關于高層住宅樓剪力墻結構設計要點探討

趙謝明

【摘 要】文章結合筆者的實際工作總結，主要針對高層住宅樓剪力墻結構設計中相關要點進行了詳細地探討與分析，提出了設計中的注意事項，旨在為了提高住宅建筑結構設計質量及確保結構的安全性和耐久性。

【關鍵詞】高層建筑；剪力墻結構；概念設計；基礎設計

隨著我國國民經濟的高速發展和社會的不斷進步，我國高層建筑的建設數量不斷增多，建筑結構體系也變得越來越復雜與多樣，從中給設計人員帶來了一些難度，需要不斷地更新設計理念。而伴隨著高層混凝土剪力墻結構在住宅建筑中得到了廣泛的應用，因此，如何做好高層鋼筋混凝土剪力墻結構設計工作具有重要的意義。本文通過工程實例，主要就高層住宅樓剪力墻結構設計要點進行了論述。

1工程概況

本工程為高層商業住宅樓，總建筑面積約225000平方米，由5棟7層小高層建筑和7棟14層高層建筑組成，高層帶1屋地下室，小高層不帶地下室。采用剪力墻結構，基礎設計等級為乙級。建筑抗震設防烈度為7度，設計使用年限為50年。

2 結構概念設計

在剪力墻結構概念設計中，結構設計者需要在結構平面上使 x向和 y向抗側剛度接近，避免過多的剪力墻而造成剛度過大，同時在布置梁系時，應確保結構受力明確，傳力路徑簡結，盡量少用多重搭接傳力梁系。在豎向布置上，要采用均勻的布置方式，以減少樓層薄弱部位的出現，從而確保抗側力結構體系的均勻性，最后結合電算實現合理、安全和經濟的結構目標。在進行本住宅樓剪力墻設計時，由于x向墻肢較短，y向墻肢較長，因此要選用L形、T形的帶翼緣墻肢；通過以上措施，使得結構總體指標達到規范的要求?？傮w指標可以判斷建筑物結構設計的合理性。例如，如果結構剛度過大，周期過短，將會增大地震效應，造成材料上的浪費；但若剛度過小，結構將會發生較大的變形，對建筑物的使用造成一定的影響。

一般而言，高層住宅樓合理的剛度主要取 1/1000～1/2500，剛重比控制范圍為10～15。除此之外，要控制結構布置的扭轉，需要考慮在地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移要確保小于樓層平均值的 1.2倍。通過本工程計算結果分析，地震作用下x方向和y方向的樓層最大層間位移分別為 1/1324和1/1594，都比《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010（簡稱為“高規”）中規定的1/1000值?。欢鴛方向和y方向的位移比為1.12和1.15，均小于規范中的1.2，因此，都可以滿足《高規》的要求。

3 地基基礎設計

在剪力墻結構設計中，為了滿足基礎埋置深度不宜小于500mm的要求，需要設置地下室。地下室多是采用筏板基礎。因此，筏板厚度及邊緣挑出長度的合理選擇對結構安全和工程造價影響較大。本項目高層住宅地上部分為14層，地下室1層，按照勘察報告分析，筏板厚度取800mm，地下室采用單層框架結構，筏板基礎厚度經過計算后為500mm，所以為了避免筏板受到柱的沖切，需要加厚柱下局部范圍。這種處理方法具有明顯的經濟性。為此，在進行基礎選型時，通過方案對比，優選出經濟合理的方案。而對小高層筏板厚度的取值，需要按照樓層數進行計算，即每層增加50mm厚。如高層住宅14層可以取值600mm厚試算，試算以后可以按照筏板配筋情況進行加大或減小。

在設置筏板長度時，考慮到地下室的方便使用，為了防止由于底板超長而引起的收縮裂縫，一般會設置后澆帶。本住宅樓使用添加劑補償混凝土由于水化熱引起收縮與膨脹，在一定范圍內不能設置后澆帶，如果設置后澆帶需要采取一些加強措施。本工程地下室長度為130m，超過了規范要求的55m，因此在筏板上采用設后澆帶的方式以解決結構超長問題。

4 剪力墻結構設計

4.1 剪力墻布置

在剪力墻結構布置時要確保均勻合理，建筑的質心和剛心要重合，以及x方向和y方向的剛重比接近。在結構布置時不能使用“一”字形剪力墻，如果確定使用時需要布置成長墻（h/w > 8）；同時避免在剪力墻上擱置樓面主梁平面，如果不能避免這種做法，應設置暗柱于剪力墻相應部位上，當梁高不小于墻厚的 2.5倍時，需要對暗柱配筋進行計算，并確保轉角處墻肢的長度，由于轉角處應力較集中，因此應在x、y雙向布置成長墻；《高規》中對短肢墻和普通墻的界定為：墻高厚比不大于8倍為短肢墻，而大于8倍為普通墻。本工程布置剪力墻以后，質心和剛心的x方向位置一樣，y方向相差為0.5m，因此使得扭轉效應得到了控制；在剪力墻上擱置主梁擱置，暗柱設置在相應部位，以實現剪力墻平面外彎矩的控制。

4.2剪力墻配筋及構造

4.2.1剪力墻配筋

本工程剪力墻一層墻厚為250mm，其余墻厚均為200mm，在外側放置水平鋼筋放在外，在內側放置豎向鋼筋。6層以下采用水平筋Ф10@ 200雙層雙向；6層以上采用水平筋Ф8@ 200雙層雙向。地下室外圍墻體采用受力鋼筋Ф14@ 200，水平筋根據構造進行配置，該工程水平筋都是取Ф12@ 150。地下室墻體的配筋主要由垂直于墻面的水平荷載進行控制，通過計算后由豎向筋進行控制。為了增強為了充分發揮豎向鋼筋的作用，應在地下部分墻體的內側放置水平筋，在外側放置豎向鋼筋。地下部分墻體鋼筋保護層應確保大于50mm。

4.2.2 剪力墻邊緣構件的設置

本工程剪力墻暗柱配筋需要滿足規范中最小配筋率的要求，一般部位為0.5%，加強區為0.7%；短肢剪力墻應按《高規》中規定，一般部位為1.0%，配筋率加強區為1.2%；然而，對于一向長肢另一向短肢的墻體，設計中對暗柱配筋時主要是按照長肢墻進行分配，這種主法并不合理，筆者認為，可以采用以下兩種方法：一是計算中短肢不計入剛度，配筋可以忽略該方向短肢的影響；二是計算中短肢計入剛度，配筋中要重視該方向短肢的影響。建議該一般部位取0.8%，短肢配筋率加強區取1.0%。該工程1～2層可進行構造邊緣構件的設置，縱筋最大直徑為￠14，暗柱配筋率加強區取0.8%～1.45%；3層及以上為縱筋配筋率在0.6%～0.7%構造邊緣構件。

4.2.3 剪力墻的連梁

在剪力墻設計中，連梁剛度折減是允許開裂才降低剛度，但在地震作用下剪力較大，使得設計難度加大。對于門洞，梁為同一高度；而對于窗洞，若連梁高度從窗洞算到上一層窗底，高度太高，而且高跨比太大，與計算圖形也不一致，因此具有不合理性。因此，計算連梁高度時要結合設計規定從洞頂算到樓板面，對窗洞樓面至窗臺部分可以采用輕質材料進行砌筑。而若窗臺有飄窗，需要增加1根梁，在梁與梁之間填充輕質材料。同時，在連梁配筋時，需要采用對稱配置的方式。該工程連梁截面都為墻厚×400mm，除了一小部分連梁縱筋為 4￠16，箍筋為￠8@100，大部分連梁縱筋為4￠14，箍筋為￠8@ 100。

5 結論

總而言之，隨著人們對住宅建筑的功能的要求越來越高，而其建筑結構也越來越復雜，而且具有更大的靈活性，給結構設計工作帶來一定的難度。為此，在高層建筑結構設計過程中，結構設計人員通過概念設計，把握好結構的整體性，同時，合理科學布置基礎結構和剪力墻結構，以提高住宅的抗震性能，確保結構的穩定性和安全性。

【參考文獻】

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[2]黃曉亮.小高層住宅剪力墻設計的注意事項[J].中國新技術新產品，2010（7）