剪力墙介绍.doc

1、剪力墙科技名词定义中文名称：剪力墙英文名称：shear wall定义：主要承受风荷载或地震作用所产生的水平剪力的墙体。所属学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；工程结构（水利）（三级学科）剪力墙(shear wall)又称抗风墙或抗震墙、结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。防止结构剪切破坏。目录分 类 及 功 能分 平 面 剪 力 墙 和 筒 体 剪 力 墙 。 平 面 剪 力 墙 用 于 钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构 、 升 板 结 构 、无 梁 楼 盖 体 系 中 。 为剪 力 墙增 加 结 构 的 刚 度 、 强 度

2、及 抗 倒 塌 能 力 ， 在 某 些 部 位 可 现 浇 或 预 制 装 配 钢 筋 混 凝 土 剪力 墙 。 现 浇 剪 力 墙 与 周 边 梁 、 柱 同 时 浇 筑 ， 整 体 性 好 。 筒 体 剪 力 墙 用 于 高 层 建 筑 、高 耸 结 构 和 悬 吊 结 构 中 ， 由 电 梯 间 、 楼 梯 间 、 设 备 及 辅 助 用 房 的 间 隔 墙 围 成 1，筒 壁 均 为 现 浇 钢 筋 混 凝 土 墙 体 ， 其 刚 度 和 强 度 较 平 面 剪 力 墙 高 可 承 受 较 大 的 水 平 荷载 。墙 根 据 受 力 特 点 可 以 分 为 承 重 墙 和 剪 力 墙

3、， 前 者 以 承 受 竖 向 荷 载 为 主 ， 如 砌 体墙 ； 后 者 以 承 受 水 平 荷 载 为 主 。 在 抗 震 设 防 区 ， 水 平 荷 载 主 要 由 水 平 地 震 作 用 产 生 ，因 此 剪 力 墙 有 时 也 称 为 抗 震 墙 。剪 力 墙 按 结 构 材 料 可 以 分 为 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 、 钢 板 剪 力 墙 、 型 钢 混 凝 土 剪 力墙 和 配 筋 砌 块 剪 力 墙 。 其 中 以 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 最 为 常 用 。英 文 词 条 名 ： shear wall房 屋 或 构 筑 物 中 主 要 承 受 风 荷 载 或

4、 地 震 作 用 引 起 的 水 平 荷 载 的 墙 体 。 防 止 结 构剪 切 破 坏 。 又 称 抗 风 墙 或 抗 震 墙 、 结 构 墙 。 分 平 面 剪 力 墙 和 筒 体 剪 力 墙 。 平 面 剪 力墙 用 于 钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构 、 升 板 结 构 、 无 梁 楼 盖 体 系 中 。 为 增 加 结 构 的 刚 度 、 强度 及 抗 倒 塌 能 力 ， 在 某 些 部 位 可 现 浇 或 预 制 装 配 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 。 现 浇 剪 力 墙 与周 边 梁 、 柱 同 时 浇 筑 ， 整 体 性 好 。 筒 体 剪 力 墙 用 于 高 层 建

5、 筑 、 高 耸 结 构 和 悬 吊 结 构中 ， 由 电 梯 间 、 楼 梯 间 、 设 备 及 辅 助 用 房 的 间 隔 墙 围 成 ， 筒 壁 均 为 现 浇 钢 筋 混 凝 土墙 体 ， 其 刚 度 和 强 度 较 平 面 剪 力 墙 高 可 承 受 较 大 的 水 平 荷 载 。剪 力 墙 的 类 别一 般 按 照 剪 力 墙 上 洞 口 的 大 小 、 多 少 及 排 列 方 式 ， 将 剪 力 墙 分 为 以 下 几 种 类 型 ：整 体 墙没 有 门 窗 洞 口 或 只 有 少 量 很 小 的 洞 口 时 ， 可 以 忽 略 洞 口 的 存 在 ， 这 种 剪 力 墙 即为

6、整 体 剪 力 墙 ， 简 称 整 体 墙 。当 门 窗 洞 口 的 面 积 之 和 不 超 过 剪 力 墙 侧 面 积 的 15%， 且 洞 口 间 净 距 及 孔 洞 至 墙边 的 净 距 大 于 洞 口 长 边 尺 寸 时 ， 即 为 整 体 墙 。小 开 口 整 体 墙门 窗 洞 口 尺 寸 比 整 体 墙 要 大 一 些 ， 此 时 墙 肢 中 已 出 现 局 部 弯 矩 ， 这 种 墙 称 为 小开 口 整 体 墙 。连 肢 墙剪 力 墙 上 开 有 一 列 或 多 列 洞 口 ， 且 洞 口 尺 寸 相 对 较 大 ， 此 时 剪 力 墙 的 受 力 相 当于 通 过 洞 口 之

7、 间 的 连 梁 连 在 一 起 的 一 系 列 墙 肢 ， 故 称 连 肢 墙 。框 支 剪 力 墙当 底 层 需 要 大 空 间 时 ， 采 用 框 架 结 构 支 撑 上 部 剪 力 墙 ， 就 形 成 框 支 剪 力 墙 。 在地 震 区 ， 不 容 许 采 用 纯 粹 的 框 支 剪 力 墙 结 构 。壁 式 框 架在 联 肢 墙 中 ， 如 果 洞 口 开 的 再 大 一 些 ， 使 得 墙 肢 刚 度 较 弱 、 连 梁 刚 度 相 对 较 强时 ， 剪 力 墙 的 受 力 特 性 已 接 近 框 架 。 由 于 剪 力 墙 的 厚 度 较 框 架 结 构 梁 柱 的 宽 度 要

8、 小一 些 ， 故 称 壁 式 框 架 。开 有 不 规 则 洞 口 的 剪 力 墙有 时 由 于 建 筑 使 用 的 要 求 ， 需 要 在 剪 力 墙 上 开 有 较 大 的 洞 口 ， 而 且 洞 口 的 排 列不 规 则 ， 即 为 此 种 类 型 。需 要 说 明 的 是 ， 上 述 剪 力 墙 的 类 型 划 分 不 是 严 格 意 义 上 的 划 分 ， 严 格 划 分 剪 力墙 的 类 型 还 需 要 考 虑 剪 力 墙 本 身 的 受 力 特 点 。根 据 受 力 性 能 不 同 ， 可 分 为 以 下 几 种 ：独 立 墙 肢整 体 小 开 口 剪 力 墙整 截 面 剪 力

9、 墙壁 式 框 架连 肢 剪 力 墙剪 力 墙 结 构概 念 和 结 构 效 能1 建 筑 物 中 的 竖 向 承 重 构 件 主 要 由 墙 体 承 担 时 ， 这 种 墙 体 既 承 担 水 平 构 件 传 来的 竖 向 荷 载 ， 同 时 承 担 风 力 或 地 震 作 用 传 来 的 水 平 地 震 作 用 。 剪 力 墙 即 由 此 而 得 名(抗 震 规 范 定 名 为 抗 震 墙 )。2 剪 力 墙 是 建 筑 物 的 分 隔 墙 和 围 护 墙 ， 因 此 墙 体 的 布 置 必 须 同 时 满 足 建 筑 平 面布 置 和 结 构 布 置 的 要 求 。3， 剪 力 墙 结

10、构 体 系 ， 有 很 好 的 承 载 能 力 ， 而 且 有 很 好 的 整 体 性 和 空 间 作 用 ， 比框 架 结 构 有 更 好 的 抗 侧 力 能 力 ， 因 此 ， 可 建 造 较 高 的 建 筑 物 。4 剪 力 墙 结 构 的 优 点 是 侧 向 刚 度 大 ， 在 水 平 荷 载 作 用 下 侧 移 小 ， 其 缺 点 是 剪力 墙 的 间 距 有 一 定 限 制 ， 建 筑 平 面 布 置 不 灵 活 ， 不 适 合 要 求 大 空 间 的 公 共 建 筑 ， 另外 结 构 自 重 也 较 大 ， 灵 活 性 就 差 。 一 般 适 用 住 宅 、 公 寓 和 旅 馆

11、。5 剪 力 墙 结 构 的 楼 盖 结 构 一 般 采 用 平 板 ， 可 以 不 设 梁 ， 所 以 空 间 利 用 比 较 好 ，可 节 约 层 高 。 .体 系 的 类 型 及 适 用 范 围1 框 架 -剪 力 墙 结 构 。 是 由 框 架 与 剪 力 墙 组 合 而 成 的 结 构 体 系 ， 适 用 于 需 要 有局 部 大 空 间 的 建 筑 ， 这 时 在 局 部 大 空 间 部 分 采 用 框 架 结 构 ， 同 时 又 可 用 剪 力 墙 来 提高 建 筑 物 的 抗 侧 能 力 ， 从 而 满 足 高 层 建 筑 的 要 求 。2 普 通 剪 力 墙 结 构 。 全

12、部 由 剪 力 墙 组 成 的 结 构 体 系 。3 框 支 剪 力 墙 结 构 。 当 剪 力 墙 结 构 的 底 部 需 要 有 大 空 间 ， 剪 力 墙 无 法 全 部 落 地时 ， 就 需 要 采 用 底 部 框 支 剪 力 墙 的 框 支 剪 力 墙 结 构 。结 构 布 置1 平 面 布 置剪 力 墙 结 构 中 全 部 竖 向 荷 载 和 水 平 力 都 由 钢 筋 混 凝 土 墙 承 受 ， 所 以 剪 力 墙 应 沿平 面 主 要 轴 线 方 向 布 置 。1)矩 形 、 L 形 、 T 形 平 面 时 ， 剪 力 墙 沿 两 个 正 交 的 主 轴 方 向 布 置 ；2)

13、三 角 形 及 Y 形 平 面 可 沿 三 个 方 向 布 置 ；3)正 多 边 形 、 圆 形 和 弧 形 平 面 ， 则 可 沿 径 向 及 环 向 布 置 。单 片 剪 力 墙 的 长 度 不 宜 过 大 ：1)长 度 很 大 的 剪 力 墙 ， 刚 度 很 大 将 使 结 构 的 周 期 过 短 ， 地 震 力 太 大 不 经 济 ；2)剪 力 墙 以 处 于 受 弯 工 作 状 态 时 ， 才 能 有 足 够 的 延 性 ， 故 剪 力 墙 应 当 是 高 细 的 ，如 果 剪 力 墙 太 长 时 ， 将 形 成 低 宽 剪 力 墙 ， 就 会 由 受 剪 破 坏 ， 剪 力 墙 呈

14、 脆 性 ， 不 利 于抗 震 。 故 同 一 轴 线 上 的 连 续 剪 力 墙 过 长 时 ， 应 用 楼 板 或 小 连 梁 分 成 若 干 个 墙 段 ， 每个 墙 段 的 高 宽 比 应 不 小 于 2。 每 个 墙 段 可 以 是 单 片 墙 ， 小 开 口 墙 或 联 肢 墙 。 每 个 墙肢 的 宽 度 不 宜 大 于 8 0m， 以 保 证 墙 肢 是 由 受 弯 承 载 力 控 制 ， 和 充 分 发 挥 竖 向 分 布筋 的 作 用 。 内 力 计 算 时 ， 墙 段 之 间 的 楼 板 或 弱 连 梁 不 考 虑 其 作 用 ， 每 个 墙 段 作 为 一片 独 立 剪

15、 力 墙 计 算 。编 辑 本 段结 构 特 点短 肢 剪 力 墙 结 构 是 指 墙 肢 的 长 度 为 厚 度 的 5-8 倍 剪 力 墙 结 构 ， 常 用 的 有 “T”字型 、 “L”型 、 “十 ”字 型 、 “Z”字 型 、 折 线 型 、 “一 ”字 型 。这 种 结 构 型 式 的 特 点 是 ： 结 合 建 筑 平 面 ， 利 用 间 隔 墙 位 置 来 布 置 竖 向 构 件 ， 基 本 上 不 与 建 筑 使 用 功 能发 生 矛 盾 ； 墙 的 数 量 可 多 可 少 ， 肢 长 可 长 可 短 ， 主 要 视 抗 侧 力 的 需 要 而 定 ， 还 可 通 过 不同

16、 的 尺 寸 和 布 置 来 调 整 刚 度 中 心 的 位 置 ； 能 灵 活 布 置 ， 可 选 择 的 方 案 较 多 ， 楼 盖 方 案 简 单 ； 连 接 各 墙 的 梁 ， 随 墙 肢 位 置 而 设 于 间 隔 墙 竖 平 面 内 ， 可 隐 蔽 ； 根 据 建 筑 平 面 的 抗 侧 刚 度 的 需 要 ， 利 用 中 心 剪 力 墙 ， 形 成 主 要 的 抗 侧 力 构 件 ，较 易 满 足 刚 度 和 强 度 要 求 。对 短 肢 剪 力 墙 结 构 的 设 计 计 算 ， 因 其 是 剪 力 墙 大 开 口 而 成 ， 所 以 基 本 上 与 普 通剪 力 墙 结 构

17、分 析 相 同 ， 可 采 用 三 维 杆 -系 簿 壁 柱 空 间 分 析 方 法 或 空 间 杆 -墙 组 元 分 析方 法 ， 前 者 如 建 研 院 的 TBSA、 TAT， 广 东 省 建 筑 设 计 院 的 广 厦 CAD 的 SS 模 块 ，后 者 如 建 研 院 的 TBSSAP、 SATWE， 清 华 大 学 的 TUS， 广 东 省 建 院 的 SSW 等 。其 中 空 间 杆 墙 组 元 分 析 方 法 计 算 模 型 更 符 合 实 际 情 况 ， 精 度 较 高 。 虽 然 三 维 杆 系 -簿 壁 柱 空 间 分 析 程 序 使 用 较 早 、 应 用 较 广 ，

18、但 对 墙 肢 较 长 的 短 肢 剪 力 墙 ， 应 该 用 空间 杆 -墙 组 元 程 序 进 行 校 核 。在 进 行 以 上 分 析 后 ， 按 高 层 建 筑 结 构 设 计 与 施 工 规 范 进 行 截 面 与 构 造 设 计 ，相 对 于 异 形 柱 结 构 ， 短 肢 剪 力 墙 结 构 的 理 论 与 实 践 较 为 成 熟 ， 但 这 种 结 构 在 结 构 设计 中 仍 然 有 需 要 引 起 重 视 的 方 面 。（ 1） 由 于 短 肢 剪 力 墙 结 构 相 对 于 普 通 剪 力 墙 结 构 其 抗 侧 刚 度 相 对 较 小 ， 设 计 时宜 布 置 适 当

19、数 量 的 长 墙 ， 或 利 用 电 梯 ， 楼 梯 间 形 成 刚 度 较 大 的 内 筒 ， 以 避 免 设 防 烈度 下 结 构 产 生 大 的 变 形 ， 同 时 也 形 成 两 道 抗 震 设 防 ；（ 2） 短 肢 剪 力 墙 结 构 的 抗 震 薄 弱 部 位 是 建 筑 平 面 外 边 缘 的 角 部 处 的 墙 肢 ， 当 有扭 转 效 应 时 ， 会 加 剧 已 有 的 翘 曲 变 形 ， 使 其 墙 肢 首 先 开 裂 ， 应 加 强 其 抗 震 构 造 措 施 ，如 减 小 轴 压 比 ， 增 大 纵 筋 和 箍 筋 的 配 筋 率 ；（ 3） 高 层 短 肢 剪 力

20、 墙 结 构 在 水 平 力 作 用 下 ， 显 现 整 体 弯 曲 变 形 为 主 ， 底 部 外 围小 墙 肢 承 受 较 大 的 竖 向 荷 载 和 扭 转 剪 力 ， 由 一 些 模 型 试 验 反 映 出 外 周 边 墙 肢 开 裂 ，因 而 对 外 周 边 墙 肢 应 加 大 厚 度 和 配 筋 量 ， 加 强 小 墙 肢 的 延 性 抗 震 性 能 。 短 肢 墙 应 在两 个 方 向 上 均 有 连 接 ， 避 免 形 成 孤 立 的 “一 ”字 形 墙 肢 ；（ 4） 各 墙 肢 分 布 要 尽 量 均 匀 ， 使 其 刚 度 中 心 与 建 筑 物 的 形 心 尽 量 接

21、近 ， 必 要 时用 长 肢 墙 来 调 整 刚 度 中 心 ；（ 5） 高 层 结 构 中 的 连 梁 是 一 个 耗 能 构 件 ， 在 短 肢 剪 力 墙 结 构 中 ， 墙 肢 刚 度 相 对减 小 ， 连 接 各 墙 肢 间 的 梁 已 类 似 普 通 框 架 梁 ， 而 不 同 于 一 般 剪 力 墙 间 的 连 梁 ， 不 应在 计 算 的 总 体 信 息 中 将 连 梁 的 刚 度 大 幅 下 调 ， 使 其 设 计 内 力 降 低 ， 应 按 普 通 框 架 梁要 求 ， 控 制 砼 压 区 高 度 ， 其 梁 端 负 弯 矩 钢 筋 可 由 塑 性 调 幅 70%-80%来

22、 解 决 ， 按 强剪 弱 弯 ， 强 柱 弱 梁 的 延 性 要 求 进 行 计 算 。 剪 力 墙 的 计 算编 辑 本 段计 算 方 法剪 力 墙 所 承 受 的 竖 向 荷 载 ， 一 般 是 结 构 自 重 和 楼 面 荷 载 ， 通 过 楼 面 传 递 到 剪 力墙 。 竖 向 荷 载 除 了 在 连 梁 （ 门 窗 洞 口 上 的 梁 ） 内 产 生 弯 矩 以 外 ， 在 墙 肢 内 主 要 产 生轴 力 。 可 以 按 照 剪 力 墙 的 受 荷 面 积 简 单 计 算 。在 水 平 荷 载 作 用 下 ， 剪 力 墙 受 力 分 析 实 际 上 是 二 维 平 面 问 题

23、， 精 确 计 算 应 该 按照 平 面 问 题 进 行 求 解 。 可 以 借 助 于 计 算 机 ， 用 有 限 元 方 法 进 行 计 算 。 计 算 精 度 高 ，但 工 作 量 较 大 。 在 工 程 设 计 中 ， 可 以 根 据 不 同 类 型 剪 力 墙 的 受 力 特 点 ， 进 行 简 化 计算 。整 体 墙 和 小 开 口 整 体 墙在 水 平 力 的 作 用 下 ， 整 体 墙 类 似 于 一 悬 臂 柱 ， 可 以 按 照 悬 臂 构 件 来 计 算 整 体 墙的 截 面 弯 矩 和 剪 力 。 小 开 口 整 体 墙 ， 由 于 洞 口 的 影 响 ， 墙 肢 间

24、应 力 分 布 不 再 是 直 线 ，但 偏 离 不 大 。 可 以 在 整 体 墙 计 算 方 法 的 基 础 上 加 以 修 正 。联 肢 墙联 肢 墙 是 由 一 系 列 连 梁 约 束 的 墙 肢 组 成 ， 可 以 采 用 连 续 化 方 法 近 似 计 算 。壁 式 框 架壁 式 框 架 可 以 简 化 为 带 刚 域 的 框 架 ， 用 改 进 的 反 弯 点 法 进 行 计 算 。框 支 剪 力 墙 和 开 有 不 规 则 洞 口 的 剪 力 墙此 两 类 剪 力 墙 比 较 复 杂 ， 最 好 采 用 有 限 元 法 借 助 于 计 算 机 进 行 计 算 。 其 计 算 判

25、断 过 程 是 由 整 体 参 数 来 判 断 的 有 关 计 算 方 法 有 那 些 注 意 的 问 题 ,希 望 大 家 展 开 讨 论 . 还 有 个 比 较 重 要 而 且 需 要 进 一 步 理 解 的 概 念 是 :协 同 工 作 原 理 基 本 的 原 理 是 这 样 的 :框 架 结 构 和 剪 力 墙 结 构 ， 两 种 结 构 体 系 在 水 平 荷 载 下 的 变 形 规 律 是 完 全 不 相 同 的 。框 架 的 侧 移 曲 线 是 剪 切 型 ， 曲 线 凹 向 原 始 位 置 ； 而 剪 力 墙 的 侧 移 曲 线 是 弯 曲 型 ， 曲线 凸 向 原 始 位 置

26、 。 在 框 架 剪 力 墙 （ 以 下 简 称 框 -剪 ） 结 构 中 ， 由 于 楼 盖 在 自 身 平 面内 刚 度 很 大 ， 在 同 一 高 度 处 框 架 、 剪 力 墙 的 侧 移 基 本 相 同 。 这 使 得 框 剪 结 构 的 侧移 曲 线 既 不 是 剪 切 型 ， 也 不 是 弯 曲 型 ， 而 是 一 种 弯 、 剪 混 合 型 ， 简 称 弯 剪 型 。 在 结构 底 部 ， 框 架 将 把 剪 力 墙 向 右 拉 ； 在 结 构 顶 部 ， 框 架 将 把 剪 力 墙 向 左 推 。 因 而 ， 框剪 结 构 底 部 侧 移 比 纯 框 架 结 构 的 侧 移

27、要 小 一 些 ， 比 纯 剪 力 墙 结 构 的 侧 移 要 大 一 些 ；其 顶 部 侧 移 则 正 好 相 反 。 框 架 和 剪 力 墙 在 共 同 承 担 外 部 荷 载 的 同 时 ， 二 者 之 间 为 保持 变 形 协 调 还 存 在 着 相 互 作 用 。 框 架 和 剪 力 墙 之 间 的 这 种 相 互 作 用 关 系 ， 即 为 协 同工 作 原 理 。考 虑 地 震 作 用 组 合 的 剪 力 墙 ， 其 正 截 面 抗 震 承 载 力 应 按 规 定 计 算 ， 但 在 其 正 截面 承 载 力 计 算 公 式 右 边 ， 应 除 以 相 应 的 承 载 力 抗 震

28、 调 整 系 数 RE。 剪 力 墙 各 墙 肢截 面 考 虑 地 震 作 用 组 合 的 弯 矩 设 计 值 ： 对 一 级 抗 震 等 级 剪 力 墙 的 底 部 加 强 部 位 及 以上 一 层 ， 应 按 墙 肢 底 部 截 面 考 虑 地 震 作 用 组 合 弯 矩 设 计 值 采 用 ， 其 他 部 位 可 采 用 考虑 地 震 作 用 组 合 弯 矩 设 计 值 乘 以 增 大 系 数编 辑 本 段构 成 及 其 编 号为 表 达 清 楚 、 简 便 ， 剪 力 墙 可 视 为 由 剪 力 墙 柱 、 剪 力 墙 身 、 剪 力 墙 梁 三 类 构 成 。编 号 规 定 ： 将

29、剪 力 墙 柱 、 剪 力 墙 身 、 剪 力 墙 梁 （ 简 称 为 墙 柱 、 墙 身 、 墙 梁 ） 三类 构 件 分 别 编 号 。墙 柱 编 号墙柱类型 代号 序号约束边缘暗柱 YAZ XX约束边缘端柱约束边缘翼墙（柱）约束边缘转角墙（柱）构造边缘端柱构造边缘暗柱构造边缘翼墙（柱）构造边缘转角墙（柱）非边缘暗柱扶壁柱YDZYYZYJZGDZGAZGYZGJZAZFBZXXXXXXXXXXXXXXXXXX编 辑 本 段墙 身 编 号 ： QXX（ X 排 ）由 墙 身 代 号 、 序 号 以 及 墙 身 所 配 置 的 水 平 与 竖 向 分 不 钢 筋 的 排 数 组 成 ， 其 中 ，排 数 注 写 在 括 号 内 。墙 梁 编 号墙梁类型 代号 序号连梁（无交叉暗撑及无交叉钢筋）连梁（有交叉暗撑）连梁（有交叉钢筋）暗梁边框梁LLLL（JC）LL（JG）ALBKLXXXXXXXXXX