剪力墙截面设计与构造.doc

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200mm，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。

1．剪力墙与钢筋混凝土压弯构件相比有何特点？在剪力墙内，各种钢筋的作用如何？需要进行哪些计算与验算？
答：墙体承受轴力，弯矩和剪力的共同作用，它应当符合钢筋混凝土压弯构件的基本规律。但与柱子相比，它的截面往往薄而长（受力方向截面高宽比远大于4），沿截面长方向要布置许多分布钢筋，同时，截面剪力大，抗剪问题较为突出。这使剪力墙和柱截面的配筋计算和配筋构造都略有不同。
在剪力墙内，由竖向分布筋和受力纵筋抗弯、水平钢筋抗剪，需要进行正截面抗弯承载能力和斜截面抗剪承载能力计算，必要时，还要进行抗裂度或裂缝宽度的验算。剪力墙必须依赖各层楼板作为支撑，保持平面外稳定。在楼层之间也要保持局部稳定，必要时还应进行平面外的稳定验算。
2．如何判别剪力墙的大、小偏心受压？
答：与偏心受压柱类似，在极限状态下，当剪力墙的相对受压区高度ξ（x/hw0）≤ξb时，为大偏心受压破坏；ξ>ξb时为小偏心受压破坏。

3．剪力墙按大偏心受压进行强度计算时，应满足哪两个条件？
答：剪力墙按大偏心受压进行强度计算时，应满足的两个条件：
（1）必须验算是否满足ξ≤ξb。若不满足，则应按小偏压计算配筋。
（2）无论在哪种情况下，均应符合 的条件，否则按 进行计算。
4．剪力墙大、小偏心受压破坏的特点与假定如何？
答：大偏压破坏时，远离中和轴的受拉、受压钢筋都可以达到流限fy，压区混凝土达到极限强度α1fc，但是靠近中和轴处的竖向分布筋不能达到流限。按照平截面假定，未达流限的范围可以由计算确定。但为了简化计算，在剪力墙正截面计算时，假定只在1.5x范围（x为受压区高度）以外的受拉竖向分布筋达到流限并参加受力。在1.5x范围内的钢筋未达流限或受压，均不参与受力计算。
与小偏压柱相同，剪力墙截面小偏压破坏时，截面上大部分受压或全部受压。在压应力较大的一侧，混凝土达到极限抗压强度而丧失承载能力，端部钢筋及分布钢筋均达到抗压屈服强度，但计算中不考虑分布压筋的作用。在受拉区分布钢筋应力较小，因而受拉区分布钢筋的作用也不考虑。这样，剪力墙截面极限状态的应力分布与小偏压柱完全相同，配筋计算方法也完全相同。
5．如何判别剪力墙的大、小偏心受拉？它们各有何受力特点？设计思路如何？
答：剪力墙在弯矩 和轴向拉力 作用下，当拉力较大，使偏心矩 时，全截面受拉，属于小偏心受拉情况。当偏心矩 ，即为大偏心受拉。
在小偏心受拉情况下，整个截面处在拉应力状态下，混凝土由于抗拉性能很差将开裂贯通整个截面，所有拉力分别由墙肢腹部竖向分布钢筋和端部钢筋承担。因此，剪力墙一般不可能也不允许发生小偏心受拉破坏。
在大偏心受拉情况下，截面上大部分受拉，仍有小部分受压。与大偏压一样，假定1.5x范围以外的受拉分布钢筋都参加工作并达到屈服，同时忽略受压竖向分布钢筋的作用。
6．剪力墙斜截面受剪破坏主要有哪三种破坏形态？在剪力墙设计中，分别如何处理？
答：剪力墙斜截面受剪破坏主要有三种破坏形态—剪拉破坏、剪压破坏和斜压破坏。其中剪拉破坏和斜压破坏比剪压破坏显得更脆性，设计中应尽量避免。在剪力墙设计中，通过构造措施防止发生剪拉和斜压破坏，通过计算确定墙中水平钢筋，防止其发生剪切破坏。具体地，是通过限制墙肢内分布钢筋的最小配筋率防止发生剪拉破坏；通过限制截面剪压比避免斜压破坏。
7．剪力墙斜截面承载力计算的主要目的是什么？
答；设计中通常认为：竖向分布筋抵抗弯矩，而水平分布筋抵抗剪力。这样，剪力墙就由混凝土和水平钢筋共同抗剪。所以斜截面承载力计算的主要目的就是在已定截面尺寸和混凝土等级的情况下，计算水平分布筋的面积。
8．为什么要对剪力墙截面的剪压比进行限制？
答：试验表明，当剪力墙截面尺寸太小（通常指厚度太小），截面剪应力过高时，会在早期出现斜裂缝，而且很可能是在抗剪钢筋还没有来得及发挥作用时，混凝土就在高剪力及压力下被挤碎了，此时配置更多的抗剪钢筋已毫无意义。为避免这种破坏，应当对截面的剪压比进行限制。
9．剪力墙斜截面受剪破坏主要有哪几种破坏形态？设计中如何考虑这些破坏？
答：剪力墙斜截面受剪破坏主要有三种破坏形态—剪拉破坏、剪压破坏和斜压破坏。其中剪拉破坏和斜压破坏比剪压破坏显得更脆性，设计中应尽量避免。在剪力墙设计中，通过构造措施防止发生剪拉和斜压破坏，通过计算确定墙中水平钢筋，防止其发生剪切破坏。具体地，是通过限制墙肢内分布钢筋的最小配筋率防止发生剪拉破坏；通过限制截面剪压比避免斜压破坏；斜截面承载力计算则是为了防止剪压破坏。
 10．剪力墙腹板中存在着哪几种分布钢筋？各有何作用？它们各自所起作用的大小与哪些因素有关？设计中是如何处理的？
答：剪力墙腹板中存在竖向及水平分布钢筋，二者都可阻止斜裂缝展开，维持混凝土抗剪压的面积，从而改善沿斜裂缝剪切破坏的脆性性质。它们各自所起作用的大小与剪跨比、斜裂缝倾斜度有关。但是，设计中通常将二者的功能分开：竖向分布筋抵抗弯矩，而水平分布筋抵抗剪力。这样，墙肢就由混凝土和水平钢筋共同抗剪。所以，斜截面承载力计算就是在已定截面尺寸和混凝土等级的情况下，计算出水平分布筋的面积，从而起到防止剪压破坏的目的。
 11．为什么要对截面的剪压比进行限制？
答：试验表明，当剪力墙截面尺寸太小（通常指厚度太小），截面剪应力过高时，会在早期出现斜裂缝，而且很可能是在抗剪钢筋还没有来得及发挥作用时，混凝土就在高剪力及压力下被挤碎了，此时配置更多的抗剪钢筋已毫无意义。为避免这种破坏，应当对截面的剪压比进行限制。
12．连梁的配筋形式有哪几种，各有什么特点？
答：试验研究表明，若连梁采用普通梁的配筋方式（纵向钢筋抗弯、竖向钢筋抗剪），其抗震性能稍差，只有在严格控制截面平均剪应力的条件下连梁才可能有较好的延性。否则，即使做到 “强剪弱弯”，也常常是在钢筋屈服后不久连梁就剪坏，延性很小。为了改善连梁的延性，可以采用斜交叉配筋形式，此种配筋，剪力传递是通过交叉钢筋的拉力和压力来实现的，混凝土裂缝对剪力的传递影响较小，因此可避免发生斜拉破坏和出现对角线交叉裂缝以及端剪切滑移，延性也大大改善。此外，在连梁中开水平缝减小其跨高比，也可改善连梁的延性。