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。
剪力墙结构是指纵横向的主要承重结构全部为结构墙的结构。当墙体处于建筑物中合适的位置时,它们能形成一种有效抵抗水平作用的结构体系,同时,又能起到对空间的分割作用。结构墙的高度一般与整个房屋的高度相等,自基础直至屋顶,高达几十米或100多米;其宽度则视建筑平面的布置而定,一般为几米到十几米。相对而言,它的厚度则很薄,一般仅为200~300mm,最小可达160mm。因此,结构墙在其墙身平面内的抗侧移刚度很大,而其墙身平面外刚度却很小,一般可以忽略不计。所以,建筑物上大部分的水平作用或水平剪力通常被分配到结构墙上,这也是剪力墙名称的由来。事实上,"剪力墙"更确切的名称应该是"结构墙"。
在高层和超高层房屋节后中,水平荷载将起主要作用,房屋需要很大的抗侧移能力。框架结构的抗侧移能力较弱,混合结构由于墙体材料强度低和自重大,只限于多层房屋中使用,故在高层和超高层房屋结构中,需要采用新的结构体系,这就是剪力墙结构体系。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。
1.特点
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.剪力墙的间距有一定限制,故不可能开间太大。对需要大空间时就不太适用。灵活性就差。一般适用住宅、公寓和旅馆。
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。
2.受力
1、剪力墙的主要作用是承担竖向荷载(重力)、抵抗水平荷载(风、地震等)。
2、剪力墙结构中墙与楼板组成受力体系,缺点是剪力墙不能拆除或破坏,不利于形成大空间,住户无法对室内布局自行改造。
3、短肢剪力墙结构应用越来越广泛,它采用宽度(肢厚比)较小的剪力墙,住户可以一定范围内改造室内布局,增加了灵活性,但这是以整个结构受力性能的降低为代价的(虽然有试验和研究表明这种降低幅度较小)。
4、就当下中国现状,纯剪力墙结构造价高,施工困难,耗钢量极大,所以往往因为建设单位的制约,结构抗震设计囿于成本而不得不降低标准,建议慎用此类结构形式。
5、剪力在楼体下部最大。
3.结构布置
平面布置:
(1)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)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。
(2)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力墙计算。
(3)剪力墙的数量要在方案阶段合理的确定,以对称,均匀,数量适当为好。
1)剪力墙的开间以6.0~7.0m的大开间,比3.0-3.9m的小开间,较经济合理,降低了材料用量,而且增大建筑使用面积。
2)剪力墙结构的基本周期控制在 C--建筑物的总重力荷载。 若周期过短,地震力过大时,宜减少墙的数量。
(4)调整剪力墙结构刚度的方法有:
1)适当减小剪力墙的厚度;
2)降低连梁的高度;
3)增大门窗洞口宽度;
4)对较长的墙肢设置施工洞,分为两个墙肢。超过8.0m长时都应用施工洞划分为小墙肢。
竖向布置与平面布置相对应
(1)剪力墙应在整个建筑的竖向延续,上到顶,下到底,中间楼层也不要中断。剪力墙不连续会造成刚度突变,对抗震非常不利。
(2)顶层取消部分剪力墙时,其余剪力墙应在构造上予以加强。
(3)底层取消部分剪力墙时,应设置转换层。
(4)为避免刚度突变,剪力墙的厚度应按阶段变化,每次厚度减小宜为50-l00mm, 不宜过大,使墙体刚度均匀连续改变。厚度改变和混凝土强度等级的改变宜错开楼层。
(5)厚度变化时宜两侧同时内收。外墙及电梯间墙可只单面内收。
4.PC构件
1.预制混凝土剪力墙外墙板
预制混凝土剪力墙外墙板(图1-4-3)是指在工厂预制成的,内叶板为预制混凝土剪力墙、中间夹有保温层、外叶板为钢筋混凝土保护层的预制混凝土夹心保温剪力墙墙板,简称预制混凝土剪力墙外墙板。内叶板侧面在施工现场通过预留钢筋与现浇剪力墙边缘构件连接,底部通过钢筋灌浆套筒与下层预制剪力墙预留钢筋相连。

2.预制混凝土剪力墙内墙板
预制混凝土剪力墙内墙板是指在工厂预制成的混凝土剪力墙构件。预制混凝土剪力墙内墙板侧面在施工现场通过预留钢筋与现浇剪力墙边缘构件连接,底部通过钢筋灌浆套筒与下层预制剪力墙预留钢筋相连。
预制混凝土叠合楼板
预制混凝土叠合楼板最常见的主要有两种,一种是预制混凝土钢筋桁架叠合板;另一种是预制带肋底板混凝土叠合楼板。
(1)预制混凝土钢筋桁架叠合板(图1-4-5)属于半预制构件,下部为预制混凝土板,外露部分为桁架钢筋。预制混凝土叠合板的预制部分最小厚度为3~6 cm,叠合楼板在工地安装到位后应进行二次浇筑,从而成为整体实心楼板。钢筋桁架的主要作用是将后浇筑的混凝土层与预制底板形成整体,并在制作和安装过程中提供刚度。伸出预制混凝土层的钢筋桁架和粗糙的混凝土表面保证了叠合楼板预制部分与现浇部分能有效地结合成整体。

(2)预制带肋底板混凝土叠合楼板(图1-4-6)一般为预应力带肋混凝土叠合楼板(简称PK板)。

预制混凝土楼梯板
预制混凝土楼梯板受力明确,外形美观,避免了现场支模,安装后可作为施工通道,节约了施工工期。


装配式建筑外墙有以下优点:
1、 构件可在工厂内进行产业化生产,施工现场可直接安装,方便又快捷,可缩短施工工期。
2、 构件在工厂采用机械化生产,产品质量更易得到有效控制。
3、 周转料具投入量减少,料具租赁费用降低。
4、 减少施工现场湿作业量,有利于环保。
5、 因施工现场作业量减少,可在一定程度上降低材料浪费。
6、 构件机械化成度高,可较大减少现场施工人员配备。
装配式建筑外墙有以下缺点:
1、装配式建筑剪力墙施工时,由于外挂板作为剪力墙的一面模板,而有时外挂板上的预留对拉螺杆孔洞过少,可能导致整个模板体系的刚度不够,从而导致在施工剪力墙混凝土时,外挂板往外偏移。
2、装配式建筑在我国尚处于新事物发展阶段,造价管理部门编制定额还不能实时跟进,这就造成了生产厂家一家独大的现象,造价由生产厂家说了算,这也不利于装配式建筑的发展。

