洞口对剪力墙结构受力性能的分析研究

洞口对剪力墙结构受力性能的分析研究

曾伟松

广东省建筑科学研究院集团股份有限公司广东广州510000

摘要：随着房地产行业的不断发展，以框架剪力墙结构为主要体系的高层建筑物越来越多。本文结合实例分析了剪力墙开设洞口对该建筑结构安全性的影响。

关键词：剪力墙；结构；开设洞口

引言

随着人们对使用功能要求逐渐提高，剪力墙结构上开洞的情况越来越复杂。同时由于在其上开设洞口不仅会降低剪力墙自身抗侧力，而且会对原有框架剪力墙结构的抗震性能产生影响。因此，关于洞口对剪力墙结构影响的研究不仅具有理论价值，更具有实用价值。

1.工程概况

该商住楼结构形式为全现浇钢筋混凝土剪力墙结构，地下1层为车库，1～3层为商业用房，4～15层为住宅，结构总高度为46.8m。工程所处地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第三组，建筑场地类别为Ⅱ类。地下1～3层抗震等级为2级，4层及以上抗震等级为3级。混凝土设计强度等级：基础采用C35，地下1～4层均采用C30，5层及以上均采用C25。钢筋采用HRB335。因一楼某商户装修期间为了增加采光，对该商住楼一层16×B～1/C轴线剪力墙开设洞口，如图1～图3所示[1]。

图1商住楼一层结构平面布置图（单位：mm）

图2开洞后剪力墙立面图（单位：mm）图3A-A剖面图（单位：mm）

2.现场检测内容及结果

（1）开洞剪力墙施工质量检测。根据相关规范[2，3]要求及现场实际情况，分别对该片剪力墙的混凝土强度、截面尺寸及剪力墙分布钢筋间距等施工质量控制指标进行了检测，检测结果表明，该片剪力墙施工质量满足设计要求。

（2）洞口尺寸及位置检测。经现场检测，该片剪力墙开设的洞口尺寸B×H=1500mm×2400mm，洞口位置详见图1～图3。

（3）剪力墙钢筋损伤情况检查。经现场检测及调查，该片剪力墙开洞范围内截断的钢筋包括约束边缘构件受力纵筋和箍筋以及墙身水平分布筋和垂直分布筋。截断钢筋数量依次为：剪力墙约束边缘构件中受力纵筋2根、箍筋11根，剪力墙身单侧水平分布筋12根、垂直分布筋7根。个别被截断钢筋端头已出现锈蚀现象。

3.结构复核计算及影响分析

依据图纸及现场实际检测情况，采用中国建筑科学研究院开发的PKPM软件分别创建一层16×B～1/C轴线剪力墙开洞前后的整体计算模型进行复核计算，并对两个模型的计算结果进行对比分析。其中荷载、结构构件截面尺寸及材料强度值均按原设计取值，地震参数按现行规范[4]选取，具体取值如表1所示[2]。

表1基本参数选取

3.1计算结果对比及影响分析

3.1.1剪力墙开洞对本层（1层）安全性的影响分析

（1）1层结构计算控制参数对比及影响分析。通过对比该商住楼1层16×B～1/C轴线剪力墙开洞前后1层层间位移角、剪重比、剪力墙最大轴压比等计算控制参数以及地震作用下层剪力值的变化情况，分析剪力墙开洞对本层承载力的影响程度。具体对比情况如表2所示。

从表2中各项控制参数的对比可以看出，该商住楼1层16×B～1/C轴线剪力墙开洞后，对1层结构各项计算控制参数存在微弱影响。

（2）1层结构构件承载力影响分析。该商住楼1层16×B～1/C轴线剪力墙开洞后，该片剪力墙墙肢轴压比由0.18增加为0.23，相邻周边的剪力墙除B×14～16轴线墙肢轴压比由0.21增加为0.29以外，其余剪力墙墙肢轴压比均未发生变化。

表21层结构计算控制参数对比结果

该商住楼1层16×B～1/C轴线剪力墙开洞后，该片剪力墙截面面积减少，刚度降低，所承担的剪力及弯矩有所降低。剪力墙开洞后其相邻周边各构件内力变化较小，该层结构构件计算配筋量未发生明显变化，且实配钢筋量仍满足计算要求，即剪力墙开洞后未引起本层结构构件承载力不足。相邻构件配筋情况对比如表3所示[3]。

表31层构件配筋对比结果单位：mm2

3.1.2剪力墙开洞对整体结构安全性影响分析

（1）整体结构计算控制参数对比及影响分析。通过对比该商住楼1层16×B～1/C轴线剪力墙开洞前后整体结构计算控制参数（基本周期、周期比、层间位移角、位移比、剪重比、刚重比、层间刚度比、层间受剪承载力比），分析剪力墙开洞对各项控制参数的影响程度，继而分析剪力墙开洞对整体结构安全性的影响。具体对比情况如表4所示。

表4整体结构计算控制参数对比结果

从表4中各项控制参数的对比可以看出，该商住楼1层16×B～1/C轴线剪力墙开洞后，对整体结构各项计算控制参数存在一定程度影响。

（2）整体结构构件承载力影响分析。根据计算结果，剪力墙开洞后其他各楼层结构构件内力变化较小，且实配钢筋量仍满足计算要求，即剪力墙开洞后未引起整体结构构件承载力不足。

4.结论及建议

综上所述，在建筑结构的设计中，对于剪力墙结构的应用十分广泛。本文通过建立开洞前后的结构计算模型，对比各项指标及参数，定量地计算且分析出了剪力墙开设洞口对该商住楼结构安全性的影响，可以为今后同类工程问题提供一定的借鉴与理论依据。

参考文献：

[1]建筑工程剪力墙结构设计方法分析[J].王孟国.住宅与房地产.2016（36）

[2]剪力墙结构设计在建筑结构设计中的运用[J].徐超，陈永闪.智能城市.2016（11）

[3]房建工程剪力墙结构施工技术要点分析[J].申越.四川水泥.2017（02）