第五講二剪力墻結構的構件設計與構造

1、第五講（二） 剪力墻結構的構件設計與構造本章內(nèi)容：前言剪力墻結構內(nèi)力與設計特點一、剪力墻結構的布置和一般規(guī)定二、墻肢正截面受彎承載力計算三、墻肢斜截面抗剪承載力計算四、懸臂剪力墻（整體墻）設計和構造1、破壞形態(tài)和設計要求2、剪力墻截面配筋構造3、抗震延性整體懸臂剪力墻（無開口墻）的設計和構造五、開洞剪力墻設計和構造1、連梁截面設計和構造2、延性聯(lián)肢墻設計前言剪力墻結構內(nèi)力與設計特點1、從空間體系到平面體系只考慮平面內(nèi)的受力，面外強度和剛度忽略不計。2、剪力墻構件分類（整體墻和連肢墻）（1）整體墻受力特點：在水平荷載和豎向荷載組合作用下，獨立墻肢任意高度處內(nèi)力有彎矩、軸力和剪力。應分別進行偏心受

2、壓、偏心受拉和抗剪承載力計算。（2）連肢墻（以雙肢墻為例）內(nèi)力特點：由洞口將剪力墻分為豎向墻肢構件和水平連梁構件兩部分。如下圖所示。其中，豎向墻肢構件作用有彎矩、軸力和剪力，應分別進行偏心受壓、偏心受拉和抗剪承載力計算。水平連梁構件作用有彎矩和剪力，抗彎和抗剪承載力計算。3、延性剪力墻設計可與框架結構延性抗震設計思路相對應：（1）強柱弱梁強墻弱梁（2）強剪弱彎墻肢的強剪弱彎與連梁的強剪弱彎（3）局部加強剪力墻的加強區(qū) 獨肢墻連肢墻（4）限制柱軸壓比墻肢的軸壓比4、豎向墻肢端部的加強構造邊緣構件與約束邊緣構件豎向墻肢中除應配置縱向分布鋼筋與水平分布鋼筋外，還應對墻肢的兩端進行加強配筋。墻肢端部應

3、根據(jù)不同情況設置邊緣構件，分別是構造邊緣構件與約束邊緣構件一般墻肢構造邊緣構件特殊墻肢鋼筋混凝土剪力墻的設計要求是：在正常使用荷載及風載、小震作用下，結構應處于彈性工作階段，裂縫寬度不能過大；在中等強度地震作用下(設防烈度)，允許進入彈塑性狀態(tài)，必須保證在非彈性變形的反復作用下，有足夠的承載力、延性及良好吸收地層能量的能力；在強烈地震作用(罕遇烈度)下，剪力墻不允許倒塌，要保證剪力墻仍能站住。按照墻的幾何形狀及有無洞口，剪力墻可分為上圖所示的各種類型。它們的破壞形態(tài)和配筋構造既有共性，又各有特殊性。剪力墻通常可分為墻肢及連梁兩類構件。下面先介紹剪力墻結構的布置和一般規(guī)定，墻肢截面配筋計算，然后

4、分別介紹各類剪力墻的設計和構造要求，特別是抗震設計和構造要求。連梁設計和構造將在開洞剪力墻中介紹。一、剪力墻結構的布置和一般規(guī)定剪力墻結構的布置和一般規(guī)定如下： (1)高層剪力墻結構，墻體應沿主軸方向或其他方向雙向布置，形成對承受豎向荷載有利、抗側力剛度大的平面和豎向布局。在抗震結構中，應避免僅單向有墻的結構布置形式。剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則，剪力墻結構的側向剛度不宜過大。剪力墻間距不宜太密，宜采用大開間布置。剪力墻宜自下而上連續(xù)布置，避免剛度突變。 (2)一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻，短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為48的剪力墻。高層建筑結構不應采用全部為短肢剪

5、力墻的剪力墻結構。B級高度高層建筑以及抗震設防烈度為9度的A級高度高層建筑，不宜布置短肢剪力墻，不應采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構。當短肢剪力墻較多時，應布置簡體(或一般剪力墻)，形成短肢剪力墻與簡體(或一般剪力墻)共同抵抗水平力的剪力墻結構，并應符合下列規(guī)定： 1)其最大適用高度應比一般剪力墻結構的規(guī)定值適當降低，且7度、8度（0.2g）和8度（0.3g）時抗震設計時分別不應大于100m、80m和60m。 2)抗震設計時，筒體和一般剪力墻承受的第振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50。 3) 短肢剪力墻截面厚度底部加強部位不應小于200mm，其他部位不應小于180mm。

6、 4)抗震設計時，各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級為一、二、三級時分別不宜大于0.4、0.5和0.55；對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，其軸壓比限值相應降低0.1。 5)抗震設計時，除底部加強部位應調整剪力設計值外，其他各層短肢剪力墻的剪力設計值，一、二、三級抗震等級應分別乘以增大系數(shù)1.4、1.2和1.1。6)抗震設計時，短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位一、二級不宜小于1.2，三、四級不宜小于1.0%。其他部位一、二級不宜小于1.0，三、四級不宜小于0.8%。 7)不宜采用一字形短肢剪力墻，不宜在一字形短肢剪力墻 8)7度和8度抗震

7、設計時。短肢剪力墻宜設置翼緣，一字形短肢剪力墻平面外不宜布置與之單側相交的樓面梁。 9)B級高度高層建筑和9度抗震設計的A級高度高層建筑，不應采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構。(3)較長的剪力墻可用跨高比不小于5的弱連梁分成較為均勻的若干個獨立墻段（見下圖），每個獨立墻段可為整體墻或聯(lián)肢墻，每個獨立墻段的總高度和墻段長度之比不宜小于3，避免剪切破壞，提高變形能力。每個墻段具有若干墻肢，每個墻肢的長度不宜大于8m。當墻肢長度超過8m時，應采用施工時墻上留洞，完工時砌填充墻的結構洞方法，把長墻肢分成短墻肢（見下圖）。（4）應控制剪力墻平面外的彎矩。當剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時，應至少

8、采取以下措施中的一個措施，減小梁端部彎距對墻的不利影響。1）沿梁軸線方向設置與梁相連的剪力墻，抵抗該墻肢平面外彎矩。 2)當不能設置與梁軸線方向相連的剪力墻時，宜在墻與梁相交處設置扶壁柱，其截面寬度不小于梁寬；扶壁柱宜按計算確定截面及配筋。 3)當不能設置扶壁柱時，應在墻與梁相交處設置暗柱，暗柱的截面寬度可取梁寬加2倍墻厚。 4)必要時，剪力墻內(nèi)可設置型鋼。 5)將梁端設計成鉸接或做成變截面梁(梁端截面減小)，以減少梁在豎向荷載下的端彎矩對墻平面外彎曲的不利影響。 6)梁與墻連接時，梁內(nèi)鋼筋應錨人墻內(nèi)，并有足夠的錨固長度。暗柱、扶壁柱縱向鋼筋的構造最小配筋率設計狀況抗震設計非抗震設計一級二級三

9、級四級配筋率%0.90.70.60.50.5（5）剪力墻開洞形成的跨高比小于5的連梁，按本章有關規(guī)定進行設計；當跨高比不小于5時，宜按框架梁進行設計。不宜將樓板主梁支承在剪力墻之間的連梁。(6)剪力墻結構的剪力墻沿豎向宜連續(xù)分布，上到頂下到底，中間樓層不宜中斷。墻厚度沿豎向應逐漸減薄，截面厚度變化時不宜太大。厚度改變與混凝上強度等級的改變宜錯開樓層，避免結構剛度突變。 當設防烈度為8度或小于8度的剪力墻結構，頂層需減少部分剪力墻時，該層剛度不應小于相鄰下層剛度的70，樓、頂板按轉換層處理。 當?shù)撞啃枰罂臻g而部分剪力墻不落到底時，應設置轉換層，按框支剪力墻結構設計。（7）高層剪力墻結構，應盡量

10、減輕建筑物重量，宜采用大開間結構方案，在保證結構安全的條件下盡量減小構件截面尺寸，采用輕質高強材料。剪力墻的混凝土強度等級不應低于C20。非承重隔墻宜采用輕質材料。短肢剪力墻簡體結構的混凝土強度等級不應低于C25。 （8）剪力墻的厚度及尺寸應滿足以下要求：1）按一、二級抗震等級設計的剪力墻，當兩端有翼緣或端柱時，厚度不應小于層高的1/20，且不應小于160mm；底部加強區(qū)截面厚度不應小于層高或剪力墻無支長度的11 6，且不應小于200mm。當無端柱或翼墻一字形剪力墻時，厚度不應小于層高的1/15，且不應小于220mm。無端柱或翼墻的底部加強區(qū)截面厚度不宜小于層高的1/12。 2)按三、四級抗震

11、等級和非抗震設計的剪力墻，厚度不應小于樓層高度的l/25，且不應小于160mm。其底部加強區(qū)厚度不宜小于層高或剪力墻無支長度的1/20且不宜小于160mm。 3)當墻厚不能滿足上述1）、2）款時，可按下列要求驗算：剪力墻墻肢應滿足下式的穩(wěn)定要求：剪力墻墻肢計算長度應按下式采用：式中：為墻肢計算長度系數(shù)，h為墻肢所在樓層的層高。 墻肢計算長度系數(shù)應根據(jù)墻肢的支承條件按下列公式計算：4）剪力墻井筒中，分隔電梯井或管道井的墻厚度可適當減小，但不應小于160mm。（9）為減少上下剪力墻的偏心，內(nèi)墻厚度變化宜兩側同時內(nèi)收。為保持外墻面而平整，樓梯間墻為上下完整，電梯井墻為安裝電梯方便，可以一側內(nèi)收。 (

12、10)剪力墻的門窗洞口宜對齊，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。洞口設置應避免墻肢剛度相差懸殊?？拐鹪O計時，一、二、三級抗震等級的剪力墻底部加強部位不應采用錯洞墻，一、二、三級抗震等級的剪力墻底部加強部位均不宜采用疊合錯洞墻。當必須錯洞時，洞口錯開距離不宜小于2m，并應設置暗框架（見下圖)。底層局部有錯洞墻時，應在一、二層形成暗框架，將底層墻的暗柱伸入二層。二層的洞口下邊設暗梁。（11）高層剪力墻結構，當采用預制圓孔板、預制大樓板等預制裝配式樓板時，剪力墻厚度不宜小于160mm。預制板板縫寬度不宜小于40mm，板縫大于60mm時應在板縫內(nèi)配置鋼筋。 有抗震設防時，高度大于50m的剪力墻結構中，宜

13、采用現(xiàn)澆樓板或裝配整體式疊合樓板。 （12）高層剪力墻結構在平面中，門窗洞口距墻邊距離一般要求宜按下圖所示。應避免三個以上洞集中于同一十字交叉墻附近。 (13)高層剪力墻結構的女兒墻宜采用現(xiàn)澆。當采用預制女兒墻板時，高度一般不宜大于1.5m，且拼接板縫應設置現(xiàn)澆鋼筋混凝土小柱。 屋頂局部突出的電梯機房、樓梯間、水箱間等小房墻體，應采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，且盡量使下部剪力墻延伸，不得采用磚砌體結構。 （11）高層剪力墻結構，當在頂層設置大房間而將部分剪力墻去掉時，大房間應盡量設在結構單元的中間部位。樓板和屋頂板宜采用現(xiàn)澆或其他整體性好的樓板，板厚不宜小于180mm，配筋按轉換層要求。當設屋頂梁時，為

14、保證剪力墻有足夠的承壓承載力，可將梁做成寬梁。二、墻肢正截面受彎承載力計算剪力墻屬于偏心受壓或偏心受拉構件。它的特點是：截向呈片狀（截面高度遠大于截面厚度）；墻板內(nèi)配有均勻的豎向分布鋼筋。通過試驗可見，這些分布鋼筋都能參加受力，對抵抗彎矩有一定作用，計算中應加以考慮。但是，由于豎向分布鋼筋都比較細(多數(shù)在12以下)，容易產(chǎn)生壓屈現(xiàn)象，所以計算時忽略受壓區(qū)分布鋼筋作用，使設計偏于安全。 和柱一樣，墻肢也可根據(jù)破環(huán)形態(tài)不同分為大偏心受壓、小偏心受壓、大偏心受拉和小偏心受拉等四種情況。根據(jù)平截面假定及極限狀態(tài)下截面應力分布假定，并進行簡化后得到截面計算公式。1、大偏心受壓承載力計算公式（）根據(jù)平截面

15、假定，當時，構件為大偏心受壓，平衡配筋的受壓區(qū)高度為：大偏心受壓時，極限狀態(tài)下截面應變狀態(tài)如下圖所示。受拉鋼筋應力，分布鋼筋達到屈服應力，下圖所示為端部鋼筋受壓區(qū)混凝土及經(jīng)過簡化處理的分布鋼筋應力分布。除了未考慮受壓區(qū)的分布筋外，在中和軸附近的分布鋼筋應力較小，也不計入，因此，只計算范圍內(nèi)的分布筋，并認為它們都達到了屈服應力。根據(jù)平衡條件，可寫出和兩個方程式。在矩形截面中，對混凝土受壓區(qū)中心取矩可得：對下式進行變形、整理得：設計時要求：即：其中：2、小偏心受壓承載力計算（）在小偏心受壓時，截面全部受壓或大部分受壓，受拉部分的鋼筋未達到屈服應力。因此所有分布鋼筋都不計入抗彎。這時，剪力墻截面的抗

16、彎承載力計算和柱子相同，如下圖所示，計算基本公式為：受拉鋼筋應力根據(jù)平截面假定確定，為簡化計算，可以采用下述公式：其中：得：在小偏心受壓時，要求驗算剪力墻平面外的穩(wěn)定，此時，按軸心受壓構件計算。新高層規(guī)范推薦公式矩形、T形、I形偏心受壓剪力墻肢正截面受壓承載力公式持久、短暫設計狀況當時當時當時當時地震設計狀況3偏心受拉承載力計算當墻肢截面承受拉時，由偏心距大小判別其屬于大偏心受拉還是小偏心受拉：在大偏心受拉情況下（見下圖），截面部分受壓，極限狀態(tài)下的截面應力分布與大偏心受壓相同，忽略壓區(qū)及中和軸附近分布鋼筋作用的假定也相同。因而，基本計算公式與大偏心受壓相似，僅軸力的符號不同，即：因此，在對稱

17、配筋時，計算公式與大偏心受壓相似，僅軸力的有關項需變號：考慮地震作用或不考慮地震作用，正截面抗彎承載力的計算公式都是相同的。但必須注意，在考慮地震作用時，承載力計算公式要采用承載力抗震調整系數(shù)，即在各類情況中的承載力驗算公式右邊都要乘以。矩形截面偏心受拉剪力墻的正截面受拉承載力公式：持久、短暫設計狀況地震設計狀況三、墻肢斜截面抗剪承載力計算 剪力墻中斜裂縫出現(xiàn)可能有兩種情況。一是由彎曲受拉邊緣先出現(xiàn)水平裂縫，然后向傾斜方向發(fā)展成為斜裂縫；另一是因腹板中部主拉應力過大而出現(xiàn)斜向裂縫，然后向兩邊緣發(fā)展。 斜裂縫出現(xiàn)后的剪切破壞可能有以下三種情況： (1)當無腹部鋼筋或腹部鋼筋過少時，斜裂縫一旦出現(xiàn)

18、，很快會形成一條主裂縫，使構件劈裂而喪失承載能力。為避免這類剪拉破壞的主要措施是配置必需的腹部鋼筋。 (2)當配置足夠的腹部鋼筋時，腹部鋼筋可抵抗斜裂縫的開展。隨著裂縫逐步擴大，混凝土受剪的區(qū)域減小，最后在壓應力及剪應力的共同作用下，混凝土破碎而喪失承載能力。剪力墻抗剪鋼筋計算主要是建立在這種破壞形態(tài)的基礎上的。 (3)當剪力墻截間過小或混凝土強度等級選擇不恰當時，截面剪應力過高，腹板中較早出現(xiàn)斜裂縫。盡管按照計算需要可以配置許多腹部鋼筋，但過多的腹部鋼筋并不能允分發(fā)揮作用鋼筋應力較小時，混凝土就被剪壓破壞。這種破壞只能用加入混凝土截面或提高混凝土等級來防止，在設計中則從限制截面的剪壓比體現(xiàn)這

19、一要求。1、抗剪承載力計算公式 剪力墻腹板中存在豎向及水平分布鋼筋，兩者對抵抗斜裂縫都有作用，它們各自作用的大小與剪跨比、斜裂縫傾斜度有關。但是在設計中，通常將兩者的功能分開：豎向分布筋抵抗彎矩，而水平分布筋抵抗剪力。因此斜截面抗剪承載力計算的主要目的是在已定的截面尺寸及混凝土等級下，計算水平分布筋的面積。 由試驗可知，截面上存在一定的軸向壓力對抗剪承載力是有利的，而軸向拉力會減小斜截面抗剪承載力。此外，在反復荷載作用下，抗剪承載力將降低，因此，考慮地震作用時應采用較低的抗剪承載力。 偏心受壓及受拉斜截面抗的承載力驗算公式：剪跨比由計算截面所承受的彎矩和剪力及截面高度求出：當截面受拉力時，驗算

20、時不考慮混凝土作用，即：2、剪力墻截面剪壓比限制 為了避免剪力墻斜壓破壞，要限制剪壓比，即混凝土截面平均剪應力與混凝土抗壓強度比值，為此，剪力的截面尚應符合下列要求：四、懸臂剪力墻（整體墻）設計和構造 懸臂剪力墻是剪力墻中的基本形式，是只有一個墻肢的構件，其設計方法也是其他各類剪力墻設計的基礎。本節(jié)將介紹墻肢構件基本的設計方法，影響墻肢延性的主要因素及提高延性的構造措施。1、破壞形態(tài)和設計要求 懸臂剪力墻可能出現(xiàn)彎曲、剪切和滑移(剪切滑移或施工縫滑移)等多種破壞形態(tài)，如下圖所示。在正常使用及風荷載作用下，剪力墻應當處于彈性工作階段，不出現(xiàn)裂縫或僅有微小裂縫。因此，抗風設計的基本方法是；按彈性方

21、法計算內(nèi)力及位移、限制結構位移并按極限狀態(tài)方法計算截面配筋，滿足各種構造要求。 在地震作用下，先以小震作用按彈性方法計算內(nèi)力及位移，進行截面設計。在中等地震作用下，剪力墻將進入塑性階段，剪力墻應當具有延性和耗散地震能量的能力；因此，應當按照抗震等級進行剪力墻構造和截面驗算，滿足延性剪力墻的要求以實現(xiàn)中震可修、大震不倒的設計目標。 懸臂剪力墻是靜定結構，只要有一個截面達到極限承載力，構件就喪失承載能力。在水平荷載作用下，剪力墻的彎矩和剪力都在基底部位最大，因而基底截面是設計的控制截面。沿高度方向，剪力墻斷面尺寸改變或配筋變化的地方也是控制斷面，也要進行承載力驗算，包括正截面抗彎和斜截面抗剪的求載

22、力計算。2、剪力墻截面配筋構造（1）配筋形式 剪力墻內(nèi)堅向和水平分布鋼筋有單排配筋及多排配筋兩種形式，見下圖所示。單排配筋施工方便，因為在相同的配筋率的條件下，單排鋼筋直徑較粗。但是，當墻厚度較大時，表面容易出現(xiàn)溫度收縮裂縫。此外，在山墻及樓電梯間墻上僅一側有樓板，豎向力產(chǎn)生平面外偏心受壓；在水平力作用下，垂直于力作用方向的剪力墻也會產(chǎn)生平面外彎矩。因此，在高層剪力墻中，不允許采用單排配筋。當剪力墻厚度時，可采用雙排配筋；當時，宜采用三排配筋；當時。宜采用四徘配筋。各排分布鋼筋之間的拉結筋間距不應大于600mm，直徑不宜小于6mn，在底部加強部位，約束邊緣構件以外的拉結筋間距尚應適當加密。（2

23、）分布鋼筋最小配筋率墻板內(nèi)分布鋼筋有以下兩方面作用：當斜裂縫出現(xiàn)時能限制斜裂縫的擴展，防止混凝土開裂后發(fā)生脆件破壞，并使墻在破壞前有一定預兆，使剪壓破壞有定的延性。如因溫度收縮或其他原因產(chǎn)生裂縫時，剪力墻仍能抵抗外荷載。雖然在截面計算中豎向和水平分布鋼筋分別抵抗彎矩和剪力，但是在上述兩方面?zhèn)兊淖饔檬穷愃频?。因此，剪力墻中豎向分布筋和水平分布筋的最小配筋率是相同的。據(jù)試驗及設計經(jīng)驗，高層規(guī)程規(guī)定的分布筋構造要求如下表所示。分布筋的配筋率按下式計算。（3）縱向鋼筋的切斷點位置 剪力墻的縱向受力鋼筋宜在端部設置直徑較大的鋼筋，即使計算不需端部豎向鋼筋時，也應按構造要求配置?？v向鋼筋的切斷點位置，要考

24、慮由斜裂縫引起的計算彎矩的變化。在水平荷載作用下，剪力墻的彎矩圖如下圖（a）所示。如果按彎矩圖可在B點切斷的鋼筋，稱B點為理論切斷點。當縱向鋼筋在B點切斷后，水平裂縫可能向壓區(qū)傾斜發(fā)展成斜裂縫，如下圖（b）圖所示，C截面的鋼筋仍將承受彎矩。假定斜裂縫為45。傾斜。則堅向鋼筋應伸至B點之外長度處，再加上適當?shù)腻^固長度后切斷，才能抵抗。所以，實際切斷點應為D點，即從理論切斷點延伸一個墻厚和一個錨固長度后為實際切斷點，如下圖（c）所示。(4)剪力墻洞口配筋 當剪力墻上開洞時，在洞口邊緣必須配置豎向及水平鋼筋以抵抗洞口角部的應力集中，必要時還可配斜向鋼筋。當墻上開門窗洞口時，洞口邊緣鋼筋必須按連梁及墻

25、肢等構件截面計算結果配置。當計算不需要時，應在洞口每側分別設置兩根面積不小于的構造鋼筋，為被洞口切斷的分布鋼筋的總截面面積。構造鋼筋直徑不應小于12mm，自孔邊伸入墻內(nèi)的長度不小于縱筋的錨固要求，如下圖所示。 當剪力墻上開小洞口(如穿管道需要的小洞)，而未切斷原有分布筋時，可利用分布筋作洞口邊的鋼筋；當洞口已切斷分布筋時，則每邊應放置不小于切斷的鋼筋面積，并且不少于28構造筋。3、抗震延性整體懸臂剪力墻（無開口墻）的設計和構造在抗震結構中，應當設計延性剪力墻。要使懸臂剪力墻具有延性，就要：控制塑性鉸在某個恰當?shù)牟课怀霈F(xiàn)；在塑性鉸區(qū)防止過早出現(xiàn)剪切破壞(即按強剪弱彎設計)，并防止過早出現(xiàn)錨固破壞

26、(強錨固)；在塑性鉸區(qū)改善抗彎及抗剪鋼筋構造，控制斜裂縫開展，充分發(fā)揮彎曲作用下抗拉鋼筋的延性作用。懸臂剪力墻的塑性鉸通常出現(xiàn)在底部截面。因此，剪力墻下部高度范圍內(nèi)(為截面高度)是塑性鉸區(qū)，稱為底部加強區(qū)。同時，加強范圍還不宜小于 (為剪力墻總高)和底部兩層二者的較大值。（1）試驗結果的啟示試驗研究表明：剪力墻截面有、無翼緣對剪力墻延性影響很大。當截面沒有翼緣時，延性較差；有了翼緣和端柱后，延性大大提高。 剪力墻軸向力加大，截面承載力提高了，但延性明顯降低。 總鋼筋用量基本相等，但端部鋼筋與分布鋼筋的分配比例不同時，當端部鋼筋增加、分布筋減少時，既可以提高承載力，又可以提高延性。 混凝土強度等

27、級對抗彎承載力影響不大，但對延性影響很大。當混凝上強度等級低于C 20時，延性將很小。，進一步的分析還表明，與壓彎構件情況一樣，在彎曲破壞條件下影響延性最根本的因素是受壓區(qū)高度和混凝土極限應變值。受壓區(qū)高度減小或混凝土極限應變加大都可以增加截面的極限曲率，延性就可以提高；反之，則延性會降低。 在不對稱配筋時，可能由于受拉鋼筋過多而加大受壓區(qū)高度；在對稱配筋時，可能由于軸壓力較大而使受壓區(qū)高度增加，這都會使剪力墻延性降低。此時，應設法提高混凝土的極限應變值，以提高延性。因此，在剪力墻端部鋼筋較多而成多排布置時，或在高度大于50m的建筑中，宜在混凝土壓區(qū)配置箍筋，形成暗柱或明柱。暗柱或明柱內(nèi)箍筋都

28、要加密，不僅可以約束混凝土，提高混凝土極限應變，還可以使剪力墻具有較強的邊框，阻止剪切裂縫迅速貫通全墻，即使在腹板混凝土酥裂后，端柱仍可抗彎和抗剪，結構不至于倒塌，對抗震是很有利的。（2）剪力墻的軸壓比、邊緣構件和約束邊緣構件高層規(guī)程規(guī)定剪力墻最大平均軸壓比限制的規(guī)定，以保證剪力墻的延性要求；并根據(jù)剪力墻軸壓比的大小規(guī)定了設置剪力墻邊緣構件及配筋的構造要求。 一、二級抗震的框架核心筒和筒中筒結構中的筒體，以及其他結構中的單肢墻和由跨高比不小于5的連梁連接的矩形、T形、L形墻肢底部加強部位，其最大平均軸壓比不應超過下表的限值。矩形截面獨立墻肢的截面高度不宜小于截面厚度的5倍；當時，其在重力荷載代

29、表值作用下的軸壓力設計值的軸壓比，一、二級時不宜大于上表的限值減去0.1所得值，三級時不宜大于0.6；當，宜按框架柱進行截面設汁。底部加強部位縱向鋼筋的配筋率不應小于1.2。一般部位不應小于1.0，箍筋宜沿墻肢全高加密。 非抗震設計的剪力墻以及上述抗震設計的剪力墻墻段或墻肢中底部加強部位最大平均軸壓比不超過下表所列值時，按構造要求設置剪力墻邊緣構件。 按構造要求設置剪力墻邊緣構件時，按構造要求設置的端部豎向鋼筋及箍筋列于下表。其中豎向鋼筋的無支撐長度不大于300mm，拉筋的水平間距不應大于縱向鋼筋間距的2倍。構造邊緣構件豎向配筋應按承載力計算和構造要求（下表所示）二者中較大值采用。暗柱、翼柱和

30、端柱的最小配筋范圍見下圖的陰影部分，但T形翼柱可擴大到每側一倍墻厚的翼緣部分。注：新高規(guī)對三級一般部位改為，底部加強部位改為。對最大軸壓比介于最大軸壓比和最小軸壓比之間時，應設置符合下表要求的約束邊緣構件。項目一級（9度）一級（678度）二、三級（暗柱）（翼墻或端柱）約束邊緣構件沿墻肢長度和邊緣構件箍筋含箍特征值要求見下圖；約束邊緣構件的高度，應向上延伸到底部加強部位以上，并且不小于約束邊緣構件縱向鋼筋錨固長度的高度。（3）強剪切、強錨固 由于剪力墻截面高度較大，腹板厚度較小，對剪切變形比較敏感。首先，在塑性鉸區(qū)必須按照強剪弱彎的設計原則，用截面達到屈服時的剪力進行截面抗剪驗算，以保證在出塑性

31、鉸之前，墻肢不剪壞。此外，墻肢很容易出現(xiàn)斜裂縫。截面屈服以后，在反復荷載作用下，斜裂縫擴展，會使腹板混凝土酥裂破碎，剪力墻的塑性鉸區(qū)會出現(xiàn)很大滑移，使構件喪失承載能力而延性減小。因此，在塑性鉸區(qū)，限制剪壓比應當更加嚴格，分布鋼筋的數(shù)量應當適當增加，配筋形式亦可改進，以改善腹板混凝土的性能。為保證塑性鉸范圍內(nèi)不過早出現(xiàn)剪切破壞，一三級抗震時，要使截面抗剪承載力超過抗彎承載力。為此，剪力墻底部加強區(qū)截面的剪力設計值， 三級抗震時應按下式調整，四級抗震及無地震作用組合時可不調整。9度一級時尚應符合下式：剪力墻正截面抗震受彎承載力，有翼墻時應計入墻兩側各一倍翼墻厚度范圍內(nèi)的縱向鋼筋。一級剪力墻的底部加

32、強部位以上部位，墻肢的組合彎矩設計值和組合剪力設計值應乘以增大系數(shù)，彎矩增大系數(shù)可取1.2，剪力增大系數(shù)可取1.3。二、三級的其他部位及四級時刻不調整。剪力墻鋼筋錨固長度以及豎向和水平分布鋼筋的連接要求如下：剪力墻豎向及水平分布鋼筋采用搭接連接時，一、二級剪力墻的底部加強部位，接頭位置應錯開，同一截面連接的鋼筋數(shù)量不宜超過總數(shù)量的50%，錯開凈距不宜小于500mm；其他情況剪力墻的鋼筋可在同一截面連接。分布鋼筋的搭接長度分別不應小于和。（4）水平施工縫截面抗滑移驗算 由于施工工藝的要求，在各層樓板標高處都存在施工縫。施工縫可能形成薄弱部位，出現(xiàn)剪切滑移。特別是在地震作用下，施工縫容易開裂，開裂

33、后主要依靠豎向鋼筋和摩擦力抵抗滑移，而在豎向地震作用下，摩擦力將減小。因此，在一級抗震設計中，水平施工縫抗滑移驗算公式如下：水平施工縫處剪力墻腹板內(nèi)豎向分布筋和邊緣構件中的豎向鋼筋總面積（不包括兩側翼墻），以及在墻體中有足夠錨固長度的附加豎向插筋面積。（5）延性懸臂剪力墻截面設計和構造要求要點1）截面承載力計算正截面抗彎承載力計算，主要用來求縱向受力鋼筋，分三種情況：大偏心受壓、小偏心受壓、偏心受拉。斜截面抗剪承載力計算。剪力墻截面尺寸及剪壓比限值。2）剪力墻軸壓比驗算按剪力墻軸壓比的大小分以下三種情況不應超過的最大平均軸壓比限值。按構造要求設置剪力墻邊緣構件的最大平均軸壓比限值，滿足時配置構

34、造邊緣構件。應設置約束邊緣構件的剪力墻，最大平均軸壓比介于上兩者之間。約束邊緣構件范圍和其含箍特征值見有關規(guī)定。3）強剪弱彎的剪力設計值為保證塑性鉸區(qū)強剪弱彎，對剪力設計值進行增大調整。4）其他配筋構造要求 混凝土強度等級不應低于C20；必須特別注意墻基底處鋼筋的錨固與搭接；盡量將滿足抗彎要求的鋼筋放在的剪力墻的端部。五、開洞剪力墻設計和構造開洞剪力墻（或稱聯(lián)肢剪力墻）是指由連梁和墻肢構件組成的開有較大規(guī)則洞口的剪力墻。 開洞剪力墻在水平荷載作用下的破壞形態(tài)與開洞的大小、連梁與墻肢的剛度及承載力等有很大的關系。 當連梁的剛度及抗彎承載力大大小于墻肢的剛度和抗彎承載力，且連梁具有足夠的延性時，則

35、塑性餃先在連梁端部出現(xiàn)。待墻肢底部出現(xiàn)塑性鉸以后，才能形成下圖(a)所示的機構。數(shù)量眾多的連梁端部塑性鉸形成過程中可以吸收地震能量，又能繼續(xù)傳遞彎矩與剪力，對墻肢形成的約束彎矩使剪力墻保持足夠的剛度與承載力，墻肢底都的塑性鉸亦具有延性。這樣的開洞剪力墻延性最好。 當連梁的剛度及承載力很大時，連梁不會屈服，這時開洞墻與整體懸臂墻類似，要靠底層出現(xiàn)塑性鉸，如圖（b）所示，然后才能破壞。只要墻肢不過早剪壞，則這種破壞仍然屬于有延性的彎曲破壞，但是與（a）圖相比，耗能集中在底層少數(shù)幾個鉸上，這樣的機構遠不如前面的多鉸機構抗震性能好。當連梁的抗剪承載力很小、首先剪切破壞時，會使墻肢失去約束而形成單獨墻肢

36、，如圖（c）所示。與連梁不破壞的墻相比，墻肢中軸力減小，彎矩加大，墻的側向剛度大大降低。但是，如果能保持墻肢處于良好工作狀態(tài)，那么結構仍可繼續(xù)承載。直到墻肢截面屈服才會形成機構。只要墻肢塑性鉸具備延性，這種破壞也是屬于延性的彎曲破壞。 墻肢剪壞是一種脆性破壞，因而沒有延性或延性很小，如圖（c）所示。值得引起注意的是由于連梁過強而導致的墻肢剪壞。當連梁剛度和屈服彎矩較大時，在水平荷載下墻肢內(nèi)的軸力很大，造成兩個墻肢軸力相差懸殊，在受拉墻肢出現(xiàn)水平裂縫或屈服以后，塑性內(nèi)力重分配的結果會使受壓墻肢擔負大部分剪力，如果設計時未充分考慮這一因素，將會造成該墻肢過早剪壞，延性減小。 從上面的破壞形態(tài)分析知

37、道，按照“強墻弱梁”原則設計開洞剪力墻，并按照“強剪弱彎”要求設計墻肢及連梁構件，可以得到較為理想的延性剪力墻結構。它比懸臂墻受力更合理。如果連梁較強而形成整體墻，則要注意與懸臂墻相類似的塑性鉸區(qū)的加強設計。如果連梁跨高比較大而可能山現(xiàn)剪切破壞，則要按照抗震結構“多道設防”的原則，考慮幾個獨立墻肢抵抗地震作用的情況設計墻肢。 開洞剪力墻在風荷載及小地震作用下，按照彈性計算內(nèi)力進行荷載組合后，再進行連梁及墻肢的截面、配筋計算。 應當注意，沿房屋高度方向，內(nèi)力最大的連梁不在底層，應選擇內(nèi)力最大的連梁進行截面和配筋計算；或沿高度方向分成幾段，選擇每段中內(nèi)力最大的梁進行截面和配筋計算。 沿高度方向墻肢

38、截面、配筋也可以改變，由底層向上逐漸減少，分成幾段分別進行截面、配筋計算，開洞剪力墻的截面尺寸、混凝土等級、正截面抗彎計算、斜截面抗剪計算和配筋構造要求等都與懸臂墻相同。1、連梁截面設計和構造（1）連梁受力與變形特點剪力墻中的連梁通常跨度較小而梁高較大，在住宅、旅館等建筑中采用剪力墻結構時，連梁跨高比可能小于25，有時接近1。這種連梁的受力性能與一般垂直荷載下的深梁不同，（豎向荷載產(chǎn)生的彎矩與剪力不大），在水平荷載下它與墻肢相互作用產(chǎn)生的約束彎矩與剪力較大，約束彎矩和剪力在梁兩端方向相反。這種反彎作用使梁產(chǎn)生很大剪切變形，對剪應力十分敏感，容易出現(xiàn)斜裂縫。特別在反復荷載作用下易形成交叉裂縫，使

39、混凝土酥裂，導致剪切破壞(見下圖)，延性較差。因此，有地震作用時，連梁抗剪承載力降低，其中跨高比小于25的連梁抗剪承載力更低。所以高展規(guī)程規(guī)定：跨高比小于5的連梁，宜按一般連梁規(guī)定進行設計；跨高比不小于5時。宜按框架梁設汁。（2）連梁截面配筋計算 抗彎承載力驗算，按普通受彎構件的抗彎承載力公式進行計算。 連梁通常都是采用對稱配筋()。試驗實測結果表明，受壓區(qū)很小，可用受拉鋼筋對受壓鋼筋取矩決定受彎承載力，即在對稱配筋時可以采用公式：抗剪承載力驗算按以下公式計算：同時，為了不使斜裂縫過早出現(xiàn)，或混凝土過早破壞，連梁截面尺寸不應太小，應符合下列要求：剪力墻連梁不滿足上述要求時，可采取下列措施：1）

40、減小連梁截面高度或采取其他減小連梁剛度的措施。2）抗震設計剪力墻連梁的彎矩可塑性調幅。（3）連梁配筋構造連梁中配筋形式下圖。連梁的配筋構造應符合下列規(guī)定：1）連梁頂面、底面縱向水平鋼筋伸入墻肢的長度，抗震設計時不應小于，非抗震設計時不應小于，且均不應小于600mm。2）抗震設計時，沿連梁全長箍筋的構造應符合框架梁兩端箍筋加密區(qū)的箍筋構造要求；非抗震設計時，沿連梁全長箍筋直徑不應小于6mm，間距不應大于150mm。3）頂層連梁縱向水平鋼筋伸入墻肢的長度范圍內(nèi)應配置箍筋，間距不宜大于150mm。4）連梁高度范圍內(nèi)的墻肢水平分布鋼筋應在連梁內(nèi)拉通作為連梁的腰筋。連梁截面高度大于700mm時，其兩側面

41、腰筋的直徑不應大于8mm，間距不應大于200mm；跨高比不大于2.5的連梁，其兩側腰筋的總面積配筋率不應小于0.3%。2、延性聯(lián)肢墻設計（1）“強墻弱梁”的整體設計和“強剪弱彎”的構件設計 聯(lián)肢剪力墻是多次超靜定結構，設計時應使聯(lián)肢剪力墻的連梁上首先出現(xiàn)塑性鉸吸收地震能量，從而避免墻肢的嚴重破壞，它會具有比懸臂剪力墻更好的抗震性能。 要設計“強墻弱梁”的聯(lián)肢剪力墻，首先要保證墻肢不過早出現(xiàn)脆性的剪切破壞，應設計延性的墻肢；其次應使連梁屈服早于墻肢屈服，同時盡可能避免連梁中過早出現(xiàn)脆性的剪切破壞，即要設計延性的連梁。這樣，當連梁屈服以后，可以吸收地震能量，同時又能繼續(xù)起到約束墻肢的作用。使聯(lián)肢墻

42、的剛度與承載力均維持在一定水平。如果部分連梁剪壞或全部剪壞，則墻肢間約束將削弱或全部消失，使聯(lián)肢墻蛻化為兩個或多個獨立墻肢，結構的剛度會大大降低，承載力也將隨之降低。 在延性聯(lián)肢墻中，延性連梁的設計是主要矛盾；但防止墻肢過早破壞，設計延性墻肢則是保證整棟結構安全抗震的關鍵。 為了使連梁首先屈服，可以對連梁中的彎矩進行調整，降低連梁彎矩，按降低后彎矩進行配筋，可以使連梁抗彎承載力降低，從而使連梁較早出現(xiàn)塑性鉸，又降低了梁中的平均剪應力，可以改善其延性。降低連梁彎矩可以通過以下方法進行：在進行彈性內(nèi)力分析時，適當降低連梁剛度。例如在聯(lián)肢墻中，取作為連梁的計算跨度。計算框剪結構時，將連梁剛度乘以折減系數(shù)，或直接采用連梁的開裂剛度等，這種方法與一般彈性計算方法并無區(qū)別，且可自動調整墻肢內(nèi)力(增大)，比較簡便。用彈性分析所得的內(nèi)力進行內(nèi)力調幅，按調幅以后的彎矩設計連梁配筋。一般是將中部彎矩最大的一些連梁的彎矩調小，調幅(比彈性計算降低)大約在20以內(nèi)。中部連梁的彎矩設計值降低以后，其余部位的連梁和墻肢彎矩設計值應相應的提高，如下圖所示，以維持靜力平衡。無論哪一種方法，如果與彈性內(nèi)力相比，連梁彎矩降低得愈多，它就愈早出現(xiàn)塑性鉸，塑性轉動也會愈大，對連梁的延性要求就愈高。所以，應當限制連梁的調幅值，同時注意應使這些連梁能抵抗正常使用荷載和風荷載下的內(nèi)力，鋼