剪力牆

一般按照剪力牆上洞口的大小、多少及排列方式，將剪力牆分為以下幾種類型：

整體牆

沒有門窗洞口或只有少量很小的洞口時，可以忽略洞口的存在，這種剪力牆即稱為整體剪力牆，簡稱整體牆。

當門窗洞口的面積之和不超過剪力牆側面積的15%，且洞口間凈距及孔洞至牆邊的凈距大於洞口長邊尺寸時，即為整體牆。

門窗洞口尺寸比整體牆要大一些，此時牆肢中已出現局部彎矩，這種牆稱為小開口整體牆。

剪力牆上開有一列或多列洞口，且洞口尺寸相對較大，此時剪力牆的受力相當於通過洞口之間的連梁連在一起的一系列牆肢，故稱連肢牆。

當底層需要大空間時，採用框架結構支撐上部剪力牆，就形成框支剪力牆。在地震區，不容許採用純粹的框支剪力牆結構。

在連肢牆中，如果洞口開的再大一些，使得牆肢剛度較弱、連梁剛度相對較強時，剪力牆的受力特性已接近框架。由於剪力牆的厚度較框架結構樑柱的寬度要小一些，故稱壁式框架。

有時由於建築使用的要求，需要在剪力牆上開有較大的洞口，而且洞口的排列不規則，即為此種類型。

需要說明的是，上述剪力牆的類型劃分不是嚴格意義上的劃分，嚴格劃分剪力牆的類型還需要考慮剪力牆本身的受力特點。

根據受力性能不同，可分為以下幾種：

獨立牆肢

整體小開口剪力牆

整截面剪力牆

壁式框架

連肢剪力牆

短肢剪力牆結構是指牆肢的長度為厚度的4-8倍剪力牆結構，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。

這種結構形式的特點是：

①結合建築平面，利用間隔牆位置來布置豎向構件，基本上不與建築使用功能發生矛盾；

②牆的數量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側力的需要而定，還可通過不同的尺寸和布置來調整剛度中心的位置；

③能靈活布置，可選擇的方案較多，樓蓋方案簡單；

④連接各牆的梁，隨牆肢位置而設於間隔牆豎平面內，可隱蔽；

⑤根據建築平面的抗側剛度的需要，利用中心剪力牆，形成主要的抗側力構件，較易滿足剛度和強度要求。

對短肢剪力牆結構的設計計算，因其是剪力牆大開口而成，所以基本上與普通剪力牆結構分析相同，可採用三維桿-系簿壁柱空間分析方法或空間桿-牆組元分析方法，前者如建研院的TBSA、TAT，廣東省建築設計院的廣廈CAD的SS模塊，後者如建研院的TBSSAP、SATWE，清華大學的TUS，廣東省建院的SSW等。其中空間桿牆組元分析方法計算模型更符合實際情況，精度較高。雖然三維桿系-簿壁柱空間分析程序使用較早、應用較廣，但對牆肢較長的短肢剪力牆，應該用空間桿-牆組元程序進行校核。

在進行以上分析后，按《高層建築結構設計與施工規範》進行截面與構造設計，相對於異形柱結構，短肢剪力牆結構的理論與實踐較為成熟，但這種結構在結構設計中仍然有需要引起重視的方面。

（1）由於短肢剪力牆結構相對於普通剪力牆結構其抗側剛度相對較小，設計時宜布置適當數量的長牆，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內筒，以避免設防烈度下結構產生大的變形，同時也形成兩道抗震設防；

（2）短肢剪力牆結構的抗震薄弱部位是建築平面外邊緣的角部處的牆肢，當有扭轉效應時，會加劇已有的翹曲變形，使其牆肢首先開裂，應加強其抗震構造措施，如減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率；

（3）高層短肢剪力牆結構在水平力作用下，呈現整體彎曲變形為主，底部外圍小牆肢承受較大的豎向荷載和扭轉剪力，由一些模型試驗反映出外周邊牆肢開裂，因而對外周邊牆肢應加大厚度和配筋量，加強小牆肢的延性抗震性能。短肢牆應在兩個方向上均有連接，避免形成孤立的“一”字形牆肢；

（4）各牆肢分佈要盡量均勻，使其剛度中心與建築物的形心盡量接近，必要時用長肢牆來調整剛度中心；

（5）高層結構中的連梁是一個耗能構件，在短肢剪力牆結構中，牆肢剛度相對減小，連接各牆肢間的梁已類似普通框架梁，而不同於一般剪力牆間的連梁，不應在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調，使其設計內力降低，應按普通框架梁要求，控制砼壓區高度，其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調幅70%-80%來解決，按強剪弱彎，強柱弱梁的延性要求進行計算。剪力牆的計算。

1．建築物中的豎向承重構件主要由牆體承擔時，這種牆體既承擔水平構件傳來的豎向荷載，同時承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用。剪力牆即由此而得名(抗震規範定名為抗震牆)。

2．剪力牆是建築物的分隔牆和圍護牆，因此牆體的布置必須同時滿足建築平面布置和結構布置的要求。

3，剪力牆結構體系，有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用，比框架結構有更好的抗側力能力，因此，可建造較高的建築物。

4．剪力牆結構的優點是側向剛度大，在水平荷載作用下側移小，其缺點是剪力牆的間距有一定限制，建築平面布置不靈活，不適合要求大空間的公共建築，另外結構自重也較大，靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。

5．剪力牆結構的樓蓋結構一般採用平板，可以不設梁，所以空間利用比較好，可節約層高。

1．框架-剪力牆結構。是由框架與剪力牆組合而成的結構體系，適用於需要有局部大空間的建築，這時在局部大空間部分採用框架結構，同時又可用剪力牆來提高建築物的抗震能力，從而滿足高層建築的要求。

抗震牆豎向、橫向分佈鋼筋的配筋，應符合下列要求：

1一、二、三級抗震牆的豎向和橫向分佈鋼筋最小配筋率均不應小於0.25%；四級抗震牆不應小於0.20%；鋼筋間距不應大於300mm，直徑不應小於8mm。

2部分框支抗震牆結構的抗震牆底部加強部位，縱向及橫向分佈鋼筋配筋率均不應小於0.3%，鋼筋間距不應大於200mm。

2．普通剪力牆結構。全部由剪力牆組成的結構體系。

3．框支剪力牆結構。當剪力牆結構的底部需要有大空間，剪力牆無法全部落地時，就需要採用底部框支剪力牆的框支剪力牆結構。

1．平面布置

剪力牆結構中全部豎向荷載和水平力都由鋼筋混凝土牆承受，所以剪力牆應沿平面主要軸線方向布置。

矩形、L形、T形平面時，剪力牆沿兩個正交的主軸方向布置；

三角形及Y形平面可沿三個方向布置；

正多邊形、圓形和弧形平面，則可沿徑向及環向布置。

單片剪力牆的長度不宜過大：

長度很大的剪力牆，剛度很大將使結構的周期過短，地震力太大不經濟；

剪力牆以處於受彎工作狀態時，才能有足夠的延性，故剪力牆應當是高細的，如果剪力牆太長時，將形成低寬剪力牆，就會易受剪破壞，剪力牆呈脆性，不利於抗震。故同一軸線上的連續剪力牆過長時，應用樓板或小連梁分成若干個牆段，每個牆段的高寬比應不小於2。每個牆段可以是單片牆，小開口牆或聯肢牆。每個牆肢的寬度不宜大於8．0m，以保證牆肢是由受彎承載力控制，和充分發揮豎向分佈筋的作用。內力計算時，牆段之間的樓板或弱連梁不考慮其作用，每個牆段作為一片獨立剪力牆計算。

根據在實際工程中的施工經驗，綜合對裂縫的研究現狀。鋼筋混凝土剪力牆的裂縫一般可分為表面不規則裂縫、貫穿性裂縫。表面不規則裂縫一般出現在混凝土澆注后不久，分佈於牆體表面，此種裂縫既寬又密，但深度一般不大，多因養護不足而產生，對結構構件影響一般不大，且易於治理。豎向貫穿性裂縫一般發生在混凝土澆注后若干天后（一般拆模后不久），由下而上，走向與樓面接近垂直，有的通至樓面板底但不穿過樓層，縫寬一般為0.1～0.3mm，個別可達0.4～0.5mm，縫深一般較大，最深者可貫穿牆體。因養護不好引起的表面不規則裂縫常不至於帶來多少影響，且易於處理。

一般情況下，工程中構件裂縫產生的主要原因可分為兩大類：

一是動、靜荷載和其他各種外荷載引起的；

二是由混凝土內外溫差、收縮或地基不均勻沉降等變形荷載引起的。此外，設計體型和結構布置也是產生裂縫的一個重要原因。總之裂縫產生的原因很複雜，綜合考慮設計、材料、施工及環境等各方面的因素，鋼筋混凝土剪力牆裂縫主要由以下原因產生：

混凝土的收縮應力過大收縮裂縫主要與水泥用量、骨料、構件長度及外加劑等因素有關

（1）水泥用量

隨著我國高層建築的不斷發展，各種高強度混凝土也得到了廣泛的應用，C50、C60乃至C80混凝土設計標號已屢見不鮮，由此相應的是水泥用量的增大、水灰比的減小。而水灰比是影響混凝土收縮的最主要因素。例如，當水灰比小於0.35時。體內相對濕度很快降至80%以下，自收縮引起的體積減小在8%左右，收縮值相當可觀。

（2）骨料

預拌混凝土為了滿足運輸、泵送的要求。增加了細骨料用量，使得骨料的表面積增大，相應包裹在骨料上的水泥等膠凝材料變少，減弱了混凝土之間的連接能力，增大了混凝土的塑性收縮。

（3）構件長度現代建築的跨度、構件長度均有較大提高。

（4）外加劑

外加劑在混凝土中摻量少，作用大。使用的混凝土中普遍摻有減水劑、緩凝劑、早強劑、防水劑等多種外加劑。研究表明，有近一半外加劑會造成混凝土收縮率大於基準混凝土，混凝土收縮率的增大自然增大了裂縫的出現概率。外加劑對混凝土性能影響極大，可能是導致混凝土開裂的重要原因。

溫度裂縫主要與水泥品種、養護條件、拆模 時間及溫差等因素有關：

（1）水泥品種

預拌混凝土大多使用新法（主要為旋窯）燒製成的水泥，尤其為提高混凝土標號，大量使用硅酸鹽水泥，使得水泥水化熱高且集中。水泥水化過程中放出大量的熱量，且大部分水化熱都是在澆築的前三天釋放，而混凝土是熱的不良導體，產生的熱量不易散發，內部溫度不斷上升。而拆模后，表面散熱快，溫度較低，內外形成溫度梯度。內部混凝土熱脹產生壓應力，外部混凝土產生拉應力。當此拉應力超過此時混凝土的抗拉強度時，便使混凝土產生裂縫開裂。

（2徠）養護條件

由於剪力牆養護不足，牆體表面積大水分散失快，體積收縮大，而內部濕度變化相對較小，體積收縮較小，表面收縮變形受到內部混凝土的約束而產生拉應力，引起混凝土表面開裂。

（3）拆模時間

牆體模板的拆除時間過早，混凝土表面溫度急劇變化，產生較大的降溫收縮，表面受到內部混凝土的約束，將產生很大的拉應力（內部混凝土溫度變化相對較小，受自約束而產生壓應力），而混凝土早期抗拉強度和彈性模量較低，因而出現牆體表面較淺範圍內的裂縫。另外在室外溫差較大的嚴冬和盛夏，由於混凝土結構不易導熱，在結構的頂部和底部常產生溫度裂縫。

出現了上述混凝土材料的溫度和收縮應力，如果結構或構件不受約束影響，那麼其將自由變形也不會產生裂縫。但實際工程中的剪力牆結構構件受到各種約束的影響，如樓板、剪力牆的暗柱（或明柱）及端牆的約束，地下室側牆受到地下室頂板和底板的約束。這些約束使得剪力牆結構構件不能自由變形或者跟約束構件的變形不同步（或協調）而導致裂縫的產生。

針對上述裂縫產生的原因，可相應採取以下預防和治理措施。

（1）調整混凝土各組分。如採用高標號水泥，減小水泥用量；盡量使用低水化熱的水泥；嚴格控制外加劑的品種及用量；砂宜採用中砂，保證石子級配良好，並嚴格控制砂石含泥量。

（2）拆模及養護。適當延長剪力牆混凝土的拆模時間，並且拆模時不要馬上移走模板，而是先讓模板拆開一條縫隙作澆水養護用，從而改善混凝土的養護環境以達到控制牆體裂縫的目的。特別是預拌混凝土早期水化快，水化熱發展快，拌合物保水性強，泌水小，為此，施工過程中應特別注意加強養護環節的管理及防護措施的應用。施工中當混凝土密實后，應儘可能早地復蓋養護，及時噴水，適當延長養護時間，這樣，既可以減少內外部溫差，又可以保證早期濕養護和後期養護的最佳效果。

（3）混凝土中摻加膨脹劑。膨脹劑由於在一定程度上補償了收縮應力，能有效減少混凝土收縮裂縫。

（4）剪力牆上增開"結構小洞"。這可能是最有效的方法，通過開洞把長牆變成短牆，減少混凝土收縮變形的約束，使混凝土收縮應力得到釋放，從而達到控制牆體裂縫的目的，但必需重新對結構進行計算，確保結構的安全及正常的使用功能。

（5）留置后澆帶。即先澆注后澆帶兩側混凝土，約兩個月後當混凝土收縮變形趨於穩定時，再澆築留縫部位，從而避免因收縮應力而出現裂縫。

（6）在剪力牆中部設置暗梁（或設置頂部暗圈樑）。這樣貫穿性裂縫只能裂到梁底，而不至裂到樓面板底，可有效減小有害裂縫的長度。

（7）調整水平鋼筋配筋方案。將剪力牆水平鋼筋置於豎向鋼筋外側，有效減小了混凝土保護層厚度，增強了剪力牆表層混凝土的抗裂性。

（8）增加抗收縮鋼筋。遵循配筋細而密可抵抗收縮應力的原則，適當增加水平鋼筋的配筋率、減小鋼筋直徑而縮小配筋間距。另外在對剪力牆造成約束的結構構件與其連接處增設鋼筋對裂縫亦能起到一定的抑制作用。

（9）裂縫補強治理措施。當裂縫不能自我癒合，且長期存在會給結構構件帶來耐久性、安全性和建築使用功能等方面的影響而必須給予治理時，可待裂縫發展穩定后，針對不同大小的裂縫採取相應的有關治理措施。

剪力牆所承受的豎向荷載，一般是結構自重和樓面荷載，通過樓面傳遞到剪力牆。豎向荷載除了在連梁（門窗洞口上的梁）內產生彎矩以外，在牆肢內主要產生軸力。可以按照剪力牆的受荷面積簡單計算。

在水平荷載作用下，剪力牆受力分析實際上是二維平面問題，精確計算應該按照平面問題進行求解。可以藉助於計算機，用有限元方法進行計算。計算精度高，但工作量較大。在工程設計中，可以根據不同類型剪力牆的受力特點，進行簡化計算。

在水平力的作用下，整體牆類似於一懸臂柱，可以按照懸臂構件來計算整體牆的截面彎矩和剪力。小開口整體牆，由於洞口的影響，牆肢間應力分佈不再是直線，但偏離不大。可以在整體牆計算方法的基礎上加以修正。

連肢牆是由一系列連梁約束的牆肢組成，可以採用連續化方法近似計算。

壁式框架可以簡化為帶剛域的框架，用改進的反彎點法進行計算。

此兩類剪力牆比較複雜，最好採用有限元法藉助於計算機進行計算。其計算判斷過程是由整體參數來判斷的有關計算方法有那些注意的問題，希望大家展開討論。還有個比較重要而且需要進一步理解的概念是：協同工作原理基本的原理是這樣的：框架結構和剪力牆結構，兩種結構體系在水平荷載下的變形規律是完全不相同的。框架的側移曲線是剪切型，曲線凹向原始位置；而剪力牆的側移曲線是彎曲型，曲線凸向原始位置。在框架—剪力牆（以下簡稱框-剪）結構中，由於樓蓋在自身平面內剛度很大，在同一高度處框架、剪力牆的側移基本相同。這使得框—剪結構的側移曲線既不是剪切型，也不是彎曲型，而是一種彎、剪混合型，簡稱彎剪型。在結構底部，框架將把剪力牆向右拉；在結構頂部，框架將把剪力牆向左推。因而，框—剪結構底部側移比純框架結構的側移要小一些，比純剪力牆結構的側移要大一些；其頂部側移則正好相反。框架和剪力牆在共同承擔外部荷載的同時，二者之間為保持變形協調還存在著相互作用。框架和剪力牆之間的這種相互作用關係，即為協同工作原理。

考慮地震作用組合的剪力牆，其正截面抗震承載力應按規定計算，但在其正截面承載力計算公式右邊，應除以相應的承載力抗震調整係數γRE。剪力牆各牆肢截面考慮地震作用組合的彎矩設計值：對一級抗震等級剪力牆的底部加強部位及以上一層，應按牆肢底部截面考慮地震作用組合彎矩設計值採用，其他部位可採用考慮地震作用組合彎矩設計值乘以增大係數

為表達清楚、簡便，剪力牆可視為由剪力牆柱、剪力牆身、剪力牆梁三類構成。編號規定：將剪力牆柱、剪力牆身、剪力牆梁（簡稱為牆柱、牆身、牆梁）三類構件分別編號。

牆柱編號

由牆身代號、序號以及牆身所配置的水平與豎向分不鋼筋的排數組成，其中，排數注寫在括弧內。

用鋼筋混凝土牆板來代替框架結構中的樑柱，能承擔各類荷載引起的內力，並能有效控制結構的水平力，這種用鋼筋混凝土牆板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力牆結構。剪刀梯是一種比較常用的樓梯類型。做高層住宅，18層以上的高層住宅每個單元需要兩個樓梯間作逃生通道。一般為了節省面積，減少公攤面積與投資，會做成剪刀梯的形式。剪刀梯的一般做法有:

1、中間分隔牆做梁，梁支承於兩邊梯樑上，分隔牆採用砌塊砌築，樓梯梯板按單向板支承於梯樑上，這樣受力明確，施工也較為簡單，但若樓梯間進深較大，則分隔牆梁跨度較大，需要的高度較高，可能影響建築凈高（關聯著梯梁高度）；

2、中間分隔牆做混凝土牆，樓梯梯板單向支承於兩邊混凝土牆上，這種情況下，梯梁較小（因為只支承平台板），節約混凝土和鋼筋，但是需要在兩邊混凝土牆上預留斜向插筋，施工較為麻煩且施工質量不容易保證；

3、再一種是中間分隔牆做混凝土牆，樓梯梯板仍按單向支承在兩邊梯樑上，這樣做，分隔牆可僅按構造處理，施工較為簡便。對第三種方法，有的設計人員認為，因為混凝土牆總高度較高，又沒有和樓梯進行拉結，在地震作用下會喪失穩定，其實大可不必擔心，因為畢竟每層的梯板（斜板）已經形成側面的約束，而且由於不與主體拉結，分擔的地震作用較小，不會因此而遭到破壞。各地應該因地制宜來採取適合的設計和施工方法，盡量做到經濟節約，技術合理。