剪力墙

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剪力墙,也叫做抗震墙结构墙耐震壁,一般为钢筋混凝土造,在地震多發地區很常見。

功能[编辑]

由于剪力墙內配有鋼筋;和磚造牆相比,可以抵抗地震所形成的水平力。[1] 它是建筑物的承重墙,同时也是围护墙和分隔墙,因此,剪力墙的布置必须满足建筑平面布置和结构布置的要求。剪力墙有较强的承载能力,同时也具有很好的整体性和空间作用,因此,剪力墙作为抗侧力构件用于高层建筑。受剪力墙间距的限制,建筑物的平面开间布置不灵活,所以用于旅馆、公寓住宅等建筑较为适宜。剪力墙结构的楼盖结构一般采用钢筋混凝土平板,可不设梁,这样可节约层高。

剪力墙的类型[编辑]

剪力墙根据有无洞口、洞口的大小和位置以及形状等可分为四类,即整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。

  • 整截面墙,指没有洞口的实体墙或洞口很小的剪力墙,其受力状态如同竖向悬臂构件。当剪力墙高宽比较大时,受弯变形后截面仍保持平面,法向应力呈线性分布,
  • 整体小开口墙,指洞口稍大且成列分布的剪力墙,截面上法向应力稍偏离直线分布,相当于整体弯矩直线分布和墙肢局部弯矩应力的叠加。墙肢的局部弯矩一般不超过总弯矩的15%,且墙肢在大部分楼层没有反弯点。
  • 联肢墙,指洞口更大且成列布置,使连梁刚度比墙肢刚度小得多,连梁中部有反弯点,各墙肢单独作用较显著,可看成若干个单肢剪力墙由连梁联结起来的剪力墙。当开有一列洞口时为双肢墙,当开有多列洞口时为多肢墙。
  • 壁式框架,当洞口宽而大,墙肢宽度相对较小,墙肢刚度与连梁刚度相差不太远时,剪力墙的受力性能与框架结构相类似;其特点是墙肢截面的法向应力分布明显出现局部弯矩,在许多楼层内墙肢有反弯点。

剪力墙的构造要求[编辑]

  • 短肢剪力墙抗震等级应提高一级采用。
  • 短肢剪力墙厚度不应小于200mm。
  • 短肢剪力墙指墙肢截面高度与厚度之比为5~8,一般剪力墙指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。
  • 较长的剪力墙宜开设洞口,段段之间宜采用弱连梁连接。每个独立墙段总高度与截面高度之比不应小于2,墙肢截面高度不宜大于8m。
  • 剪力墙结构底部加强部位高度可取墙肢总高度的1/8和底部二层二者的较大值。当高度超150m,取加强部位的高度为墙肢总高度的1/10.
  • 一、二级剪力墙厚度:加强区不小于层高的1/16或200,其它不小于1/20层高或160。三、四级剪力墙厚度:加强区不小于层高的1/20或160,其它取1/25层高或160。非抗震设计的剪力墙,厚度不小于1/25层高或160。电梯井可适当减少,但不小于160mm。

剪力墙结构的基本假定[编辑]

剪力墙结构体系建筑是由一系列纵向和横向剪力墙及楼盖组成的空间结构。剪力墙承受竖向和水平荷载作用。在竖向荷载作用下,各片剪力墙受力分析比较简单,但在水平荷载作用下则不同,为简化计算,作以下基本假定: (1) 各片剪力墙在其自身平面内刚度极大,而在其平面外刚度极小,可以忽略不计。这样就可以把纵横向剪力墙布置的空间结构简化为平面结构处理。同时,也可考虑纵横墙的共同工作,即纵墙的一部分可以作为横墙的有效翼缘,横墙的一部分也可以作为纵墙的有效翼缘。在承载力计算中,剪力墙的翼缘宽度可取剪力墙的间距、门窗洞间翼墙的宽度、剪力墙厚度加两侧各6倍翼墙厚度、剪力墙墙肢总高度的1/10 四者中的最小值。 (2) 楼盖在其自身平面内的抗弯刚度视为“无限大”,因此在水平荷载作用下,只产生刚体运动,并把水平荷载分配给各片剪力墙,而不发生水平方向的弯曲变形;而在平面外,由于刚度很小,可忽略不计。按此假定,当结构不发生扭转时,各片剪力墙在水平荷载作用下侧向位移相等。这样,整个建筑上所承受的水平荷载就可以按各片剪力墙的等效抗弯刚度的大小,按比例进行分配,然后进行内力及位移计算。 (3) 等效抗弯刚度是指按剪力墙顶点侧移相等的原则考虑弯曲变形和剪切变形后,折算为竖向悬臂受弯构件的抗弯刚度。对于沿竖向刚度比较均匀的结构,各片剪力墙可以按下式之一计算其等效刚度。均布荷载、倒三角形荷载、顶点集中荷载。

剪力墙的分类和受力特点[编辑]

(1) 一般剪力墙的墙肢截面高度u h 和厚度u b 之比大于8;短肢剪力墙的墙肢高度与厚度之比为5~8。 (2) 一般剪力墙根据墙面开洞大小情况,分为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。它们的受力特点如下: ① 整截面剪力墙。当剪力墙不开门窗洞口或虽开有洞口,但洞口很小时(洞口面积不大于剪力墙总面积的15%、且洞口净矩及洞口至墙边的净距都大于洞口长边的尺寸),把其看作整截面墙。此时,它们的受力性能犹如一悬臂杆,截面上的正应力仍符合平截面假定,在墙肢的高度上,弯矩图既不发生突变也不出现反弯点,变形曲线以弯曲型为主。 ② 整体小开洞墙。当剪力墙上的门窗洞口沿竖向成列布置,洞口的总面积虽超过了墙总面积的15%,但总的说来洞口仍很小时,称其为整体小开口墙。它在荷载作用下,在连梁处的墙肢弯矩图有突变,但在整个墙肢的高度上,没有或仅在个别楼层中才出现反弯点,整个剪力墙的变形曲线仍以弯曲型为主。 ③ 双肢剪力墙。此类剪力墙上的门窗洞口尺寸较大,则整个剪力墙截面上的正应力已不再成直线分布,其变形曲线与整体小开口墙相近,仍以弯曲变形为主。 ④ 壁式框架。当剪力墙具有多列洞口,且洞口尺寸较大,特别是当洞口上连梁的线刚度大于或接近于洞口侧边墙肢的线刚度时,则剪力墙的受力性能已接近于框架,宜按带刚域的“壁式框架”进行设计。此时,在水平荷载作用下其柱的弯矩图不仅在楼层处有突变,而且在大多数的楼层中都出现反弯点,整个框架的变形以剪切型为主。 (3) 剪力墙的墙肢截面高度w h 与厚度w b 之比小于5时,称为小墙肢。其中,当之比 ≤3时,宜按框架柱进行截面设计。

剪力墙和一般填充墙的区别[编辑]

  • 剪力墙不能随便拆除,剪力墙任意拆除会带来建筑物的安全隐患。剪力墙之外的一般墙体,如填充墙、轻质隔墙是可以随便拆除。
  • 剪力墙是用混凝土浇筑而成的,并且有配筋,一般的填充墙是用空心砖等砌成的。
  • 剪力墙是建筑结构的承重受力构件,它与梁板柱等共同组成建筑物的受力体系填充墙不是承重构件,只起着维护和分隔空间的作用。
  • 剪力墙常见于10层以上的建筑物,特别是电梯间的墙,还有楼房边角处的较为完整的墙体(即门窗洞口较少),也就是说,10 层以下的建筑,一般没有剪力墙。

剪力墙与框架剪力墙的区别[编辑]

纯剪力墙结构就是整个建筑物都采用剪力墙结构,包括墙身、墙柱(暗柱和端柱)、墙梁(连梁、暗梁、边框梁)。 凡是为了让建筑物抗剪力(正常为抗震考虑)所设计的墙体统称为剪力墙,通常为钢筋混凝土剪力墙。但也有用砌体墙来做剪力墙。例如在美国用砖墙来做剪力墙的也还是很多的。 剪力墙也称为耐震墙,一般用在房屋方面较多,由于剪力墙的刚度很大,要比柱子大上许多倍,因此剪力墙可以承担极大部份构造物的水平力,而柱子就承受小部份的水平力,设计了剪力墙则无形中可以减小了柱子的尺寸。剪力墙当然也是承重墙。 剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。这种结构在高层房屋中被大量运用。剪力墙是建筑的一种竖向承重构件,但其受力方式与柱子是不同的。一般在结构体系中,由于剪力墙的刚度比较大,所以在承担结构的侧向力方面有较大的贡献,而在受力是往往剪力墙不出现反弯点。一般剪力墙用于高层建筑中较多,当然在底框结构中也要布置剪力墙。 框架结构是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱,再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工,效率较高,工程质量较好。 框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作的,装配整体式楼面的作用则不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,但抗震性能差 框架-剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同样又有足够的剪力墙,有相当大的刚度,框剪结构的受力特点,是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式,所以它的框架不同于纯框架结构中的框架,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。因为,在下部楼层,剪力墙的位移较小,它拉着框架按弯曲型曲线变形,剪力墙承受大部分水平力,上部楼层则相反,剪力墙位移越来越大,有外侧的趋势,而框架则有内收的趋势,框架拉剪力墙按剪切型曲线变形,框架除了负担外荷载产生的水平力外,还额外负担了把剪力拉回来的附加水平力,剪力墙不但不承受荷载产生的水平力,还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力,所以,上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小,框架中也出现相当大的剪力。

框支剪力墙和框架剪力墙的区别[编辑]

框架剪力墙就是以框架和剪力墙共同承担水平和竖向荷载的一种结构体系。这是从结构整体角度来划分的。框支剪力墙指的是结构中的局部,部分剪力墙因建筑要求不能落地,直接落在下层框架梁上,再由框架梁将荷载传至框架柱上,这样的梁就叫框支梁,柱就叫框支柱,上面的墙就叫框支剪力墙。这是一个局部的概念,因为结构中一般只有部分剪力墙会是框支剪力墙,大部分剪力墙一般都会落地的。

外部連結[编辑]

抗震利器〝剪力牆〞

参考资料[编辑]