三、剪力墙结构
(一)剪力墙的概念和结构效能
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。
(二)剪力墙结构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。
(三)普通剪力墙结构的结构布置
1．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。
2．竖向布置
(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 (6)剪力墙上的洞口宜上下对齐，并列布置，这种墙传力直接，受力明确，内力分布清楚；抗震性能好。错洞口上下不对齐，受力复杂，洞边容易产生应力集中，配筋大，地震时容易破坏。
(7)相邻洞口之间及洞口与墙边缘之间要避免小墙肢。当墙肢的宽度与厚度之比小于3的小墙肢，在反复荷载作用下，早开裂，早破坏，故墙肢宽度不宜小于3bw(bw为墙厚)，且不应小于500mm。
(8)刀把形剪力墙会使剪力墙受力复杂，应力局部集中，而且竖向地震作用会产生较大的影响，宜十分慎重。如图10-22所示。
(四)剪力墙的构造要求
1，剪力墙的数量及厚度
对目前设计的16—28层住宅来看，底层部分剪力墙截面总面积与楼面面积之比大约为：
Aw—剪力墙截面总面积；
Af—楼面面积。
2．剪力墙厚度
底层厚度可按每层l0mm大约初估；最小厚度按160mm(见表10-14)。
(五)框支剪力墙结构的设计要点
1．框支剪力墙结构是指：当有的高层建筑为了满足多功能、综合用途的需要，在竖向，顶部楼层作为住宅、旅馆；中部楼层作为办公用房；下部楼层作为商店、餐馆、文化娱乐设施。不同用途的楼层，需要大小不同的开间，从而采用不同的结构形式。
上部楼层采用剪力墙结构以满足住宅和旅馆的要求；
中部办公楼用房侧需要中、小室内空间同时存在，则宜采用框架-剪力墙结构来满足其要求；
底部作为商店等用房则需要有尽量大的空间，则宜加大柱网，尽量减少墙体。
上述要求与结构的合理布置正好相反，以高层建筑的受力规律，下部楼层受力很大，上部楼层的受力相对要小得多，正常的结构布置应当是下部刚度要大，墙体应多，柱网应密，到上部逐渐减少墙、柱、扩大轴线间距，二者正好矛盾。
为了解决上述矛盾，就出现了底层大空间的框支剪力墙结构。
2．这种结构由于底部与上部结构的刚度产生突变，故在所发生的地震中，其破坏都较严重，抗震性能较差，故在设计中要特别加以注意，设计中要考虑两个关键问题：
(1)保证大空间有充分的刚度，防止竖向的刚度过于悬殊；
(2)加强转换层的刚度与承载力，保证转换层可以将上层剪力可靠地传递到落地墙上去。
3．落地剪力墙的布置和数量
(1)底部大空间层应有落地剪力墙(或)落地简体，落地纵横剪力墙最好成组布置， 结合为落地筒。
(2)平面为长矩形，横向剪力墙的片数较多时，落地的横向剪力墙的数目与横向剪力墙数目之比，非抗震设计时不宜少于30％；抗震设计时不宜少于50％，对于一般平面，令上下层刚度比为γ：
式中 Gi，Gi+1一一第i层，i+1层混凝土剪变模量(G=0．425E)
A，Ai+1一一第i层，i+1层的折算抗剪截面面积。
AW——在所计算方向上剪力墙的全部有效截面面积；
AC——全部柱的截面积；
hi，hi+1一一第i层，i+1层的层高。
在非震区γ应尽量接近于1，不应大于3；
在抗震设计时，γ应尽量接近于1，不应大于2。
为满足上述要求，可采取以下措施：
1)与建筑协调，争取尽可能多的剪力墙落地必要时也可在别的部位设置补偿剪力墙；
2)加大落地剪力墙的厚度、尽量增大落地墙的截面面积；
3)提高大空间层的混凝土强度等级。
3．落地剪力墙，尽量不要开洞，或开小洞，以免刚度削弱太大。洞口宜布置在剪力墙的中部。
4．转换层的设置
由剪力墙结构转换成框支剪力墙结构的大空间层时，其交接层即为转换层。
(1)转换层的结构形式
1)框架结构。不落地剪力墙用柱和梁形成框支梁来支承上面的剪力墙。
2)板柱结构。用厚板及柱来支承上部剪力墙。
3)空腹桁架结构。用空腹桁架及柱来支承上部剪力墙。
4)箱形刚性结构。
(2)框支梁、框支柱的基本要求
1)框支梁的宽度不小于上部剪力墙厚度的二倍。
2)框支梁上部相邻层的墙体非常重要，应力分布复杂，所以这层墙不宜设边门洞，不得在中柱上方开设门洞。
3)框支柱要严格要求，轴压比要比普通柱小些：
抗震等级一级，二级，三级，四级
轴压μC0．6，0．7，0．8，0．8
框支柱与框支梁要加强连接。
柱宽宜与梁同宽或比梁宽每边大50mm，且不小于450；断面高度hc，不小于柱宽，不小于梁跨的1／12，柱净高与柱截面高度之比大于或等于4。
(3)转换层楼板的要求
1)板厚不得小于180。
2)楼板应双层双向配筋，并加强与剪力墙的锚固。
