新規范、新趨勢下浙江省高層住宅剪力墻結構基于軸壓比的優化布置

董佳竹 廖建輝

杭州市建筑設計研究院有限公司 浙江 杭州 310000

1 近年來規范及需求的變化

1.1 裝配式建筑的大力推廣

最近幾年全國各地都在大力推廣裝配式建筑。裝配式建筑中，樓板采用疊合樓板。圖集15G310-1《桁架鋼筋混凝土疊合板》規定，疊合樓板最小厚度為130mm（60預制層+70現澆層），而不采用裝配式建筑的普通住宅樓板厚度通常為110mm。樓板厚度的增加使得恒載標準值增加0.5KN/mm2。

1.2 住宅保溫隔熱等要求的提高

同時由于保溫隔熱節能等要求的提高，近幾年來住宅建筑樓面做法要求亦有所提高。早年的建筑面層多采用50mm厚，而新要求下建筑面通常需要70-100mm，進一步增加了結構的自重荷載。據統計，樓板厚度及建筑面層的增加，使建筑自重荷載增加了22%～36%。

1.3 《中國地震動參數區劃圖》調整

根據《中國地震動參數區劃圖 （GB 18306-2015）》規定，全國城鎮基本地震動峰值加速度有所調整，以浙江省為例，杭州、寧波、嘉興多處地市基本地震動峰值加速度值由0.05g修改為0.10g。

2 新規范、新趨勢對高層住宅剪力墻結構提出的新要求

由于《中國地震動參數區劃圖》的調整，浙江省部分地區抗震設防烈度由6度提高為7度，抗震等級隨之提高，而抗震等級的提高對軸壓比限值提出了更高要求。

高層住宅多采用鋼筋混凝土剪力墻結構，尤其對80米以下的建筑根據《高層建筑混凝土建筑規程（JGJ3-2010）》3.9.3條規定抗震等級由四級提高為三級。《高規》7.2.13條規定三級剪力墻軸壓比限值為0.6，而四級剪力墻對此未做要求。在具體工程設計中，設計人員一般控制四級剪力墻軸壓比限值不超過框架柱軸壓比限值即0.9。也就是說，由于《中國地震動參數區劃圖》的修改，浙江部分城鎮高層住宅的軸壓比上限較原規范下降了1/3。

一方面建筑自重的不斷增加，使得軸壓力設計值提高，而另一方面抗震等級的提高又對軸壓比的限值提出了更為苛刻的要求。在多種因素的相互制約下，使得原本在高層住宅設計中較易滿足的軸壓比要求躍然成為影響剪力墻布置的關鍵因素。

于此同時跟社會生活、房地產行業發展相關聯，大城市地價寸土寸金，房價節節攀升，建筑設計師們對建筑面積的利用率更為關注，對墻體厚度“斤斤計較”。該現象衍生出了近年來設計的又一方向，由原來往往每開間均布置剪力墻的設計方案轉變為2開間布置一道墻體的設計需求，使得室內布置更加靈活及有更多的使用空間。而這一轉變無疑對各種新規定下剪力墻的布置提出了更高的要求。

3 針對軸壓比的各種優化方式

3.1 提高混凝土標號

根據規范定義，混凝土軸心抗壓強度與軸壓比成反比，提高混凝土標號無疑是最直接有效的控制軸壓比的手段。

以往工程中，豎向構件的混凝土強度等級多采用C30-C40。隨著施工技術的提高，稍高等級的混凝土運用越來越成熟，以及目前人力成本的不斷提升，混凝土強度等級的適當提升對成本影響較小。

但高等級的混凝土對施工質量、水平要求提高，梁柱節點混凝土強度等級相差過大使得施工難度增加，加之高強混凝土構件的延性相對較差，對變形、裂縫控制也有所影響。混凝土強度等級也不可能一味提高。近期工程中，底部豎向構件多采用C45混凝土，由下自上逐漸減小，一般不超過C50為宜。

3.2 精細化設計，適當減少上部樓層墻體長度

高層住宅一般墻厚從上至下均為200mm，沒有減少的空間，因此以往的設計中豎向構件除架空層外沿高度方向往往不做變化。為減輕自重，可將高層建筑沿豎向分段適當減少墻體長度，以減小軸壓力設計值。此方法較適用于風荷載較小，地震力起控制作用的地區，應用時選擇最大層間位移角曲線峰值以上的樓層縮減墻體長度。

3.3 設置少量框架柱

框架柱的軸壓比限值較剪力墻約40%～60%之間，在對使用空間影響較小的區域適當使用框架柱也是控制軸壓比限值的手段之一。不過具體設計中應控制框架柱的比例，《高層建筑混凝土建筑規程（JGJ3-2010）》8.1.3條規定框架部分承受的地震傾覆力矩不大于結構總傾覆力矩的10%時，按剪力墻結構進行設計。

3.4 采用提高箍筋及設置芯柱的方法提高軸壓比限值要求

對采取上述手段仍不能滿足要求的部分柱，可充分利用《建筑抗震設計規范》及《高層建筑混凝土建筑規程》附注條文，通過設置滿足一定要求的箍筋或芯柱提高軸壓比限值。但該方法僅對柱截面有效，適用范圍比較有限。

4 結束語

本文總結了近年來新規范、新趨勢下軸壓比限值指標已成為高層住宅剪力墻結構設計時一個關鍵性制約因素。本文介紹了提高混凝土標號、適當減少上部樓層墻體長度、設置少量框架柱等解決方法，同時給出了各項解決方式的適用情形。