剪力墙结构简介

剪力墙简介剪力墙的概念层数很多的框架，意味着房屋的高宽比很大。这时，水平荷载对框架的威胁很严重不仅使到框架的弯矩会强大，而且，柱子负担的轴向力和剪力也很大，尤其是底层柱子的轴向力和剪力更是大得惊人。从力的平衡关系看，因为房屋很高．水平荷载产生的倾覆力偶将很大，柱子要抵抗这个倾覆力偶就很吃力。柱子以很有限的截面尺才去承担那么大的轴向力和剪力就显得不容易对付。剪力墙结构体系的类型、特点和适用范围剪力墙结构体系的类型：（纯）剪力墙结构框架-剪力墙结构框支剪力墙结构筒体结构剪力墙结构•1、概念•利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构。(2）双肢剪力墙剪力墙的分类按剪力墙的整体性(墙体开洞大小)分(3)联肢剪力墙（4）壁式框架剪力墙的分类按剪力墙的整体性(墙体开洞大小)分剪力墙开洞面积很大，连系梁和墙肢的刚度均比较小，整个剪力墙的受力与变形接近于框架，几乎每层墙肢均有一个反弯点，这类剪力墙称为壁式框架。剪力墙的分类按剪力墙的整体性(墙体开洞大小)分(5)框支剪力墙(6)错洞剪力墙剪力墙的分类按剪力墙的整体性(墙体开洞大小)分带小墙肢的剪力墙为满足底部大空间的建筑要求，可将底部剪力墙改为框架，常称为底部大空间剪力墙结构。图为大连市友好广场高层住宅的结构布置，该建筑为15层，采用大模板施工。剪力墙的分类剪力墙的特点剪力墙结构体系的优点：结构整体性强．抗侧刚度大，侧向变形小，在承载力方面的要求易得到满足，适于建造较高的建筑。集承重、抗风、抗震、围护与分隔为一体，经济合理地利用了结构材料；抗震性能好，具有承受强烈地层裂而不倒的良好性能；用钢量较省；与框架结构体系相比．施工相对简便与快速。剪力墙结构的变形特征自底层向上，位移增量越来越大，与悬臂梁的弯曲变形曲线类似。故称“弯曲型”剪力墙弯、剪变形特点•４.适用范围：•房屋刚度比框架-剪力墙体系更好，适用的层数更高，层数超过25层的房屋宜采用全部剪力墙结构•理论上可达100~150层，但墙体太厚，不经济，以40层以下为宜•全剪力墙的高宽比不宜大于6框支剪力墙结构•底层作商店或停车场而需要大空间的旅馆或住宅框支剪力墙结构缺点：房屋刚度突变避免房屋刚度突变的措施•1。把框架层扩展到2~3层，层高逐渐变化，使刚度逐渐减弱而避免突变•2。在框架的最上面一层设置设备层，作为刚度的过渡层•3。尽可能把一部分剪力墙伸到底层以加强整个房屋的刚度结构转换层：主要是指在整个建筑结构体系中，合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系。作用：过渡，改变下方楼层柱子的排列，或者过渡上下层剪力墙的不同位置，以此获得特别的楼层柱网－－创造大空间并将上部荷载传递到下面相对少而大的几根柱或几片墙上框支剪力墙结构框支剪力墙结构震害特点由于底层的竖向荷载和水平荷载全部由底层框架来承受，其主要特点是侧向刚度在底层楼盖处发生突变。从已有的框支剪力墙震害资料表明：这种结构在地震作用下往往由于从上别下刚度突变，底层框架刚度太弱、强度不足、侧移过大、延性不足而出现破坏，甚至导致结构倒塌，这类结构的震害足严重的。设计中应注意的问题：（1）框支墙与落地墙的比例。在地震区，一般要限制框支墙的总榀数不超过全部横墙榀数的50％，也就是说．框支墙占墙体的比例宜控制在l／2以内。（2）增加落地剪力墙的厚度(但不宜超过原墙厚的2倍)，提高落地前力墙与框架柱的强度等级，减少洞口尺寸，控制落地剪力墙的间距不宜大于建筑物宽度的2.5倍；把落地剪力墙组合布置成筒状或工字形等来增加结构底部的总抗侧刚度。框支剪力墙结构震害特点设计中应注意的问题：（3）避免在框支楼盖顶处发生刚度急剧突变，为了保证刚度的变化能顺利地传递和转变．必须对框支楼盖层的设计作特殊的要求，如板厚不宜小于180mm，采用现浇钢筋混凝土且强度等级不宜低于C30，并应采用双向上下配筋、配筋率不宜低于0.25％；楼板的外侧边可利用纵向框架梁或底层外纵墙加强。楼板开洞位置距外侧边应尽量远一些，在框支墙部位楼板则不宜开洞。(4)根据建筑使用功能，也可将底层框架扩展为2—3层．刚度随层高逐渐变化，使刚度逐渐减弱而避免突变。(5)在框架的最上面一层设置设备层，作为刚度的过渡层(即转换层)，使结构转换层上下刚度较为接近。(6)框支梁、柱截面的确定。框架梁柱是底部大空间部分的重要支承，它主要承受垂直荷载及地震倾覆力矩、其断面尺寸要通过内力分析，从结构强度、稳定和变形等方面确定。框架梁高度一般可取（1／6—1／8）梁跨，框架柱截面应符合轴压比N/fcbh，N为地震力及竖向荷载作用组合的计算轴力，fc为柱混凝土轴心受压设计强度框支剪力墙结构震害特点其他在结构上还有若干措施，如在剪力墙肢端增设暗柱，以及规定一些最小配筋率及搭接长度等，其结构加强措施视具体情况酌情处理和采用。综上所述，框支剪力墙在竖向布置时为防止刚度突变应采取各种措施，使其大空间底层的层刚度变化率r接近于1，不宜大于2；不宜在地震区单独使用框支剪力墙结构，即需要时可采取框支剪力墙与落地剪力墙协同工作结构体系跳层剪力墙结构大间距剪力墙体系（住宅）上海仙霞村点式住宅大间距方案：墙体长度由242m减少到174m。板厚120mm增到140mm。24层住宅每栋节约造价：45万元。抗震性能加强。大小间距墙体方案的地震反应比较框架-剪力墙结构１概念：在框架体系的房屋中设置一些剪力墙来代替部分框架２特点：以框架结构为主，以剪力墙为辅助补救框架结构的不足的半刚性结构。剪力墙：承担大部分的水平荷载，框架：以负担竖向荷载为主受力变形特点框架－剪力墙结构的类型框架－剪力墙结构适用范围：１５～２５层，H/B不宜大于4~5•适用范围：•25层以下的房屋，最高不宜超过30层•地震区的五层以上的工业厂房•由于剪力墙的存在，一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性，这种体系用于旅馆、公寓、住宅等建筑最为适宜框架－剪力墙结构的类型结构体系选择•主要考虑因素•建筑物高度----结构抗侧刚度与抗震性能•建筑物用途----建筑平面布置，空间利用要求•高层的控制因素•水平荷载和刚度而不是竖向荷载和强度•抗侧移能力•砖混结构－框架结构－框剪结构－剪力墙结构－框筒结构－筒中筒结构－成束筒结构－巨型框架结构•框架结构—15层以下（最经济为10层）•框架-剪力墙结构—30层以下（最适宜为11~25层）•剪力墙结构--40层以下（最适宜为16~40层）•框筒结构—30层以下•筒中筒结构—30层以上的超高层各种结构体系的适用层数房屋适用的最大高度与结构体系房屋类型与结构体系•结构要求：–剪力墙面积符合刚度要求–刚度中心与几何中心尽量符合–同时纵向与横向刚度增强•建筑要求：–利用山墙、电梯井、楼体井周围墙体作剪力墙–剪力墙体与框架轴线复合剪力墙布置考虑结构、建筑需求剪力墙的形状和位置剪力墙的形状•剪力墙对水平荷载的反应与其形状有关•开口的—1型、L型、Z型、槽型、I型、T型•封闭的—方形、三角形、圆形剪力墙的抗侧力效果与剪力墙的形状和位置有关剪力墙的布置原则(1)剪力墙在平面上应沿建筑物主轴方向布置当建筑物为矩形、T形和L形平面时，剪力墙应沿两个主轴方向布置；建筑物为△形、Y形、十字形平面时，剪力墙应沿三个或四个主轴方向布置，○形平面，则沿径向布置成辐射状剪力墙的布置原则（2)剪力墙片应尽量对直拉通，否则不能视为整体墙片。但当两道墙错开距离d＜3bw(bw为墙厚度）时；或当墙体在平面上为转折形状，其转角a＜15度时才可近似当作整体平面剪力墙对待。剪力墙的布置原则(3)剪力墙结构的平面形状力求简单、规则对称，墙体布置力求均匀，使质量中心与刚度中心尽量接近。(4)剪力墙结构应尽量避免竖向刚度突变，墙体沿竖向宜贯通全高，墙厚度沿坚向宜逐渐减薄，在同结构单元内宜避免错层及局部夹层。(5)全剪力墙体系从剪力墙布置均衡来考虑，在民用建筑中，一般横墙短而数量多，纵墙长而数量少因此，纵横向剪力墙的布置需适应这个特点。横向剪力墙的问距，从经济考虑，不宜太密，一般不小于6—8m纵向剪力墙一般设为二道、二道半、三道或四道剪力墙的布置原则对抗震要求的建筑，应避免抗震性能不良的鱼骨式的平面布置当建筑平面形状任意时，在受力复杂处，剪力墙应适当加密鱼骨式剪力墙平面布置图在受力复杂处加密剪力墙剪力墙的布置原则（8）剪力墙宜设于建筑物两端、楼梯间、电梯间及平面刚度有变化处，同时以能纵横向相互连在一起为有利，这样，对增大剪力墙刚度很有好处。(9)剪力地的平面布置有两种力案横墙承重方案：横墙间距即为楼板的跨度．通常剪力墙的间距为6—8m较为经济。纵横墙共同承重方案：楼板支承在进深大梁和横向剪力墙上，而大梁又捆置在纵墙上，形成纵横墙共同承重方案。在实际工程中以横墙承重方案居多数，有时也采用纵横墙共同承重的结构方案。剪力墙的布置原则(10)当建筑使用功能要求有底层大空间时，可以使用框支剪力墙，但一般均应有落地剪力墙协同工作。(11)框支剪力墙与落地剪力墙协同工作体系中，以最常见的矩形建筑平面为例，落地横向剪力墙数量占全部横向剪力墙数量之百分比率：非抗震设计时不少于30％，抗震设计时不少于50％。(12)落地剪力墙的间距L应满足的条件非抗震设计时：L＜3B，L＜36m(B为楼面觅度)抗震设计时：L＜2B．L＜24m(底部为1—2层框支层时)(13)上下剪力墙的刚度比r宜尽量接近于1。非抗震设计时，r不应大于3，抗震设汁时，r不应大于2。(14)框支剪力墙托梁上方的一层墙体不宜设置边门洞，旦不得在中柱上方设门洞。落地剪力墙尽量少开窗洞，若必需开洞时立布置在墙体的中部.（15）转换层楼板混凝土强度等级不宜低于C30，并应采用双向上下层配筋。楼板开洞位置尽可能远离外侧边，大空间部分的楼板不宜开洞，与转换层相邻的楼板也应适当加强。(16)框支梁、柱截面尺寸框支梁宽度不宜小于上层墙体厚度的2倍，且小于400mm。框支梁高度：当进行抗震设计时不应小于跨度的1／6；进行非抗震设计时小应小于跨度的1／8，也可采用加腋梁。框支柱的截面宽度宜与粱宽相等，也可比梁宽度大50；非抗震设计时框支柱的截面宽度不宜小于400mm，框支柱截面高度不宜小于梁跨度的1/15；进行抗震设计时框支柱的截面宽度不宜小于450mm，框支柱截面高度不宜小于梁跨度的1／12，柱净高与截面长边尺寸之比宜大4剪力墙的布置原则剪力墙的布置原则(17)框支梁、柱的混凝土等级均不应低于C30。(18)对于底层大空间，上层鱼骨式剪力墙结构，当建筑总高度不超过50m，抗震烈度为7—8度时，纵横方向的落地剪力墙与框支剪力墙宜采用图所示的平面布置方式。图(a)表示在一个结构单元(—般不宜超过60m)中．落地剪力墙纵横向集中为筒体，布置在结构单元的两端；图(b)表示当结构单元较长时，可在中部加一道落地剪力墙．如结构单元再加长时，如图所示那样．在中间设一个落地筒体。框-剪体系的剪力墙布置•剪力墙数量以满足位移限制为宜,剪力墙数量约5~12cm/m2建筑面积•剪力墙的布置及间距将剪力墙分散一些，当做成单片墙时，不宜少于3道，最好是做成筒体形状•剪力墙间距不宜过大：现浇楼板，剪力墙间距L=4B预制楼板，剪力墙间距L=2.5B为什么剪力墙间距不宜过大？•（4）在两片剪力墙（或两筒体）之间布置框架时，楼盖必须有足够的平面内刚度，才能将水平剪力传递到两端的剪力墙上去，发挥剪力墙为主要抗侧力结构的作用。•一般现浇钢筋混凝土楼盖L／B不能大于4.0；•装配式钢筋混凝土楼盖L／B不能大于3.0；框-剪体系的剪力墙布置•为了保证楼板刚度，剪力墙间距不宜过大，否则，在水平荷载作用下，楼板会在自身平面内发生弯曲和剪切变形，使框架承担的实际水平荷载比计算的大柱网和剪力墙任意布置•房屋平面形状任意时，剪力墙和柱网就不能采用正交布置•柱网和剪力墙任意布置时，剪力墙布置应注意以下几点：•（1）横向剪力墙应布置在平面形状或刚度变化处以及靠近房屋区段的两端柱网和剪力墙任意布置•（2）纵向剪力墙如布置在较长房屋的两端且相距较远时，应进行温度应力验算，并采取设置施工缝等措施，以减少温度和