剪力墙的截面尺寸选择

剪力墙截面设计与构造中的一些问题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 /h w0）≤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'2a x ≥的条件，否则按'2a x =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f y ，压区混凝土达到极限强度α1f c ，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。

剪力墙结构设计要点分析一、剪力墙结构的基本概念1、剪力墙结构的基本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。

（1）剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值，当比值小于或等于4时可按柱设计，当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱，按双向受压构件设计。

（2）剪力墙结构中，墙是一平面构件，它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外，还承担竖向压力；在轴力，弯矩，剪力的复合状态下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。

在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求：墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。

2、剪力墙结构的优缺点及适用范围（1）优点：整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力（强度）要求也容易满足，房间内无梁柱外露。

（2）缺点：剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求，结构自重往往也较大。

（3）适用范围：较小开间的住宅及旅馆建筑，高层建筑。

二、剪力墙结构设计应注意的问题1、结构体系的选择在设计钢筋混凝土多层及高层建筑结构时。

可供选择的结构体系有：框架结构；框架-剪力墙结构；剪力墙结构；框支剪力墙结构；筒体结构和巨型结构等。

目前，我国采用较多的是前5种。

设计中究竟采用哪种结构体系，要经过方案比较确定，这主要要看拟建筑物的高度、用途和施工条件和经济比较等。

如果拟建建筑物为宿舍，高度又比较高，那么自然要选择剪力墙结构。

因为居住建筑要有足够的隔墙。

如拟建建筑物为厂房或实验室，则最好采用框架结构，因为这类建筑要求开间大，多变，布置灵活，竖向构件越少越好。

2、剪力墙结构的布置（1）高度和高宽比的控制。

剪力墙结构大多应用于高层建筑结构中，而在高层建筑中，侧向位移的控制是结构设计的主要矛盾。

第一 确定柱子和剪力墙的截面尺寸：（取柱子，剪力墙的混凝土为C35） 1．先确定柱子截面尺寸：A 轴线上柱子的截面尺寸为：600mmx500mm;B 轴线上柱子截面尺寸为：900mmx700mm由于C 轴线上的柱子所受的荷载较小，所以不设剪力墙，则： 由 N 1.25*14*8.2*3.75*11=5919.375KN,得：柱子的面积为：A=310*375.5919*1.1/16.7*0.85=4.587*510mm 2， 取柱子的尺寸为：800mm*600mm2.确定剪力墙的尺寸：（取墙宽为300mm ） （1）计算A 轴线剪力墙的面积和尺寸： N=1.25*14*7.6*5.35*11=7827.05KNA=1.1*7827.05*310/16.7*0.85=6.065*510mm 2所要剪力墙的面积为：剪A =(A-600*500)*0.85/0.5=5.21*510mm 2要剪力墙的长度为：L=5.21*510/300=1740mm=1.74m 取剪力墙的长度为：L=1.9m(2) 计算B 轴线剪力墙的面积和尺寸： N=1.25*14*7.6*9.1*11=13313.3KNA=1.1*13313.3*310/16.7*0.85=10.32*510 mm 2所要剪力墙的面积为：剪A =(A-900*700)*0.85/0.5=6.834*510 mm 2要剪力墙的长度为：L=6.834*510/300=2278mm=2278m取剪力墙的长度为：L=2.8m第二 确定梁和板的截面尺寸：（取梁和板的混凝土C25） 1．主梁：h=L/12~L/8=0.658m~0.988m取h=850mm 则b=h/2~h/3=425mm~283mm 取b=300mm,所以截面尺寸为：850mm*300mm 2. 次梁：h=L/18~L/12=444.4mm~666.7mm取h=650mm 则b=h/2~h/3=325mm-217mm取b=250mm,所以截面尺寸为：650mm*250mm(短跨部份取：500mm*200mm) 经建模计算后，首层的次梁不满足要求，所以首层的尺寸改为：650mm*300mm 3．板的厚度：h=L/40~L/35=100mm~114mm,取h=110mm第三 荷载的计算： 1普通板荷载的计算：恒载标准值：2/28.117*02.020*032.020*004.022*01.0M KN k g =+++= 活载标准值：2/2M KN k q = 2.卫生间板荷载的计算：恒载标准值：2/35.720*02.035.0*171M KN k g =++= 活载标准值：2/2M KN k q = 3．外墙线荷载的计算： （1）首层：恒载标准值：M KN k g /01.11)3.385.095.0(*8.11*19.03.3*3)16*005.02*20*015.02*20*004.08.19*008.0(=+-++++= （2）标准层：恒载标准值：M KN k g /9.8)85.03.3(*8.11*19.03.3*3)16*005.02*20*015.02*20*004.08.19*008.0(=-++++= 4．内墙主梁线荷载的计算： （1）首层：非卫生间恒载标准值：M KN k g /36.6)85.09.03.3(*3.10*11.03.3*)16*005.0*220*015.0*2(=-+++=卫生间恒载标准值：M KN k g /95.6)85.09.03.3(*3.10*11.03.3*)20*015..02*20*004.08.19*005.016*005.020*015.0(=-++++++=（2）标准层：非卫生间恒载标准值：M KN k g /34.5)85.03.3(*3.10*11.03.3*)16*005.0*220*015.0*2(=-++=卫生间恒载标准值：M KN k g /93.5)85.03.3(*3.10*11.03.3*)20*015.02*20*004.08.19*005.016*005.020*015.0(=-+++++=4．内墙次梁线荷载的计算： （1）首层：非卫生间恒载标准值：M KN k g /53.6)65.09.03.3(*3.10*11.03.3*)16*005.0*220*015.0*2(=-+++=卫生间恒载标准值：M KN k g /12.7)65.09.03.3(*3.10*11.03.3*)20*015..02*20*004.08.19*005.016*005.020*015.0(=-++++++=（2）标准层：非卫生间恒载标准值：M KN k g /51.5)65.03.3(*3.10*11.03.3*)16*005.0*220*015.0*2(=-++=卫生间恒载标准值：M KN k g /1.6)65.03.3(*3.10*11.03.3*)20*015.02*20*004.08.19*005.016*005.020*015.0(=-+++++=6.屋面板荷载的计算：恒载标准值：2/24.220*02.017*02.05.1M KN k g =++= 活载标准值：2/2M KN k q = 7.女儿墙的线荷载：恒载标准值：M KN k g /02.31*18*02.01*5.00.1*12.0*18=++= 活载标准值：M KN k q /5.0=第四，手算楼梯间：（选用板式楼梯，混凝土采用C25） 1．斜板配筋计算：（1）确定板厚：h=L/30~L/25=87mm~104mm 取h=100mm（2）荷载的计算：（取1m 宽板计算） 楼梯斜板的倾斜角度为：α=tg 1-(150/280)=28，。

剪力墙设计的几个问题（二）剪力墙设计的几个问题（二）（续接）4．规范标准之间矛盾问题举例①.GB50011-2001第6.4.7条规定暗柱截面长度仅需满足bw及≥400mm，不要求满足lc/2,在翼墙（柱）中只要求满足壁柱≥300mm，不受墙厚bw的限制，而与“砼规”的要求矛盾。

笔者认为“抗规”GN50011的规定比较合理；实际工程中按现行规范要求需要设暗柱之处绝大部位为对门窗洞口边缘的加强，其墙肢属于联肢墙，非一字型矩形墙体，联肢墙连梁起耗散地震能量作用，受力状况和延性较好，在整体受力时当洞口较小时，往往墙体显槽形截面，因此在剪力墙结构中除设置角窗处外，暗柱截面尺寸不必过大；而翼墙（柱）处实际上只是建筑横墙肢的端边缘，不属纵墙肢的端边缘，在纵向水平力作用下，纵向墙法向应力呈线性分布，纵墙肢受力似同偏压柱；横纵交点处刚度，约束性能好，因此对于翼墙（柱）的截面取值也没必要过大；截面过大的暗柱和翼柱往往还容易形成连在一起，造成纵墙竖向配筋增加过多。

但转角墙（柱）则是剪力墙很重要的部位，必须严格遵守规范的规定。

②.构造边缘构件虽然“抗规”、“砼规”和“高规”都规定了配筋要求，但比较三本标准所给出的配筋要求的表格中的内容则是矛盾的，是不协调的；笔者认为“砼规”GB50010-2002表11.7.16的要求比较合理。

而“抗规”和“高规”表中的配筋要求是不够合理或是不够严密的。

还应指出三本规范中所给出的纵向构造筋的数量4根或6根是不实际的；例如对于转角墙（柱）的纵向筋数量，由于墙纵向筋的间距不宜大于300，又受墙厚限制，角柱的最小的纵向筋应为8根，当墙厚≥300时则最少需要12根，不会出现4根或6根的情况。

三．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。

剪力墙的判别依据和受力特点
剪力墙的判别依据和受力特点：
⑴整截面墙独立悬臂墙整体小开口墙双肢（联肢）墙壁式框架墙；
⑵依据：①整体工作系数α。

②墙肢惯性矩比In／I ；
⑶判别条件：
①剪力墙无洞口或虽有洞口但洞口面积与墙面积之比不大于016，且洞口净距及洞口边至墙边净距大于洞口边长尺寸时，按整截面墙算。

②当α<1时可不考虑连梁的约束作用，按悬臂墙计算。

③当1≤α＜10，按联肢墙计算。

④当α≥10且In／I≤ζ时，按整体小开口墙计算。

⑤当α≥10且I n／I＞ζ时按壁式框架计算。

⑷受力特点：
①整截面墙截面正应力呈直线分布，沿墙的高度方向弯矩图既不发生突变也不出现反弯点。

②独立悬臂墙墙肢轴力为零，各墙肢自身截面上的应力呈
直线分布，弯矩图既不发生突变也不出现反弯点。

③整体小开口墙连梁的约束作用很强，墙的整体性好，水平荷载产生的弯矩主要由墙肢的轴力负担，墙肢弯矩较小，弯矩图有突变但基本无反弯点界面正应力接近直线分布。

④双肢墙连梁对墙肢有一定的约束作用，弯矩图有突变且有反弯点，墙肢局部弯矩较大，整个截面正应力已不再呈直线分布。

⑤壁式框架连梁与墙肢的截面弯曲刚度接近，墙肢中弯矩与框架柱相似，其弯矩图不仅在楼层处有突变，且大多数楼层中都出现反弯点。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。

剪力墙的计算剪力墙考虑地震作用组合的剪力墙，其正截面抗震承载力应按本规范第7 章和第10.5.3 条的规定计算，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调整系数γRE。

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考虑地震作用组合的剪力墙的剪力设计值Vw 应按下列规定计算：1 底部加强部位1）9 度设防烈度（11.7.3-1）且不应小于按公式（11.7.3-2）求得的剪力设计Vw2）其他情况一级抗震等级Vw＝1.6V （11.7.3-2）二级抗震等级Vw＝1.4V （11.7.3-3）三级抗震等级Vw＝1.2V （11.7.3-4）四级抗震等级取地震作用组合下的剪力设计值2 其他部位Vw＝V （11.7.3-5）式中Mwua———剪力墙底部截面按实配钢筋截面面积、材料强度标准值且考虑承载力抗震调整系数计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值；有翼墙时应计入墙两侧各一倍翼墙厚度范围内的纵向钢筋；M———考虑地震作用组合的剪力墙底部截面的弯矩设计值；V———考虑地震作用组合的剪力墙的剪力设计值。

公式（11.7.3-1）中，Mwua 值可按本规范第7.3.6 条的规定，采用本规范第11.4.4 条有关计算框架柱端Mcua 值的相同方法确定，但其γRE 值应取剪力墙的正截面承载力抗震调整系数。

11.7.4 考虑地震作用组合的剪力墙的受剪截面应符合下列条件：当剪跨比λ＞2.5 时（11.7.4-1）当剪跨比λ≤2.5 时（11.7.4-2）11.7.5 考虑地震作组合的剪力墙在偏心受压时的斜截面抗震受剪承载力，应符合下列规定：（11.7.5）式中N———考虑地震作用组合的剪力墙轴向压力设计值中的较小值；当N＞0.2fcbh 时，取N＝0.2fcbh；λ———计算截面处的剪跨比λ＝M/（Vh0）；当λ＜1.5 时，取λ＝1.5；当λ＞2.2 时，取λ＝2.2；此处，M 为与剪力设计值V 对应的弯矩设计值；当计算截面与墙底之间的距离小于h0/2 时，λ 应按距墙底h0/2 处的弯矩设计值与剪力设计值计算。

剪力墙、柱、板配筋率剪力墙（纯剪力墙）1剪力墙截面一般部位墙厚度，一二级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的1/20，三四级不应小于140mm且不宜小于层高或无支长度的1/25。

无端柱或翼墙时，一二级不宜小于层高或无支长度的1/16；三四级不宜小于层高或无支长度的1/20。

2底部加强区墙厚度一二级不应小于200mm且不宜小于层高或无支长度的1/16；三四级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的1/20。

无端柱或翼墙时，一二级不宜小于层高或无支长度的1/12；三四级不宜小于层高或无支长度的1/16。

3参数指标轴压比一级时9度不宜大于0.4，7、8度时不宜大于0.5；二三级时不宜大于0.6（此项需在建模阶段控制）。

剪力墙配筋率一二三级抗震墙的竖向、水平分布筋最小配筋率均不应小于0.25%，四级抗震墙分布筋最小配筋率不应小于0.20%。

；部分框支剪力墙结构的落地剪力墙底部加强区竖向和水平分布筋配筋率不应小于0.3%。

剪力墙分布筋布置1》剪力墙的竖向和水平分布筋间距：不宜大于300mm，部分框支剪力墙结构的落地剪力墙底部加强区竖向和水平分布筋间距不宜大于200mm；2》分布筋直径：不宜大于墙厚的1/10，且不应小于8mm，竖向筋直径不宜小于10mm；拉筋间距不宜大于600mm，直径不应小于6mm。

4边缘构件：约束边缘构件和构造边缘构件轴压比对于剪力墙结构，底部楼层墙肢截面的轴压比，一级（9度）大于0.1、一级（7、8度）大于0.2、二三级大于0.3时需设置约束边缘构件，小于以上情况均设构造边缘构件。

构造边缘构件截面尺寸按照《高规》图7.2.16确定，注意不要按照《抗规》确定截面尺寸，因为《抗规》中构造约束边缘构件的长度比《高规》短；纵向钢筋配筋率及箍筋直径和间距均按《抗规》表6.4.5-1取用即可，构造边缘构件箍筋无体积配箍率要求。

约束边缘构件约束构件根据轴压比和所在墙体的类型及长度确定约束边缘构件长度，在结合规范中的图示来确定最终的约束边缘构件截面尺寸；纵筋配筋量直接PKPM计算结果配筋，最小配筋量结合《抗规》表6.4.5-3确定；箍筋结合《抗规》表6.4.5-3中，有轴压比查配箍率特征值，进而得出体积配箍率最小值；箍筋间距也查该表。