高層剪力墻住宅轉角窗處結構設計

吳少茹

（廣東中山建筑設計院股份有限公司）

高層剪力墻住宅轉角窗處結構設計

吳少茹

（廣東中山建筑設計院股份有限公司）

近幾年，隨著國民經濟的不斷增長和城市化進程的推進，人們對住宅的要求越來越高，布局合理，采光通風好，視野開闊的戶型備受人們青睞，轉角窗的設置則尤為突出，這樣受力復雜的角部墻肢，多采用短肢剪力墻，由于轉角窗的設置而被去掉，因此地震時轉角窗處的構件受力便更加復雜，致使結構的抗震性能有所降低。

高層剪力墻；住宅；轉角窗；結構

1　轉角窗的設置情況對剪力墻結構影響

轉角窗的設置對剪力墻結構的影響是十分直接而深遠的，從墻肢的平面布置分析，腳步外墻距剛心的距離相對較大，在X、Y兩個方向上會產生很大的抗扭剛度，與此同時該部分在聯系縱橫墻協同作業中占據著相對優越的部位，對于整個結構設計的多重指標調整都扮演著舉足輕重的角色。由于在角部墻體進行開洞后，整個結構的抗震性以及抗扭剛度都會受到相對嚴重的影響，一旦控制不好，將會形成“扭轉不規則”的平面類型，極易違反我國相關制度規范和條文。鑒于轉角處墻體開洞后，并沒有豎向構建的有效約束，水平方向的約束就成為唯一的約束，因此一旦核心筒位置有所偏移或者總體結構的對稱情況無法滿足應有標準，約束相對脆弱的轉角處梁板便十分容易變形，嚴重的情況下，甚至會出現擠壞塌落的后果，因此必須對轉角窗的設置給予高度重視。

2　整體計算分析

目前高層結構的計算分析一般采用中國建研院的TAT、SATWE、TBSA軟件，但對不落地窗結構，如按普通剪力墻做法，即先在平面周邊布墻再在拐角處開洞，將過梁看作連梁，則表面上似乎嚴格按實際情況輸入程序計算，但由于程序本的缺陷，使拐角處自動產生1個小于150mm的短肢剪力墻，且必須觀察立面模型才可能發現，故較易疏忽。該小墻肢作為角窗挑梁自由端的一個支點，與實際情況不符，加上由于該構件過小且超筋，結構一受力即產生破壞而給整體計算來麻煩，這是不可取的。因此，對轉角窗上連梁應按普通框架梁考慮，梁高按實際輸入，不落地窗處和落地窗處分別約為1400mm、500mm，這種計算模型與實際受力情況相吻合。該過梁兩個方向均為懸挑構件，梁截面相同，當兩個方向懸挑長度不同時，應將長跨作為次梁，短跨作為主梁，形成主次關系，兩個方向懸挑長度相差不大時，長跨仍有可能懸臂受力，在端部也可認為互為鉸接關系。角窗上連梁參與空間協同計算，對其結果應進行復核。對該處連梁上筋應按懸挑梁進行配筋，同時由于該處連梁互為支座，梁下部應配置一定數量的底筋。因該處連梁在整體作用時內力可能存在調幅，使梁彎矩按塑性調幅連續梁邊跨跨中彎矩，增加懸臂梁底筋對結構剛度有利，故不宜少于2f20。

3　角窗相連墻肢的設計與構造

進行角窗設計與構造時，要嚴格地對角窗單向寬度的尺寸進行控制，確保最大邊要小于或者等于800mm。剪力墻開間寬度應當控制在4.9m以內，從而在角部構造出小開間，對角部的剪力墻筒體結構進行有效地切除。為保障洞口邊剪力墻的安全性，還應盡可能地設置翼墻、端柱或暗柱，為結構的延展性以及抗震性有效改善提供必要支撐。暗柱設置時應當將約束邊緣構件作為設置參考，寬度要保持與窗臺寬一致。出現寬度無法滿足要求的情況則要相應地對墻肢厚度進行調整，保證剪力墻截面的高厚比不得小于8。舉例說明，3層以下墻肢的厚度通常選擇在300mm，4～18層墻肢的厚度選擇為250mm，18層及其以上墻肢厚度選擇取200mm。墻肢設計要參考應實際的彎矩情況，柱內受拉鋼筋要確保在相對較大的范圍內進行配置，正常情況下，范圍等于暗柱的寬度范圍，最常見的便是寬為600mm。為了簡化運算，暗柱的配筋可以采用以下的數據進行參考使用。墻厚200～300mm，暗柱主筋采用8根22的二級鋼筋，抗震等級一級，暗柱箍筋采用8@100。墻厚300～400mm，暗柱主筋采用10根22的二級鋼筋，抗震等級二級。墻厚300～400mm，暗柱主筋采用12根22的二級鋼筋。

4　對角窗上轉角梁的設計與構造

在轉角窗的上下部分全部都要保證設置有轉角梁。同時需要注意在設計過程中，設計者應盡可能的避免設計非落地窗。轉角梁的梁高可以在一定范圍內進行加高，梁的寬度要保持與墻寬相等，混凝土的等級以及抗震等級最好要與其相連的剪力墻的等級相同。在轉角梁的設置過程中，施工人員應當對上下的窗臺板進行加厚，確保兩塊窗臺板與轉角梁構成一個“[”字形梁，與端柱共同構成一個能夠利用該梁的抗扭剛度進行剪力以及彎矩進行傳遞的抗側力結構，與此同時對斜向鋼筋的加強雙重作用下，對于該部分結構的抗震能力有著十分明顯的改進作用。

5　板內暗拉梁的設計與構造

設計人員在進行板內暗拉梁的設計時，最好能夠確保轉角所從屬的居室內樓板厚度不小于150mm，盡可能在拉結暗梁設計時將方向設計為斜向，這樣可以高效地控制扭轉應力對轉角處的弱板扭轉的影響，從而有效地將局部變形、甚至是擠壞脫落的情況進行控制。條件允許的情況下，設計人員應當對斜梁的截面高度進行適當的增加，達到對角部縱橫墻的協同工作的能力進行提高的同時，有效改善結構抗扭剛度的能力。在進行構造時，暗梁配筋如果條件允許的話應當保障上下使用的配筋相同，同時配筋率盡可能的不小于45ft/fy和0.2中的相對較大的，通常進行構造時，會將上下的配置均設置為416，箍筋的配置情況為10@100。

[1]張景坤.高層剪力墻結構轉角窗處墻體剪力分析[J].企業導報，2013（16）.

[2]章天恩.鋼筋混凝土高層住宅轉角窗處結構設計[J].建筑結構，2004（3）.

TU318

A

1673-0038（2015）23-0001-01

2015-5-20