浅谈空心剪力墙的构造设计

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　　摘要：钢筋混凝土空心剪力墙结构是在墙体改革中提出的一种新型抗震、节能承重结构。将这种墙体用于多层及高层的住宅，可以减轻房屋自重，合理调整结构抗侧刚度，减少地震作用，达到节土、节能及节省开支的效果。
　　关键词：剪力墙 构造措施
　　1、引言
　　目前，西方发达国家及日本己基本不使用粘土砖，而使用新型的墙体材料。对于可用于剪力墙结构的承重墙体，材料有改良砖、砌块、墙板、复合墙体等四类。用于承重的墙板，大多以混凝士与保温材料来复合，混凝土多采用轻质高强的轻骨料混凝土。较成熟的承重墙板有泡沫塑料与混凝土的复合板、陶粒混凝土复合外墙板等。为了要得到一个受力良好的结构，除了必须满足计算要求以外，还应当遵循一定的构造要求。对于双肢剪力墙结构的抗震设计，重点应在于保护墙肢不倒，而墙肢不倒的关键则在于提高连梁和墙肢底部的塑性变形能力。墙肢底部的屈服应在连梁屈服之后，同时连梁的屈服也不是同步一次性的，而应该是分期屈服，这些要求都可以通过在各层连梁根部和墙肢底部采取一定的延性构造措施来保证。
　　2、国内的住宅结构体系
　　2.1 全现浇钢筋混凝土结构体系
　　所有剪力墙全部采用大模板施工工艺，确保清水混凝土，拆模后不再抹灰。彻底摆脱了砌筑、抹灰等笨重体力劳动，加快了整个工程的施工速度；钢筋混凝土外墙采用外保温，节能效果比内保温好，还可增大建筑面积；可设计为大开间灵活隔断；有利于抗震。
　　2.2 “外砌内浇”剪力墙结构体系
　　外墙采用砌体，内墙采用混凝土墙，造价较低。外墙可用加气块、混凝上空心小型砌块或粘土多孔砖。但砌块内外两侧都要抹灰，还不能彻底摆脱砌筑、抹灰等笨重体力劳动和一些落后工艺。
　　2.3“外挂内浇”剪力墙结构体系
　　内墙均采用钢筋混凝土剪力墙大模板施工工艺，外墙采用预制夹芯保温板，要求两面均为光面，不再抹灰。其优点是彻底摆脱了砌筑、抹灰的落后工艺和笨重体力劳动。但这类体系要重视外墙板与结构的连结技术和工艺，这也给该体系的推广娜增加了一定的困难。
　　2.4钢筋混凝土框架结构
　　“框架轻板”是多层住宅的一种体系，其外墙及内隔墙均采用预制轻型墙板。其优点是隔断及户型设计灵活，有利于彻底摆脱砌筑抹灰等笨重体力劳动和落后工艺，但涉及到各地区的经济条件及实际情况，要因地制宜。
　　2.5钢结构体系
　　近年来有些地区在搞轻钢结构住宅体系，且用钢量增加并不太多，具有布置灵活，抗震性能好等优点，但造价要高一些，工艺也比较复杂，预计几年不会有较大发展。
　　3、空心剪力墙结构的构造措施
　　3.1 材料
　　为保证构件在水平地震作用下有足够的承载能力，剪力墙的混凝土不宜太低，空心剪力墙的混凝土强度等级不会低于C25。
　　3.2 剪力墙的厚度
　　剪力墙的厚度主要取决于剪力墙的稳定性、承载力和施工的要求。如果剪力墙的厚度太小，不利于墙体的稳定性，也不便于施工。因此，对剪力墙的厚度应有所限制。在相同厚度情况下，空心剪力墙的强变育断做到甚至超过实心剪力墙，但空心剪力墙的稳定性低于实心剪力墙。
　　3.3 剪力墙的门窗洞口布置
　　试验研究和震害分析表明，剪力墙门窗洞口如布置不规则，将引起应力集中现象，易使墙体发生剪切破坏。如果洞口的布置规则，上下各层对齐，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，设计结果安全可靠。错洞剪力墙应力分布复杂，计算、构造都比较复杂和困难，因此不宜采用错洞布置。另外，由于连梁高度大可能会引起连梁的剪切破坏，因此为了减小连梁高度，建议采用低窗或者将窗洞落地，主体施工完毕后，再用填充砌俐各其砌至建筑标高。
　　3.4竖向孔洞
　　竖向孔洞对截面有削弱作用，固孔洞率不能过高，不宜超过30％。竖向孔洞的直径应不大于墙厚的一半，其间距不宜小于150mm.空心剪力墙中的竖向子酮采用具有一定刚度的一次脱模形成为使钢筋混凝土空心剪力墙的截面尺寸变化不致过决，应将相邻内模高低交错布置，低于（或高于）相邻内模150mm.
　　3.5圈梁
　　圈梁有效地抑制了墙体外裂缝的发展，圈梁与暗柱一起加强了结构的整体性，对结构的抗震性达到了提高作用。另外由于圈梁的存在，增强了空自剪力墙的稳定性。空心剪力墙结构的圈梁高度不宜小于300mm，宽度同墙厚。纵向钢筋不宜小于416，箍筋直径不应小于8mm，间距不宜大于30mm.
　　3.6连梁
　　连梁是对剪力墙结构抗震性能影响较大的构件，为了使剪力墙形成强墙弱梁的效果，以提高延性，应使连梁早于空心剪力墙屈服，但同时应当保证使连梁进入弹塑性工作状态后仍能发挥良好的作用。
　　3.7保护层
　　混凝土保护层最小厚度的取值，主要是按照耐久性和粘结锚固性能的要求而确定的。对于梁、板柱中受力主筋的保护层厚度，在一些国家的规范中均有按粘结锚固要求而使保护层厚度不小于钢筋直径的规定。因此，为保证钢筋与混凝土共同工作，在原则上也要求混凝土保护层厚度不小于受力钢筋直径。耐久性要求的混凝土保护层厚度，是按照在构件的基本耐久年限中不发生危及结构安全的钢筋锈蚀而确定的。
　　3.8锚固长度
　　在混凝土结构构件中，钢筋和混凝土两种材料能共同工作的基本前提是，这两种材料之间能可靠的锚固。试验研究表明，钢筋与混凝土中的粘结锚固作用有四个来源：钢筋与混凝土接触面上的胶结力；在已发生相对滑移区域的摩阻力；变形钢筋横肋对肋前混凋进二挤压而产生的咬合力，是变形钢筋锚固力的主要来源。
　　4、剪力墙的水平和竖向分布钢筋
　　墙身的水平和竖向分布钢筋起如下的作用：使剪力墙有一定的延性，破坏前有明显的位移和预兆，防止突然脆性破坏；当混凝土受剪破坏后，钢筋仍有足够的抗剪能力，剪力墙不会突然倒塌；减少和防止产生温度裂缝；当因施工拆模或其他原因使剪力墙产生裂缝时，能有效地控制裂缝继续发展。
　　4.1剪力墙的钢筋布置要求
　　空心剪力墙中间有竖向孔洞，为了加强剪力墙出平面的侧向受弯承载力及固定钢筋和孔洞的位置，竖向和水平分布钢筋至少应双排布置。分布钢筋之间的拉接钢筋，必须设置在孔洞之间，间距不应大于500mm，直径不应小于6mm，拉筋与外皮水平钢筋钩牢。在加强部位，边缘构件以外的拉筋间距还应适当加密。
　　4.2分布钢筋的配置
　　剪力墙分布钢筋的作用是多方面的：抗剪、抗弯、减少收缩裂缝等。试验研究还表明，分布钢筋过少，剪力墙会由于纵向钢筋拉断而破坏，需要给出剪力墙分布钢筋最小配筋率。
　　5、结语
　　诸多研究表明，剪力墙的周期反复荷载作用下的塑性变形能力，与截面纵向钢筋的配筋、端部边缘构件的范围、端部边缘构件内纵向钢筋及箍筋的配置，以及截面形状、截面轴压比大小等因素有关，而墙肢的轴压比则是更重要的影响因素。

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