論高層建筑剪力墻設計

陳鵬

摘 要：文章從剪力墻的設計原則、梁板布置原則、設計過程來進行分析，讓設計人員對剪力墻的設計認識更加深刻。

關鍵詞：高層；剪力墻；布置；原則；分析

現代剪力墻在建筑結構設計中的應用越發普及，結構設計人員必須結合相應規范，熟悉剪力墻的受力特性，構造要求，才能夠針對不同的結構形式，合理利用剪力墻，做出安全、合理、經濟的結構設計。

1 剪力墻布置原則

1.1 剪力墻的位置

1.1.1 剪力墻布置應盡量規整、均勻、對稱，且貫通全高，使建筑物具備合理的雙向剛度；并盡可能使結構的剛度中心和質量中心重合，以減少扭轉。

1.1.2 控制結構樓層層間最大位移與層高之比≤1/1000。

1.1.3 剪力墻的豎向布置應自下而上逐漸減小，避免剛度突變，樓層的側向剛度不宜小于相鄰上一層的70%和其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%。

1.1.4 樓層層間抗側力結構的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80%，不應小于其上一層受剪承載力的65%。

1.1.5 筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50%。當不能判斷時，可控制第一振型下一般剪力墻底部地震剪力不應小于總剪力的50%。

1.1.6 房間內不出現凸角，剪力墻的門窗洞宜上、下對齊。

1.2 剪力墻的間距

為了保證樓（屋）蓋的側向剛度，避免水平荷載作用下樓蓋平面內彎曲變形，應控制剪力墻的最大間距。

1.3 剪力墻的厚度

剪力墻厚度取值 由以下因素確定：

1.3.1 通過結構分析，在滿足最大層間位移、周期比、位移比的各項指標確定每層剪力墻的厚度。

1.3.2 不同抗震等級 的軸壓 比的限制。

1.3.3 構造性及穩定性要求（而穩定性一般會滿足）。對于普通的住宅建筑在 7度或 8度地區，墻厚大多情況下是按穩定性和 構造要求所控制的。

首先剪力墻厚度應滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-20107.2.1條 7.7.2條規定（其實是高厚比要求），當不能滿足上面幾條的時候應按《高規》附錄D 計算墻體的穩定 ，從大量工程實例看，按《高規》附錄D計算的墻厚比《高規》7.2.1條 7.7.2條規定的小得多。故穩定性一般會滿足；此時剪力墻墻厚主要由構造與施工要求控制。

1.4 剪力墻的數量

與結構體型、高度等有關。從抗震性考慮，增加剪力墻數量，雖然結構抗側力的能力提高，同時結構所承受的地震力也加大，材料用量增大，二者不一定是成正比。因此，可盡量減少剪力墻的布置量及結構自重，只需滿足側向變形的限值即可，剪力墻軸壓比基本接近。

一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50%。當不能判斷時，可控制第一振型下一般剪力墻底部地震剪力不應小于總剪力的50%。

2 梁板布置原則

2.1 對高層住宅， 荷載一般不大， 樓板絕大多數均為構造配筋， 板厚就決定了樓板用鋼量的大小， 所以樓板厚度一般按撓度、 裂縫及板內設備穿管的最低要求取值，不必過厚。

陽臺： h=90mm。屋面板：h≥120mm，屋面板負筋拉通筋應優先用Φ10@200或Φ10@180（HRB335），板面通長鋼筋不足時，板支座處另設計附加鋼筋，施工圖中應注明貫通鋼筋與附加支座鋼筋應間隔錯開布置。

2.2 樓層梁布置時， 應保證梁具有簡單明確的傳力路徑， 避免多重次梁、 多次傳力的情況。剪力墻結構中的梁經濟跨度一般在 3.0～ 5.0m 之間。

2.3 若非剛度及連接一字形墻的需要， 不宜設置高連梁。

2.4 建筑的洞口頂可設置后澆過梁， 再砌梁上填充墻。

2.5 較小跨度（3.6m 以內）的板上有隔墻或開有洞口時，墻位置或洞口邊可不設置梁， 可在板內設置加強筋的方式予以解決。

3 剪力墻結構分析

3.1 主要計算方法與計算程序。結構的內力與位移可按彈性方法計算，采用中國建筑科學研究院PKPM建筑結構CAD系列軟件進行整體電算（以SATWE高層版或PMSAP為主）。

3.2 地震作用計算方法。SRSS+考慮質量偶然偏心（規則結構）。CQC+考慮質量偶然偏心（不規則結構）。CQC+考慮雙向地震作用扭轉效應（質量和剛度明顯不對稱、不均勻結構）。

3.2.1 對于兩個方向均為3

3.2.2 結構構件設計的各種參數或標準。采用SATWE程序計算時各構件的主要參數：（1）梁的剛度增大系數1.0（按全樓彈性樓板考慮時），1.5（按剛性樓板考慮時）；（2）梁端彎距調幅系數0.9；（3）梁跨中彎矩增大系數1.1；（4） 連梁剛度折減系數0.70；（非連梁（跨高比≥5）及支承樓面主梁的連梁剛度不應折減）（5）梁扭矩折減系數0.4-0.7；（無樓板相連的梁折減系數應放大或不折減）（6）柱、墻活荷載不折減；（7）傳給基礎的活荷載按規范折減；（8）回填土對地下室的約束取為3；（9）考慮模擬施工加載2；（10）地震作用振型組合數取不少于9個（分塔時不少于（9X塔數）個）；當考慮扭轉耦聯時，振型數不應小于15個。同時振型數應保證振型參與質量不小于總質量的90%。（11）考慮梁、柱、混凝土墻的粉刷重量，混凝土容重取26KN/m2；（12）活荷質量折減系數取0.5；（13）風荷載信息中的結構基本周期T1宜按實際計算結果填寫；（14）周期折減系數取 0.85；（15）結構的阻尼比取5%。

3.3 計算調整。若層間位移角不滿足規范要求， 可采取以下措施： 查看位移文件以確定哪些樓層位移角超限， 一般情況是結構中上部樓層， 若超限不多， 可通過提高剪力墻變厚度位置加以解決， 否則需增加剪力墻的布置量或關鍵連梁的高度。

若周期比、 位移比不滿足規范要求， 可采取以下措施：（1）將結構周邊程序定義為連梁的梁改為框架梁或增加連梁高度， 以增加結構外圍剛度；（2）減少結構中部剪力墻布置量及降低連梁高度以增大結構的平動周期而間接改善周期比、位移比；若層間位移角較規范限值富余較多， 應適當調整梁布置及減小梁截面， 將部分連接復雜的梁改為鉸接梁（通過特殊構件定義）， 以降低梁剛度， 從而減小地震作用， 降低成本。

4 計算中若干問題的處理

4.1 連梁超筋。計算分析中， 個別連梁超筋經常出現。方法一：對超筋連梁， 加高連梁尺寸；方法二：若方法一收效不大，應擴大洞口寬度或減小梁截面，增大連梁的跨高比， 減小該片聯肢墻剛度，轉移其承擔的部分地震力，從而降低連梁內力達到不超筋的目的；對調整確有困難的梁，若有其他可靠水平力傳遞路徑也可以通過降低梁的彎剪剛度而不減小梁截面的方法進行調整（通過特殊構件定義）。

4.2 剪力調整。框-剪結構進行剪力調整的目的， 是讓作為第二道防線的框架有足夠的安全儲備， 對僅有少量柱的剪力墻結構， 柱起不到第二道防線的作用， 可以不做剪力調整，一般認為框架柱承擔傾覆力矩比不到15%的可不進行調整。

參考文獻

[1] 張玲.高層短肢剪力墻設計實例淺析[J].工程建設與設計，2008， （02）：39-40.

[2] 王志全.高層建筑剪力墻中的連梁設計[J].山西建筑，2007（31）：79-80.