[实用新型]一种具韧性钢筋混凝土剪力墙体使用的剪力筋结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具韧性钢筋混凝土剪力墙体使用的剪力筋结构，特别涉及一种具有提升抗震能力的钢筋混凝土墙体结构。 

背景技术

2008年5月12日下午2时45分中国大陆四川省发生了8级强烈地震，共造成近70,000人不幸罹难，以及数十万民众受伤；而地震造成约21.6万间房屋倒塌，其中包括6,898间校舍，汶川大地震的严重灾情，同时也凸显了建筑物抗震设计不足，可见对于预防地震所带来的灾害，预防工作仍嫌不足。而如何从地震灾害中吸取惨痛的教训，对于中国大陆未来的防灾设计，还是要积极的发展结构耐震技术，以减少民众生命及财产的重大损失。 

而中国大陆的都市建筑大多以钢筋混凝土(RC)建造为主，所以剪力墙体也是由钢筋混凝土(RC)制造。根据灾后统计房屋、校舍损坏的原因包括：建筑物的支柱较细、混凝土质量较差、主钢筋数量较少、柱体箍筋围束力不足、主筋搭接不良、RC剪力墙体数量不足及梁柱接头区无箍筋等非韧性设计，显示出现有的设计规范已不具备足够的韧性来抵抗地震。因此，现阶段的耐震及补强设计主要针对此非韧性行为加以改善或提升其抗震的强度。 

对于中低楼层的建筑结构物而言，RC墙或RC剪力墙体的设置可以大幅度的提升结构物的耐震能力。建筑物在受到水平荷重(如地震力)时，RC剪力墙体能承受剪力，以增加抗震的效能。一般的RC剪力墙体主要为方形体或矩形体，与柱和梁相比其刚度甚大，因此会吸收大部分地震力，也因此受地震力作用后，RC剪力墙体常产生许多巨大的斜向裂缝，同时也失去强度。传统的RC剪力墙体配筋因考虑施工的便利性，因此仅在RC剪力墙体的水平与垂直向来配筋，但因RC剪力墙体里任意一点的最大剪应力方向会因其所对应位置的不同而改变，因此无法有效控制RC剪力墙体里的裂缝发生。在许多地震发生后，RC剪力墙体大的破坏模式大多呈现斜向的裂缝。由于地震引发的不规则震动，使的地震 力的加速度大小以及方向随着时间而改变，由于速度方向的改变使的剪力的方向不一致，然而国内RC剪力墙体的钢筋排列方式大多成现垂直状，施工也较方便，但却无法抑制各方向的裂缝。 

因为RC剪力墙体的劲度很大，要比柱大许多倍，所以RC剪力墙体可以吸收大部分结构的水平力，柱则吸收了少部分的水平力，所以在设计时，有了RC剪力墙体，柱的尺寸可以缩短而降低成本。因此RC剪力墙体不仅有抗震的效果，也可以在建造建筑物时降低其成本。RC剪力墙体的主要形式包括连接柱与梁的填充墙，通常被设置在电梯间或采用独立设置方式，比一般的混凝土墙厚上许多，有的厚度甚至超过50公分；或可选择在轴力较大的柱子中间设置RC剪力墙体。这些RC剪力墙体位置的设置，须以不妨碍建筑物的使用功能为主。 

由于RC剪力墙体的破坏模式为剪力破坏，在墙破坏的瞬间为脆性破坏，其韧性表现较差。因此在设计地震力时需要比纯梁或柱的设计值高。RC剪力墙体吸收了大部分的地震力，且将地震力传至地面上部结构，因此RC剪力墙体在建筑中的配置以及形式需要详细的规划，且须避免建筑物产生扭转效应，以符合建筑物劲度平衡的特性并发挥RC剪力墙体的功能。 

简单、规则、对称的结构系统是耐震设计的基本原则，在许多大地震中发现，结构系统不良的建筑物，是造成结构破坏的主因。系统改善主要针对建筑物的平面、立面、或地震力传递路径不规则加以改善，避免应力集中及偏心扭转效应。对于强度不足，导致耐震能力偏低的老旧建筑物，采用增加抗横力的竖向构材(如RC剪力墙体)以提高建筑物侧向劲度及强度，是目前广为应用且经济有效的结构系统补强工法之一。 

由于RC剪力墙体劲度很大，会承担大部分的地震力，因此RC剪力墙体在建筑配置时需要详细的规划，避免建筑物因平面或立面劲度分配不均所产生的偏心扭转效应。此外在许多地震发生后可发现，RC剪力墙体的破坏模式大多呈现斜向的脆性剪力开裂。然而一般普遍RC剪力墙体的钢筋排列方式大多呈现垂直网状，施工虽较方便，但却无法适应各方向的剪力，以致无法抑制各方向的裂缝。由于地震所引起的剪力，在45度角方向的分力最大，而垂直型的钢筋网摆设无法发挥钢筋抗拉及抗剪特性，所以当斜拉应力超过混凝土破裂模数时，便呈斜向剪力开裂，这就是在地震过后，RC剪力墙体斜裂缝形成的原因。