
于直径 6mm、间距 250mm 的拉筋（《高规》7.2.17/5）————同上条 ◆ 纵筋搭接长度：≥ laE 和 la（抗震和非抗震） 竖向和水平分布钢筋 一般剪力墙： ◆ 最小配筋率： 一、二、三级抗震时，0.25％ ；四级和非抗震设计时，0.20％
◆ 间距：≤ 300mm；直径：≥ 8mm，但 ≤ 墙肢厚度的 1/10 ◆ 以下特殊部位的剪力墙的分布钢筋应加强，最小配筋率不应小于 0.25％，间 距不应大于 200mm 房屋顶层剪力墙 长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙 端开间的纵向剪力 墙 端山墙 ◆ 温度、收缩应力较大的部位，剪力墙水平和竖向分布钢筋应适当加强（《砼 规》10.5.9） ◆ 水平分布钢筋搭接 搭接接头间距：同排水平分布筋搭接接头之间的水平净距 ≥ 500mm 上、下相邻水平分布筋搭接接头之间的垂直净距 ≥ 500mm 搭接长度：≥ 1.2 laE 和 1.2 la（抗震和非抗震）
◆ 竖向分布钢筋搭接 搭接接头间距：可在同一高度搭接 搭接长度：≥ 1.2 laE 和 1.2 la（抗震和非抗震） 拉筋 ◆ 间距不应大于 600mm，直径不应小于 6mm（一般取为 φ6@600） ◆ 底部加强部位，约束边缘构件以外的拉筋间距应适当加密（一般取为 φ6@4 00） ◆ 构造边缘构件阴影区域内拉筋的水平间距不应大于纵向钢筋间距的 2 倍 《砼 （ 规》11.7.16） 边缘构件 ◆ 约束边缘构件的设置范围：一、二级抗震的剪力墙底部加强部位及其上一层 的墙肢端部 ◆ 构造边缘构件的设置范围：
一、二级抗震的剪力墙其他部位的墙肢端部 三、四级和非抗震设计的剪力墙全部部位的墙肢端部 ◆ 在设置约束边缘构件的范围内，若墙肢底截面在重力荷载代表值作用下的轴 压比小于下述的规定值，可按构造边缘构件设置（《抗震规范》6.4.6/1）（《砼 规》11.7.4） —— 一级抗震（9 度）0.1、一级抗震（8 度）0.2、二级抗震 0.3
约束边缘构件 剪力墙的约束边缘构件 ◆ 配箍特征值 λv 按下表取用，约束边缘构件的长度 lc 取下表数值、1.5 bw 和 450mm 的最大值 项目 一级（9 度） 一级（7、8 度） 二级 λv 0.20 0.20 0.20 lc（暗柱） 0.25 hw 0.20 hw 0.20 hw lc（翼墙或端柱） 0.20 hw 0.15 hw 0.15 hw （说明： ，hw 为剪力墙墙肢长度） ◆ 当有端柱、翼墙或转角墙时，lc ≥（翼墙厚度＋300mm）或（端柱沿墙肢方 向截面高度＋300mm）（《砼规》11.7.5 / 1） ◆ 翼墙长度不得小于其厚度的 3 倍，端柱截面边长不得小于墙厚的 2 倍，否则 视为无翼墙或无端柱 ◆ 竖向钢筋的配筋范围不应小于图中阴影面积，一、二级抗震时分别不应小于 6φ16 和 6φ14，且分别不应小于阴影面积的 1.2％和 1.0％ （一般来说，端部纵筋配置在阴影范围内，阴影范围之外、lc 范围之内部分的纵 筋按竖向分布钢筋配置） ◆ λv 要求的箍筋范围为图中阴影所示，箍筋直径不应小于 8mm，一、二级抗
震时，箍筋间距分别不应大于 100mm 和 150mm 构造边缘构件 剪力墙的构造边缘构件 ◆ 构造边缘构件的范围见上图，最小配筋率应符合下表规定 底部加强部位 其他部位 抗震等级 纵向钢筋最小用量（取较大值） 箍筋 纵向钢筋最小用量（取较大值） 箍筋 最小直径（mm） 最大间距（mm） 最小直径（mm） 最大间距（mm） 一级 —— —— —— 0.008Ac，6φ14 8 150 二级 —— —— —— 0.006Ac，6φ12 8 200 三级 0.005Ac，4φ12 6 150 0.004Ac，4φ12 6 200 四级 0.005Ac，4φ12 6 200 0.004Ac，4φ12 6 250 ◆ 箍筋的无支长度不应大于 300mm，拉筋水平间距不应大于纵筋的 2 倍 （当拉筋隔一拉一时，纵筋间距≤150mm；当每道纵筋均设拉筋时，纵筋间距一 般均可满足要求≤300mm） ◆ 当墙端部为端柱时，端柱的纵筋和箍筋宜按框架柱的构造要求配置 连梁
◆ 跨高比大于 5 时，按框架梁设计 ◆ 楼面主梁不宜支承在连梁上 ◆ 连梁可作刚度折减，折减系数不低于 0.5 ◆ 连梁应进行斜截面抗剪承载力计算，当连梁截面尺寸不满足抗剪要求（超筋） 时，可如下处理 1. 减小连梁截面高度 2. 可对连梁进行内力调幅，以降低剪力设计值。此法应尽量避免，且调幅范围 应当限值，因为连梁已经进行了刚度折减 3. 当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震
作用下该连梁不参 与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的内力分析，墙肢按两次计算所 得的较大内力进行配筋设计 ◆ 纵筋设置： 1. 规范未规定纵筋的最小配筋率，可参照同一级框架梁的要求，但纵筋在保证 受弯承载力的前提下， 应越小越好， 以使连梁在地震作用下尽早屈服、 耗散能量， 形成抗震的第一道防线 2. 洞口上、下两边的连梁内纵筋面积不宜小于被洞口截断的水平分布筋面积的 一半，且≥2 根，≥φ12mm（《砼规》10.5.8） ◆ 箍筋设置：
1. 抗震设计时，连梁箍筋沿全长的构造按框架梁端加密区箍筋的构造要求采用 2. 洞口连梁全长配箍：直径≥6mm，间距≤150（《砼规》10.5.14） 3. 顶层连梁的纵向钢筋锚固范围内，应设置箍筋（《抗震规范》6.4.11），箍筋 直径与该连梁的箍筋相同，但间距不宜大于 150mm ◆ 腰筋设置： 1. 连梁范围内，墙体的水平分布筋应作为连梁的腰筋拉通连续配置 （一般情况下，连梁腰筋即为墙体水平分布筋） 2. 连梁截面高度大于 700mm 时，两侧腰筋的直径不小于 10mm，间距不应大 于 200mm 3. 连梁跨高比不大于 2.5 时，两侧腰筋的面积配筋率不应小于 0.3％ 4. 腰筋置于连梁箍筋的外侧（00G101） ◆ 一、二级抗震，且连梁跨高比≤2、墙厚≥200 时，连梁内除普通箍筋外，宜另 设斜向交叉构造钢筋（《抗震规范》6.4.10），其直径不小于 12mm，斜筋应按 受拉钢筋的锚固长度要求锚入墙内 开洞、错洞 ◆ 当剪力墙面开有各边长小于 800mm 的非连续小洞口，且整体计算中不考虑 其影响时，洞口四周可不另设加强钢筋，应将被洞口截断的墙内分布钢筋分别集 中配置在洞口四边，且钢筋直径不应小于 12mm
◆ 剪力墙面内边长小于 300mm 的洞口要按要求预留 ◆ 穿过连梁的管道宜预埋套管， 洞口上下的有效高度 ≥ ， 且洞口处宜补强钢筋， 单侧补强≥2φ14 ◆ 连梁被洞口削弱的截面应进行承载力验算 ◆ 楼板开大洞削弱后，如下措施予以加强： 1. 加厚洞口附近楼板，提高楼板配筋率，双层双向布筋，加配斜向钢筋 2. 洞口边缘设边梁、暗梁 3. 楼板洞口角部配置斜向钢筋 短肢剪力墙特殊规定 ◆ 定义：墙肢截面高度与厚度之比为 5～8 ◆ 截面厚度不小于 200mm ◆ 最大适用高度应比一般剪力墙结构的规定值适当降低，且不应大于 100m（7 度抗震）和 60m（8 度抗震） ◆ 短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜大于总力矩的 50％ ◆ 抗震等级应比一般剪力墙提高一级采用 ◆ 7、8 度抗震时，宜设置翼缘，且一字形短肢墙平面外不宜布置与之单侧相交 的楼面梁
◆ 不应适用于 B 级高度和 9 度抗震的 A 级高度 楼盖 ◆ 高
度超过 50m 时，宜采用现浇楼盖 ◆ 现浇楼盖砼强度宜在 C20～C40 之间，板厚可按跨度的 1/35～1/45 采用 施工图绘制 ◆ 地上和地下部分，剪力墙的水平分布筋均在竖向分布筋之外侧 ◆ 洞口错开时，宜将连梁锚入暗柱内，形成暗框架 ◆ 设计说明： 1. 剪力墙的底部加强区的范围 2. 剪力墙的拉筋为 φ6@600，底部加强区为 φ6@400 3. 转角窗（阳台）的窗下填充墙，在转角处设置构造柱，并增设水平配筋腰带 与两侧剪力墙端连接，构造柱配筋按框架柱构造要求 他山之石 ◆ 应避免将大梁穿过较大房间，住宅中严禁梁穿房间 ◆ 设有转角窗（阳台）的高层住宅剪力墙结构不宜再设置跃层单元 ◆ B 级高度和 9 级抗震的 A 级高度的高层建筑在角部剪力墙体上开设转角窗 （阳 台）应慎重，需进行专门研究
◆ 非抗震设计和 7、 9 度抗震设计的 A 级高度的高层建筑， 8、 在设置转角窗 （阳 台）时，宜如下处理 1. 转角处沿窗线设置挑梁并相交 2. 靠窗边的墙端暗柱配筋加强，尤其是箍筋加强，必要时暗柱可按约束边缘构 件配筋，或在建筑允许的情况下，靠窗边的墙端设端（壁）柱 3. 板内设斜向暗梁（或直接设斜向拉结筋），以连接窗边两墙体， 或在建筑允 许的情况下，直接设斜向连梁 4. 将该房间的楼板加厚，双向双层配筋加强 5. 转角窗窗下墙体设置构造柱，并增设水平配筋腰带与两侧构造柱连接 6. 窗边两道墙体应尽量避免一字形墙、短肢墙，并控制轴压比 ◆ 长宽比小于 2 的连梁的受剪承载力较低，宜避免采用 说明：除“他山之石”外，未注明之规定，均出自于《高规》
2.钢筋混凝土抗震墙的设计的体会
抗震墙广泛用于多层和高层钢筋混凝土房屋,2001 规范规定的 7 种现浇钢筋 混凝土结构房屋 中,除框架结构外，其余 6 种结构体系均与剪力墙有关，所以有 必要重点对剪力墙结构作一个重点研究. 在受力方面，因为剪力墙的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是高层结构的 位移限值。在地震作用下，其变形小，破坏程度低，可以设计成延性抗震墙，大 震时通过连梁和墙肢底部的塑性铰范围内的塑性变形，耗散地震能量，在与其他 结构共同工作的同时，能吸收大部分的能量，降低其他结构的抗震要求，在设防 较高的地区（8 度及区以上地区）优点更为突出。 抗震墙由墙肢和连梁两部分组成。设计时应遵循强墙弱梁；强剪若弯的原则。即 连梁的屈服先于墙肢；连梁和墙肢均应为弯曲屈服。 与 89 规范相比，2001 规 范在剪力墙抗震设计特别在抗震构造方面有比较大的变化。 主要包括： 1。底部加强区高度的变化 2．墙肢组合截面的弯矩。剪力设计值
和连梁组合的设计值 3．分布钢筋的最小配筋率 4．增加了剪力墙的轴压比的限值 5．将边缘构件分为约束边缘构件 和 构造边缘构件 两种边缘构件的构造不同， 加强了应加强的部位，放松了可放松的部位。使抗震墙的设计更具合理性
6． 2001 规范取消了 89 规范的“弱连梁”和 “小墙肢”的术语， 代之以“跨高比”和墙 肢长度和厚度的比值，应当说在概念上是没有区别，但 89 规范虽然对“弱连梁” 作了规定但在设计中难以确定社么是弱连梁 一． 抗震墙设计的一般要求 1. 抗震墙的布置原则： 作为主要的抗侧力构件，合理的布置是构建良好抗震性 能的基础。应遵循 “八字方针”即“对称 均匀 周边 连续”外，还须注意： a. 将长墙分成墙段 对于抗震墙结构和部分框支抗震墙结构，若内纵墙很长，且 连梁的跨高比小，刚度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，墙的剪切变形 较大，墙肢的破坏高度可能超过底部加强部位的高度，2001 规范规定（6。1。9。 1）将将长墙分成墙段，使墙的高宽比大于 2。墙段由墙肢和连梁组成。89 规范 也有相同的规定（第 6。1。13 条）区别在于：连梁。89 规范为弱连梁 2001 规 范为跨高比不小于 6 的连梁其目的是：设置刚度和承载力较小的连梁，在地震 作用下可能先破坏，屈服。使墙段成为抗侧力单元，且墙段以弯曲变形为主。 b. 避免墙肢长度突变 抗震墙和部分框支抗震墙结构的墙肢的截面长度，沿高度 不宜有突变，当抗震墙的洞口比较大时，以及一 二级抗震 墙的底部加强区，不 宜有错洞布置的剪力墙。 2．框支层墙体的布置： a. 对框支层刚度的要求 部分框支的抗震墙结构的框支层，抗震墙减少，侧向刚 度降低，在地震作用时有可能变形集中在框支层。框支层是使结构具有良好抗震 性能的关键部位。 对于矩形平面的部分框支的抗震墙结构为避免框支层成为薄弱
层或软弱层，2001 规范第 6。1。9。3 条规定：框支层的侧向刚度不应小于上 一层非框支层侧向刚度的 50%。（应该说规范的要求并不过分，设计时应尽量 避免这种对抗震极为不利的结构形式。与建筑师一起努力，为建造牢固的建筑产 品而共同奋斗） 新规范取消了原 89 规范对框支层落地剪力墙数量的规定， 从设 计上讲比原规范抽象但却更加合理，所以我建议：在平面布置时可以借用原规范 的数量控制作为直观的手段，然后进行量化计算。 c. 框支墙落地的间距不宜过大 框支层的水平地震剪力主要由落地剪力墙承担. 作用在紧邻框支层的上一层非落地剪力墙的水平力亦通过框支层楼板传到落地 墙，为保证楼板有足够大的平面内刚度（传
递水平力）2001 规范规定：落地墙 的最大水平间距不宜大于 24 米（第 6。1。9。3 条）取消了原“四开间”的含糊概 念。另外，新旧规范均对框支层楼板提出了具体的特殊规定（附录 E。1）希望 能引起设计者的高度重视。 d. 部分落地墙宜设计成筒体，以增加抗扭刚度和抗侧刚度 此条在实践中似较难 作到，但须与建筑专业很好协调的话，相信效果一定会很明显。 3．框架-抗震墙结构的抗震墙的布置： 框架-抗震墙结构在实际工程中运用最多 （对高层而言）布置要点是：位置和数量 抗震墙的数量以满足刚度即满足层件 位移限值为宜，位置相对灵活，但应符合规范第 6。1。8 和 6。1。5 条的规定 a. 沿房屋高度，抗震墙宜连续布置，宜全长贯通，避免切断，且洞口宜上下对 齐，避免墙肢长度的突变。对外墙而言较容易作到，这与上述的“八字方针”相统 一，内墙有时相对较困难。
b. 不宜开大洞口，避免削弱抗震墙的 刚度取消了 89 规范对洞口面积的限值的 规定，但在实际中对此条规定较难掌握，由此引起的争执亦屡见不鲜。 c. 洞边距柱柱端（注意：指距柱内侧）不小于 300。以保证柱作为边缘构件的 作用和约束边缘构件的长度。 d. 双向抗侧力的结构形式。且纵横墙宜相连，使彼此成为有翼缘的剪力墙 不但 可以增加刚度，同时还能有效地提高塑性变形的能力 e. 对于较长的房屋，不宜在房屋的端部设剪力墙 以避免温度应力对剪力墙的不 利影响。 f. 对于一 二级抗震墙 ，其连梁的跨高比不宜大于 5。且高度不小于 400。连梁 有较大的刚度，可保证墙体的整体性能良好并能增大耗能能力。 g. 柱中线与梁 墙中线不宜大于柱宽的 1/4。以减少地震作用对柱的扭转效应。 否则应通过加水平腋。加强柱内配箍率等方法加以弥补。 4．抗震墙及连梁的截面尺寸的有关规定： 新老规范基本相似，但具体数值并不 相同 主要包括：截面尺寸 最大剪压比 最小墙体厚度等 a. 最大剪压比限值：（89 规范无此条） 对剪跨比大于 2 的剪力墙和跨高比大 于 2。5 的连梁 剪压比不应大于 0。2 剪跨比小于 2 的剪力墙和跨高比小于 2。 5 的连梁剪压比不大于 0。15（第 6。2。9 条）原因是：剪跨比小的墙和跨高比 小的连梁其剪切变形较大，甚至以剪切变形为主，故对剪压比的要求应更严格一 些。 实验表明：剪压比超过一定值时，将过早出现斜向裂缝,增加在、水平筋和
箍筋的方法没有作用 ，在箍筋水平筋未屈服前混凝土即已在剪压的共同作用下 破碎。 合理的方法是：加大混凝土强度等级，加厚墙 梁 或加长墙的长度，但 不宜加高梁的高度 在计算墙肢的剪跨比时弯矩和
剪力均取地震作用下的效应组 合的计算值，当楼曾上下端计算弯矩不同时，取较大值（反弯点不在层高的 1/2 处或反弯点不在本层的楼层内时） b. 抗震墙的 最小厚度： 框架-剪力墙结构的 底部加强区不小于 200 且不小于 层高的 1/16（老规范无此条） 框架-剪力墙结构的 其他部位不小于 160 且不小 于层高的 1/20（老规范同） 框架-剪力墙结构的 墙的周边应设置梁或暗梁 端柱 组成边框。 其他结构的 一 二级不小于 160 且不小于层高的 1/20（ 其他结构 的 三四级不小于 140 且不小于层高的 1/25 其他结构的 一 二级底部加强区不 小于 200 且不小于层高的 1/16（无端柱或翼墙时 不小于层高的 1/12）。 200 1 规范对二级剪力墙的厚度比远规范严格；增加了四级抗震等级下剪力墙 的厚 度和一一 二级抗震墙底部加强区的墙厚的要求.
3.钢筋混凝土抗震墙的设计及新老规范的比较中的一些体会
钢筋混凝土抗震墙的设计及新老规范的比较中的一些体会 抗震墙广泛用于多层和高层钢筋混凝土房屋,2001 规范规定的 7 种现浇钢筋混凝 土结构房屋 中,除框架结构外，其余 6 种结构体系均与剪力墙有关，所以有必要重点对剪力 墙结构作一个重点研究. 在受力方面，因为剪力墙的刚度大，容易满足小震作用 下结构尤其是高层结构的位移限值。在地震作用下，其变形小，破坏程度低，可 以设计成延性抗震墙，大震时通过连梁和墙肢底部的塑性铰范围内的塑性变形， 耗散地震能量，在与其他结构共同工作的同时，能吸收大部分的能量，降低其他 结构的抗震要求，在设防较高的地区（8 度及区以上地区）优点更为突出。 抗震墙由墙肢和连梁两部分组成。设计时应遵循强墙弱梁；强剪若弯的原则。即 连梁的屈服先于墙肢；连梁和墙肢均应为弯曲屈服。 与 89 规范相比， 2001 规范在剪力墙抗震设计特别在抗震构造方面有比较大的变 化。主要包括： 1。底部加强区高度的变化 2．墙肢组合截面的弯矩。剪力设计值和连梁组合的设计值 3．分布钢筋的最小配筋率 4．增加了剪力墙的轴压比的限值 5．将边缘构件分为约束边缘构件 和 构造边缘构件 两种边缘构件的构造不同，
加强了应加强的部位，放松了可放松的部位。使抗震墙的设计更具合理性 6． 2001 规范取消了 89 规范的“弱连梁”和 “小墙肢”的术语， 代之以“跨高比”和墙 肢长度和厚度的比值，应当说在概念上是没有区别，但 89 规范虽然对“弱连梁” 作了规定但在设计中难以确定社么是弱连梁 一． 抗震墙设计的一般要求 1. 抗震墙的布置原则： 作为主要的抗侧力构件，合理的布置是构建良好抗震性能的基础。应遵循
“八字 方针”即“对称 均匀 周边 连续”外，还须注意： a. 将长墙分成墙段 对于抗震墙结构和部分框支抗震墙结构，若内纵墙很长，且连梁的跨高比小，刚 度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，墙的剪切变形较大，墙肢的破坏高 度可能超过底部加强部位的高度，2001 规范规定（6。1。9。1）将将长墙分成 墙段， 使墙的高宽比大于 2。 墙段由墙肢和连梁组成。 规范也有相同的规定 89 （第 6。1。13 条）区别在于：连梁。89 规范为弱连梁 2001 规范为跨高比不小于 6 的连梁其目的是：设置刚度和承载力较小的连梁，在地震作用下可能先破坏，屈 服。使墙段成为抗侧力单元，且墙段以弯曲变形为主。 b. 避免墙肢长度突变 抗震墙和部分框支抗震墙结构的墙肢的截面长度，沿高度不宜有突变，当抗震墙 的洞口比较大时， 以及一 二级抗震 墙的底部加强区， 不宜有错洞布置的剪力墙。
2．框支层墙体的布置： a. 对框支层刚度的要求 部分框支的抗震墙结构的框支层，抗震墙减少，侧向刚度降低，在地震作用时有 可能变形集中在框支层。框支层是使结构具有良好抗震性能的关键部位。对于矩 形平面的部分框支的抗震墙结构为避免框支层成为薄弱层或软弱层，2001 规范 第 6。1。9。3 条规定：框支层的侧向刚度不应小于上一层非框支层侧向刚度的 50%。 （应该说规范的要求并不过分，设计时应尽量避免这种对抗震极为不利的 结构形式。与建筑师一起努力，为建造牢固的建筑产品而共同奋斗） 新规范取 消了原 89 规范对框支层落地剪力墙数量的规定，从设计上讲比原规范抽象但却 更加合理，所以我建议：在平面布置时可以借用原规范的数量控制作为直观的手 段，然后进行量化计算。 c. 框支墙落地的间距不宜过大 框支层的水平地震剪力主要由落地剪力墙承担.作用在紧邻框支层的上一层非落 地剪力墙的水平力亦通过框支层楼板传到落地墙， 为保证楼板有足够大的平面内 刚度（传递水平力）2001 规范规定：落地墙的最大水平间距不宜大于 24 米（第 6。1。9。3 条）取消了原“四开间”的含糊概念。另外，新旧规范均对框支层楼板 提出了具体的特殊规定（附录 E。1）希望能引起设计者的高度重视。 d. 部分落地墙宜设计成筒体，以增加抗扭刚度和抗侧刚度
此条在实践中似较难作到，但须与建筑专业很好协调的话，相信效果一定会很明 显。 3．框架-抗震墙结构的抗震墙的布置： 框架-抗震墙结构在实际工程中运用最多（对高层而言）布置要点是：位置和数 量 抗震墙的数量以满足刚度即满足层件位移限值为宜，位置相对灵活，但应符合规 范第 6。
1。8 和 6。1。5 条的规定 a. 沿房屋高度，抗震墙宜连续布置，宜全长贯通，避免切断，且洞口宜上下对 齐，避免墙肢长度的突变。对外墙而言较容易作到，这与上述的“八字方针”相统 一，内墙有时相对较困难。 b. 不宜开大洞口，避免削弱抗震墙的 刚度取消了 89 规范对洞口面积的限值的 规定，但在实际中对此条规定较难掌握，由此引起的争执亦屡见不鲜。 c. 洞边距柱柱端（注意：指距柱内侧）不小于 300。以保证柱作为边缘构件的 作用和约束边缘构件的长度。 d. 双向抗侧力的结构形式。且纵横墙宜相连，使彼此成为有翼缘的剪力墙 不但 可以增加刚度，同时还能有效地提高塑性变形的能力 e. 对于较长的房屋，不宜在房屋的端部设剪力墙 以避免温度应力对剪力墙的不 利影响。 f. 对于一 二级抗震墙 ，其连梁的跨高比不宜大于 5。且高度不小于 400。连梁
有较大的刚度，可保证墙体的整体性能良好并能增大耗能能力。 g. 柱中线与梁 墙中线不宜大于柱宽的 1/4。以减少地震作用对柱的扭转效应。 否则应通过加水平腋。加强柱内配箍率等方法加以弥补。 4．抗震墙及连梁的截面尺寸的有关规定： 新老规范基本相似，但具体数值并不相同 主要包括：截面尺寸 最大剪压比 最小墙体厚度等 a. 最大剪压比限值：（89 规范无此条） 对剪跨比大于 2 的剪力墙和跨高比大于 2。5 的连梁 剪压比不应大于 0。2 剪跨 比小于 2 的剪力墙和跨高比小于 2。5 的连梁剪压比不大于 0。15（第 6。2。9 条）原因是：剪跨比小的墙和跨高比小的连梁其剪切变形较大，甚至以剪切变形 为主，故对剪压比的要求应更严格一些。 实验表明：剪压比超过一定值时，将过早出现斜向裂缝,增加在、水平筋和箍筋 的方法没有作用 ， 在箍筋水平筋未屈服前混凝土即已在剪压的共同作用下破碎。
合理的方法是：加大混凝土强度等级，加厚墙 梁 或加长墙的长度，但不宜加高 梁的高度 在计算墙肢的剪跨比时弯矩和剪力均取地震作用下的效应组合的计算值， 当楼曾 上下端计算弯矩不同时，取较大值（反弯点不在层高的 1/2 处或反弯点不在本层
的楼层内时） b. 抗震墙的 最小厚度： 框架-剪力墙结构的 底部加强区不小于 200 且不小于层高的 1/16（老规范无此 条） 框架-剪力墙结构的 其他部位不小于 160 且不小于层高的 1/20（老规范同） 框架-剪力墙结构的 墙的周边应设置梁或暗梁 端柱组成边框。 其他结构的 一 二级不小于 160 且不小于层高的 1/20（ 其他结构的 三四级不小于 140 且不小于层高的 1/25 其他结构的 一 二级底部加强区不小于 200 且不小于层高的 1/16（无端柱或翼 墙时 不
小于层高的 1/12）。 2001 规范对二级剪力墙的厚度比远规范严格；增加了四级抗震等级下剪力墙 的厚度和一一 二级抗震墙底部加强区的墙厚的要求.
4.剪力墙设计的几个问题
剪力墙设计的几个问题(一)
一.剪力墙设计中的基本概念 1．剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而 与柱的区别主要是其长度与厚度的比值，当比值小于或等于 4 时可按柱设计，当 墙肢长与肢宽之比略大于 4 或略小于 4 时可视为为异形柱， 按双向受压构件设计。
2．剪力墙结构中，墙是一平面构件，它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外， 还承担竖向压力；在轴力，弯矩，剪力的复合状态下工作，其受水平力作用下似 一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。 在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度 要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不 倒的要求：墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此注意尽量将剪力墙设计 成延性弯曲型。 3．实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙：整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨 式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂，当剪力墙墙肢较长时，在力 作用下法向应力呈线性分布，破坏形态似偏心受压柱，配筋应尽量将竖向钢筋布 置在墙肢两端；为防止剪切破坏，提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提 高或加大配筋率；为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长，以防止截面应力相 差过大。 联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙，但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多，墙 肢单独作用显著，连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。 壁式框架：当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢，构件形成两端带
有刚域的变截面杆件，在内力作用下许多墙肢将出现反弯点，墙已类似框架的受 力特点，因此计算和构造应按近似框架结构考虑。 综上所述，设计剪力墙时，应根据各型墙体的特点，不同的受力特征，墙体内力 分布状态并结合其破坏形态，合理地考虑设计配筋和构造措施。 4．墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏 压或偏拉进 行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。 当受较大集中荷载作用时再增加对局 部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度按以下情况取 其小值：即①剪力墙之间的间距；②门窗洞口之间的翼缘宽度；③墙肢总高度的 1/10；④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各 6 倍的长度。 5．为了保证墙体的稳定性及便于施工，使墙有较好的承载力和地震作用下耗散 能力
，规范要求一、二级抗震墙时墙的厚度应≥160mm，底部加强区宜≥200mm， 三、四级抗震等级时应≥140mm，竖向钢筋应尽量配置于约束边缘。 以上所述的剪力墙设计中的概念问题可能绝大部分设计人员都懂， 但实际应用到 工程设计中，施工图纸表达出来的东西有时则存在很大差别，追究原因，许多是 与具体的构造处理有关，因此造成墙的截面和配筋差别大不合理。 二.剪力墙的边缘构造 1．结构试验表明矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差；计算分 析表明增加墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性； 因此在矩形墙两端设约束
边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性， 还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提 高抗剪能力。从 89 规范开始在剪力墙中提出了暗柱、端柱、翼墙（柱）、转角 墙（柱），也就是目前规范中的约束边缘构件或构造边缘构件的抗震措施。 2．对规范的不同理解往往产生了五花八门的设计。有人将每一轴线的墙理解为 一片墙仅在端墙设暗柱，有人将凡是拐角或洞口边都设暗柱，而即使是公开发表 出版的权威参考书或设计手册对暗柱（翼墙柱）的截面取值也出现了以下三种不 同尺寸，因此造成配筋的差别很大，甚至相同的资料由于出版的时间不同，对规 范的理解也有所不同。 3．从 2002 年开始实施的建筑结构规范，根据结构类型及受力状况，对剪力墙 两端及洞口两侧的加强边缘， 按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线 及加强部位要求分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。 “抗规”GB50011-2001 规定抗震墙结构、部分框支抗震墙中落地剪力墙当一、二 级抗震时底部加强部位及相邻的上一层均应按要求设置约束边缘构件； 但对于一 般抗震墙结构（除部分框支墙外）当满足墙肢轴压比限值界线值时可按规定设置 构造边缘构件。 “抗规”未明确框架-剪力墙结构中的剪力墙需设置约束边缘构件时 抗震墙的抗震等级和轴压比界限值；但根据混凝土规范 11.7.14 条笔者理解框架 -剪力墙不受一、二抗震等级限制，凡底部加强区及其上一层当不满足轴压比限 界时则均应设约束边缘构件。综合分析“抗规”、“砼规”和“高规”设计约束边缘构件 时，框剪结构、框支结构、框筒结构的要求应严于一般剪力墙结构，因此规范要 求的条件也就多了一些，设计中应引起注意。由于各规范标准的的编写出版、发
布、实施的时间不同，加上编写人认识上的差别，各规范在一些条文内容上还存 在不协调和不一致的地方。在此必须指出设计中不但要复核短墙肢轴压比，也要 复核长墙肢的轴压比：抗震墙结构中，
当层数在 15 层以内时其墙肢轴压比一般 都小于 0.2，所以一般除 9 度地震区外，都可以不设约束边缘构件（高层底部加 强区除外），只需设计构造边缘构件，不少设计都忽视了这点，造成浪费。 (待续) 剪力墙设计的几个问题（二） （续接） 4． 规范标准之间矛盾问题举例 ①.GB50011-2001 第 6.4.7 条规定暗柱截面长度仅需满足 bw 及≥400mm，不要 求满足 lc/2,在翼墙（柱）中只要求满足壁柱≥300mm，不受墙厚 bw 的限制，而 与“砼规”的要求矛盾。笔者认为“抗规”GN50011 的规定比较合理；实际工程中按 现行规范要求需要设暗柱之处绝大部位为对门窗洞口边缘的加强， 其墙肢属于联 肢墙，非一字型矩形墙体，联肢墙连梁起耗散地震能量作用，受力状况和延性较 好，在整体受力时当洞口较小时，往往墙体显槽形截面，因此在剪力墙结构中除 设置角窗处外，暗柱截面尺寸不必过大；而翼墙（柱）处实际上只是建筑横墙肢 的端边缘，不属纵墙肢的端边缘，在纵向水平力作用下，纵向墙法向应力呈线性 分布， 纵墙肢受力似同偏压柱； 横纵交点处刚度， 约束性能好， 因此对于翼墙 （柱） 的截面取值也没必要过大；截面过大的暗柱和翼柱往往还容易形成连在一起，造 成纵墙竖向配筋增加过多。但转角墙（柱）则是剪力墙很重要的部位，必须严格
遵守规范的规定。 ②.构造边缘构件虽然“抗规”、“砼规”和“高规”都规定了配筋要求，但比较三本标 准所给出的配筋要求的表格中的内容则是矛盾的，是不协调的；笔者认为“砼规” GB50010-2002 表 11.7.16 的要求比较合理。而“抗规”和“高规”表中的配筋要求 是不够合理或是不够严密的。还应指出三本规范中所给出的纵向构造筋的数量 4 根或 6 根是不实际的；例如对于转角墙（柱）的纵向筋数量，由于墙纵向筋的间 距不宜大于 300，又受墙厚限制，角柱的最小的纵向筋应为 8 根，当墙厚≥300 时则最少需要 12 根，不会出现 4 根或 6 根的情况。 三．剪力墙结构的厚度和配筋问题 1． 根据抗震规范 6.1.2 条规定，8 度地震区剪力墙结构的抗震等级至少应为二 级；按 6.4.1 条要求剪力墙底部加强部位墙厚一、二级抗震等级时不宜小于 200 mm，且不小于层高的 1/16，其他部位不小于 160mm，当墙端头无翼墙或暗柱 时不应小于层高的 1/12。以上规定目的是为防止因墙体平面外刚度过小，稳定 性差，容易在偏心荷载作用下压屈失稳，但这些规定对于八度地震区的多层及低 高层剪力墙结构显得不够合理。例如 5~15 层的剪力墙结构，一般墙肢在重力荷 载代表值作用下轴压比都小于 0.2，电算结果墙体往往只需要构造配筋
，但只因 底部功能要求 3.9m 层高，墙厚就得 240mm,若业主要求室内视野开阔，不设外 纵墙，横墙朝外端头不允许带翼墙或端柱时，当层高 3>5~4.2m 时，则墙厚需要 320~350mm,显然不合理。所以像这样的特殊情况的低多层建筑不应要求死扣规 范，而通过采用概念设计分析，控制墙肢轴压比，进行墙体截面条件、强度和稳
定性验算并在构造上适当加强暗柱或配筋，保证其整体性连接等措施，是可以使 墙厚减小的。 2． 墙体的配筋率，目前在“砼规”11.7.11 条文强制规定在一、二、三级抗震等 级的剪力墙中，竖向和水平分布筋的最小配筋率均不应小于 0.25%;部分框支剪 力墙底部加强部位的配筋率不应小于 0.3%;这配筋率比其在 80 年代前的配筋率). 07~0.1%要大多了，和国外的配筋率 0.1~0.25%的高者基本接轨，这在高层或者 较长的剪力墙结构中应该是合理的，但对于低矮、短小的剪力墙值得探讨。 墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏， 同 时起到抵抗温度应力防止砼出现裂缝， 设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配 筋宜适当增加，特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对 于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。 墙的竖向钢筋主要起抗弯作用， 目前在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构 造配筋； 但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中 的钢筋，笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的钢筋，墙肢的竖向配筋 原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距≦300mm，也应该 注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度，对抗震不利。 四．剪力墙结构的超长问题 1. 混凝土规范 9.1.1 条规定现浇混凝土剪力墙结构的温度伸缩缝最大间距当在 室内或土中时为 45m，露天时为 30m;而现浇框架剪力墙或框架核心筒结构的伸 缩缝间距可取 45~55m.规范的这一规定显然与现今建筑的体量越来越大但功能
又要求不设缝发生矛盾；因此目前许多工程中的伸缩缝间距都突破了规范的规 定，也造成了设计人员在设计中遇到超长结构时的胆量越来越大。笔者认为今后 当剪力墙结构超长时，应该慎重处理为好，过长时应该尽量设置温度伸缩缝，宜 较严格遵守规范规定的限值，理由如下： ①． 剪力墙结构刚度大，受温差影响大，混凝土的收缩、徐变产生的变形大， 墙体对楼面、屋面产生的约束也大；当结构发生收缩变形时比其他结构易出现裂 缝。一些未超长的剪力墙结构产生墙体或楼面裂缝，其主要原因就在此。 ②． 剪力墙结构多用于
商品住房和公寓，使用状况复杂，一旦私人购买的房子 出现裂缝，虽然没有安全问题，但处理起来问题多，难度大，社会影响大。 ③． 混凝土结构受温度或收缩徐变的影响与众多因素有关；而体型庞大的剪力 墙房屋往往形状复杂，混凝土收缩大，约束应力积聚也大，施工工艺及管理也难 控制，环境影响使用变化难于判断，因此更难于解决混凝土收缩变形时，在受约 束条件下引起拉应力而保证不出现裂缝。 ④． 目前混凝土的收缩量不断增大， 已由 80 年代的一般收缩量 300με 上升到 4 00με 以上，因此使混凝土用量大的剪力墙产生裂缝的因素在增大。 ⑤． 目前随着市场形势的变化，大部分工程要赶工加班，质量难保证，为赶工 混凝土中水泥用量普遍增大， 使混凝土收缩量增大， 加上由于混凝土强度的提高， 使弹性模量增加将引起更大的约束拉应力产生，使结构出现裂缝的因素增多。 ⑥． 普遍使用商品混凝土泵送施工，为了泵送，增大水泥用量，减少了中粗骨 料含量和骨料粒径， 加上泵送混凝土配合比和施工送料时的不良因素影响等都加
大了结构收缩量，增加产生裂缝的因素。 综上所述， 今后在处理超长结构时， 特别是处理超长的剪力墙结构时要特别慎重； 当发生实在由于建筑使用功能要求不允许超长建筑设永久缝时， 建议采用对结构 施加预应力的方法并结合采用设计构造措施、施工措施共同给予处理 剪力墙设计的几个问题（三） （续接） 与剪力墙相连的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小，截面大，与连梁相连的墙体 刚度又很大等特点。因此，高层建筑在水平力作用下，连梁的内力往往很大。设 计时，即使采取了降低连梁内力的各种措施，如：加大剪力墙的洞口宽度；在连 梁中部开水平缝，在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减，对局部内力过大层 的连梁内力进行调整等，仍无法使连梁的截面设计符合要求。由于设计规范对此 没有明确规定，因此，设计时感到无所适丛。而设计、构造不当将会造成结构在 抵抗水平力时的强度、刚度不符合要求，进而影响承受竖向荷载的能力。本文将 讨论高层建筑剪力墙中连梁设计的几个问题，并提出相应的建议。对于一端与墙 相连，一端与框架柱相连的梁，可以看成是连梁的一个特例。 一．联肢墙在水平力作用下的破坏机制 高层建筑联肢墙在水平力作用下的破坏分为脆性破坏（即剪切破坏）和延性破坏 （即弯曲破坏）两种。联肢墙的脆性破坏又可分为两种情况。一种是脆性破坏发 生于墙肢。墙肢由于抗剪能力不够而发生剪切破坏，会使剪力墙很快丧失承载能 力。造成
结构的突然倒塌。这是设计所应该绝对避免的。抗震规范里规定了抗震
墙截面的剪压比限值和抗震等级为一、 二级时抗震墙底部加强部位剪力设计值的 放大系数，就是为了防止剪力墙早于弯曲破坏而发生剪切破坏。脆性破坏的第二 种情况是连梁发生剪切破坏。 连梁发生剪切破坏会使联肢墙各墙肢丧失连梁对墙 肢的约束作用。在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，联肢墙的各墙肢将成为 单片的独立墙，这会使结构的侧向刚度大大降低，墙肢弯矩 j 加大。抗震规范里 规定了连梁截面的剪压比限值和抗震等级为一、 二级时连梁端部剪力设计值的调 整系数，也是为了防止连梁早于弯曲破坏发生剪切破坏。但是，和第一种墙肢发 生剪切破坏相比，连梁发生剪切破坏时结构尚未丧失承载能力，在墙肢破坏前， 只要所考虑的连梁不承担较大的竖向荷载，还不会造成结构的倒塌。 剪力墙的延性破坏也可分为两种情况。一种是连梁不屈服，墙肢首先发生弯曲破 坏，这种墙在破坏时的极限变形较小。因此，对有抗震设防要求的建筑来说，它 虽然是一种延性破坏，但吸收地震能量的能力是较低的。设计中应避免这种情况 的发生。延性破坏的第二种是连梁先屈服，最后是墙肢的屈服。当连梁有足够的 延性时，它能通过塑性铰的变形吸收大量的地震能量。同时，通过塑性铰仍能继 续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使联肢墙保持足够的刚度和强 度。这是设计时应首先考虑做到的。为了保证联肢墙的延性要求，对连梁的延性 要求是非常高的。因此，在设计高层建筑剪力墙时，必须十分注意保证连梁的延 性要求。 以上主要从抗震的角度分析了联肢墙的破坏机制。对于非抗震的情况，水平作用 力主要是风荷载。风荷载是一种实实在在的荷载，不能通过结构的塑性变形来减 少风荷载。但可以通过结构的塑性变形将荷载分布到其他尚未屈服的构件。通过
内力重分布提高结构的整体承载能力， 避免由于个别构件的破坏造成整个结构丧 失承载能力。因此，以上关于联肢墙破坏机制的讨论在非抗震设计中是同样有意 义的。
5.异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题
异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题 肖常安 1，谌维义 2 (1.贵州工业大学土建学院 550003；2.贵阳市建一公司一处 550002) 摘 要：对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题，如计算方法、异形柱受 力性能及其轴压比控制、 短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱等进行探 讨，提出建议，供结构设计人员参考。 关键词：异形柱；短肢剪力墙；结构设计 中图分类号
：TU398.1；TU973.23 文献标识码：A 现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露 梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得
到了推广应用。 目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条 款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需 要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。 本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨，提出个人看 法，供结构设计人员参考。 1 异形柱结构型式及其计算 异形柱结构型式有异形柱框架结构、 异形柱框架—剪力墙结构和异形柱框架—核 心筒结构。 异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异 形柱截面不对称， 在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容 忽视。因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计 算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异 形柱按剪力墙建模计算。 当采用不具有异形柱单元的空间分析程序（如 TBSA 5.0）计算异形柱结构时， 可按薄壁杆件模型进行内力分析。 对异形柱框架结构，一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。当 刚度相等时，矩形柱比异形柱的截面面积大。一般，比值（A 矩／A 异）约在 1. 10-1.30 之间［1］。因此，用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用
于异形柱， 建议用比值 （A 矩／A 异） 对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。
对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，由于异形柱分担的水平剪力很小，由此 产生的翘曲应力基本可以忽略，为简化计算，可按面积等效或刚度等效折算成普 通框架—剪力墙（或核心筒）结构进行内力与位移分析。按面积等效更能反映异 形柱轴压比的情况，且面积等效计算更为简便。但应注意，按面积等效计算时， 须同时满足下面两式： ----------------(1)A 矩=A 异；(2)| b/h=(Ix 异／Iy 异) 式中，A 矩、A 异——分别为矩形柱和异形柱的截面面积； b、h——分别为矩形截面的宽和高； Ix 异 、Iy 异——分别为异形柱截面 x、y 向的主形心惯性矩。 一般，按面积等效计算时，矩形柱的惯性矩比异形柱的小。但对有剪力墙（或核 心筒）的异形柱结构，计算分析表明［2］，按面积等效与按刚度等效的计算结 果是接近的。 异形柱的截面设计，可根据上述方法得出的内力，采用适合异形柱截面受力特性 的截面计算方法进行配筋计算。 2 短肢剪力墙结
构及其计算
短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋 方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在 TAT、TBSA 中，只需按剪力墙输入 即可，而且 TAT、TBSA 更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA 所用的 计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有６个自 由度，墙视为薄壁杆件，每端有７个自由度（多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵 轴的导数），考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形 成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适 用于各种平面布置，未知量少，精度较高。但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较 为低宽、结构布置复杂（如有转换层）时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理 论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构 由于肢长较短（一般为墙厚的５-８倍），本身较高细，更接近于杆件性能，所 以，用 TAT、TBSA 计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。
对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少 部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄 壁杆件的连接处是点连接， 所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力 的正确传递。因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件（如 SATWE）进行计算。当然，从整体上的内力（特别是下部支承柱的内力）分布 情况来看，如果将剪力墙加以适当的处理，还是可以用 TAT、TBSA 对结构进行 整体计算的［3］。
3 异形柱的受力性能及其轴压比控制 天津大学的试验研究结果表明［4］：异形柱的延性比普通矩形柱的差。轴压比、 高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因 素。 异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各 肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂 缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱 降低。 作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，同时避免高长比小于４（短 柱）。控制柱截面轴压比的目的，在于要求柱应具有足够大的截面尺寸，以防止 出现小偏压破坏，提高柱的变形能力，满足抗震要求。广东《规程》按建筑抗震 设计规范（GBJ11—89）中所规定的柱子轴压比降低 0.05 取用（按截面的实际 面积计算）；天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直
径之比、箍筋直径及抗震等 级共同确定，其要求比广东《规程》严格，例如，对 s/d＝５、４（即箍筋间距 s＝100mm，纵筋直径 d 分别为 20mm、25mm 的情况），箍筋直径 dv＝8mm， 抗震等级为三级的 L 形截面，其轴压比限值分别为 0.60，0.65。异形柱是从短 肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件，柱肢截面的肢厚比（即肢长／肢宽）不大于 ４。《高规》（JGJ3—91）第 5.3.4 条，“抗震设计时，小墙肢的截面高度不宜 小于 3bw”，“一、二级剪力墙的小墙肢，其轴压比不宜大于 0.6”。根据上述分析， 为便于应用，建议在６度设防区，对于异形柱框架结构，L 形截面柱的轴压比不
应超过 0.6（按截面的实际面积计算，下同），T 形截面柱的的轴压比不应超过 0.65，十字形截面柱的轴压比不应超过 0.8；对于异形柱框架—剪力墙（或核心 筒）结构，由于框架是第二道抗震防线，所以框架柱的轴压比限值可放宽到 0.6 5（L 形）、0.70（T 形）、0.90（＋字形），但对于转换层下的支承柱，其轴压 比仍不应超过 0.60。 短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽量避免出现短柱。根据 高长比不宜小于４，在梁高为 600mm 的前提下，当标准层层高为 3.0m 时，异 形柱的最大肢长可为 600mm；底层层高为 4.2m 时，肢长可为 900mm。 4 短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱 在现代高层住宅的地下室和下部几层，由于停车和商业用房需较大空间，就得通 过转换层来实现。在短肢剪力墙结构中，一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和 一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。 据研究表明［5］，“框支剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移 角及内力分布急剧突变， 内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实 现；转换层下部的„框支‟结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏。 这种结构体系不利于抗震。高烈度区（９度及９度以上）不应采用；８度区可以 采用， 但应限制转换层设置高度， 可考虑不宜超过３层； ７度区可适当放宽限制。 ” 因此， 建议在６度抗震设防区， 短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过５层， 避免高位转换。转换层上下的层刚度比 γ 宜接近１，不宜超过２。转换层位置较 高时，宜同时控制转换层下部“框支”结构的等效刚度（即考虑弯曲剪切和轴向变
形的综合刚度），使 EgJg 与 EcJc 接近。EgJg 为剪力墙结构的等效刚度，剪力 墙结构高度取框支层的总高度，其平面和层高与转换层上部的剪力墙结构相同； EcJc 为转换层下部“框支”结构的等效刚度。研究表明［5］，“控制转换层下部„
框 支‟结构的等效刚度对于减少转换层附近的层间位移角和内力突变是十分必要 的，效果也很显著。” 规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。框支剪力墙结构当 转换层位置较高时，如何定义框支柱，涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原 理， 局部处理的影响只限于局部范围， 所以当转换层位置较高 （如高位转换） 时， 除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架 结构基本一样，不必按框支柱处理。文献［６］计算了两个 28 层的结构，一为 内筒外框架结构，一为内筒外框支结构，转换层设在 18 层。计算结果表明，转 换层下二层的内力影响很大，下三层的内力误差最大为 15%，下五层的内力已 比较接近 （最大误差小于 10%） ,下八层的内力已基本一样 （最大误差小于 5%） 。 这说明框支柱只需在五层范围内加以考虑，其它层的柱子按普通框架柱处理即 可。 因此， 建议当转换层位置不超过五层时， 转换层下的各层柱均按框支柱处理； 当转换层位置超过五层时，转换层下相邻的五层柱按框支柱处理，而其它层的柱 按普通框架柱处理。由于高位转换对抗震不利，所以结构设计中应尽量避免高位 转换。 5 短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计 振动台模拟地震试验结果表明［7］，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外
围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应，建筑平 面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以 整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢，截面面积小且承受较大的竖向荷载，破 坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度 相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。因此，在短肢剪力墙结构设计中，对 这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。例如，短肢剪力墙在平面上 分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近，以减小扭转效应；适当 增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度（宜取 250mm，对底部外围的小墙肢 根据需要可取用 300mm），加强墙肢端部的暗柱配筋，严格控制墙肢截面的轴 压比不超过 0.6， 以提高墙肢的承载力和延性； 高层结构中连梁是一个耗能构件， 连梁的剪切破坏会使结构的延性降低， 对抗震不利， 设计时应注意对连梁进行“强 剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏；短肢剪力墙宜在两个方向 均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免采用“一”字形墙肢；短肢剪 力墙底部加强部位的配
筋应符合规范要求；等。