关于高层住宅楼剪力墙结构设计要点探讨

赵谢明

【摘 要】文章结合笔者的实际工作总结，主要针对高层住宅楼剪力墙结构设计中相关要点进行了详细地探讨与分析，提出了设计中的注意事项，旨在为了提高住宅建筑结构设计质量及确保结构的安全性和耐久性。

【关键词】高层建筑；剪力墙结构；概念设计；基础设计

随着我国国民经济的高速发展和社会的不断进步，我国高层建筑的建设数量不断增多，建筑结构体系也变得越来越复杂与多样，从中给设计人员带来了一些难度，需要不断地更新设计理念。而伴随着高层混凝土剪力墙结构在住宅建筑中得到了广泛的应用，因此，如何做好高层钢筋混凝土剪力墙结构设计工作具有重要的意义。本文通过工程实例，主要就高层住宅楼剪力墙结构设计要点进行了论述。

1工程概况

本工程为高层商业住宅楼，总建筑面积约225000平方米，由5栋7层小高层建筑和7栋14层高层建筑组成，高层带1屋地下室，小高层不带地下室。采用剪力墙结构，基础设计等级为乙级。建筑抗震设防烈度为7度，设计使用年限为50年。

2 结构概念设计

在剪力墙结构概念设计中，结构设计者需要在结构平面上使 x向和 y向抗侧刚度接近，避免过多的剪力墙而造成刚度过大，同时在布置梁系时，应确保结构受力明确，传力路径简结，尽量少用多重搭接传力梁系。在竖向布置上，要采用均匀的布置方式，以减少楼层薄弱部位的出现，从而确保抗侧力结构体系的均匀性，最后结合电算实现合理、安全和经济的结构目标。在进行本住宅楼剪力墙设计时，由于x向墙肢较短，y向墙肢较长，因此要选用L形、T形的带翼缘墙肢；通过以上措施，使得结构总体指标达到规范的要求。总体指标可以判断建筑物结构设计的合理性。例如，如果结构刚度过大，周期过短，将会增大地震效应，造成材料上的浪费；但若刚度过小，结构将会发生较大的变形，对建筑物的使用造成一定的影响。

一般而言，高层住宅楼合理的刚度主要取 1/1000～1/2500，刚重比控制范围为10～15。除此之外，要控制结构布置的扭转，需要考虑在地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移要确保小于楼层平均值的 1.2倍。通过本工程计算结果分析，地震作用下x方向和y方向的楼层最大层间位移分别为 1/1324和1/1594，都比《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（简称为“高规”）中规定的1/1000值小；而x方向和y方向的位移比为1.12和1.15，均小于规范中的1.2，因此，都可以满足《高规》的要求。

3 地基基础设计

在剪力墙结构设计中，为了满足基础埋置深度不宜小于500mm的要求，需要设置地下室。地下室多是采用筏板基础。因此，筏板厚度及边缘挑出长度的合理选择对结构安全和工程造价影响较大。本项目高层住宅地上部分为14层，地下室1层，按照勘察报告分析，筏板厚度取800mm，地下室采用单层框架结构，筏板基础厚度经过计算后为500mm，所以为了避免筏板受到柱的冲切，需要加厚柱下局部范围。这种处理方法具有明显的经济性。为此，在进行基础选型时，通过方案对比，优选出经济合理的方案。而对小高层筏板厚度的取值，需要按照楼层数进行计算，即每层增加50mm厚。如高层住宅14层可以取值600mm厚试算，试算以后可以按照筏板配筋情况进行加大或减小。

在设置筏板长度时，考虑到地下室的方便使用，为了防止由于底板超长而引起的收缩裂缝，一般会设置后浇带。本住宅楼使用添加剂补偿混凝土由于水化热引起收缩与膨胀，在一定范围内不能设置后浇带，如果设置后浇带需要采取一些加强措施。本工程地下室长度为130m，超过了规范要求的55m，因此在筏板上采用设后浇带的方式以解决结构超长问题。

4 剪力墙结构设计

4.1 剪力墙布置

在剪力墙结构布置时要确保均匀合理，建筑的质心和刚心要重合，以及x方向和y方向的刚重比接近。在结构布置时不能使用“一”字形剪力墙，如果确定使用时需要布置成长墙（h/w > 8）；同时避免在剪力墙上搁置楼面主梁平面，如果不能避免这种做法，应设置暗柱于剪力墙相应部位上，当梁高不小于墙厚的 2.5倍时，需要对暗柱配筋进行计算，并确保转角处墙肢的长度，由于转角处应力较集中，因此应在x、y双向布置成长墙；《高规》中对短肢墙和普通墙的界定为：墙高厚比不大于8倍为短肢墙，而大于8倍为普通墙。本工程布置剪力墙以后，质心和刚心的x方向位置一样，y方向相差为0.5m，因此使得扭转效应得到了控制；在剪力墙上搁置主梁搁置，暗柱设置在相应部位，以实现剪力墙平面外弯矩的控制。

4.2剪力墙配筋及构造

4.2.1剪力墙配筋

本工程剪力墙一层墙厚为250mm，其余墙厚均为200mm，在外侧放置水平钢筋放在外，在内侧放置竖向钢筋。6层以下采用水平筋Ф10@ 200双层双向；6层以上采用水平筋Ф8@ 200双层双向。地下室外围墙体采用受力钢筋Ф14@ 200，水平筋根据构造进行配置，该工程水平筋都是取Ф12@ 150。地下室墙体的配筋主要由垂直于墙面的水平荷载进行控制，通过计算后由竖向筋进行控制。为了增强为了充分发挥竖向钢筋的作用，应在地下部分墙体的内侧放置水平筋，在外側放置竖向钢筋。地下部分墙体钢筋保护层应确保大于50mm。

4.2.2 剪力墙边缘构件的设置

本工程剪力墙暗柱配筋需要满足规范中最小配筋率的要求，一般部位为0.5%，加强区为0.7%；短肢剪力墙应按《高规》中规定，一般部位为1.0%，配筋率加强区为1.2%；然而，对于一向长肢另一向短肢的墙体，设计中对暗柱配筋时主要是按照长肢墙进行分配，这种主法并不合理，笔者认为，可以采用以下两种方法：一是计算中短肢不计入刚度，配筋可以忽略该方向短肢的影响；二是计算中短肢计入刚度，配筋中要重视该方向短肢的影响。建议该一般部位取0.8%，短肢配筋率加强区取1.0%。该工程1～2层可进行构造边缘构件的设置，纵筋最大直径为￠14，暗柱配筋率加强区取0.8%～1.45%；3层及以上为纵筋配筋率在0.6%～0.7%构造边缘构件。

4.2.3 剪力墙的连梁

在剪力墙设计中，连梁刚度折减是允许开裂才降低刚度，但在地震作用下剪力较大，使得设计难度加大。对于门洞，梁为同一高度；而对于窗洞，若连梁高度从窗洞算到上一层窗底，高度太高，而且高跨比太大，与计算图形也不一致，因此具有不合理性。因此，计算连梁高度时要结合设计规定从洞顶算到楼板面，对窗洞楼面至窗台部分可以采用轻质材料进行砌筑。而若窗台有飘窗，需要增加1根梁，在梁与梁之间填充轻质材料。同时，在连梁配筋时，需要采用对称配置的方式。该工程连梁截面都为墙厚×400mm，除了一小部分连梁纵筋为 4￠16，箍筋为￠8@100，大部分连梁纵筋为4￠14，箍筋为￠8@ 100。

5 结论

总而言之，随着人们对住宅建筑的功能的要求越来越高，而其建筑结构也越来越复杂，而且具有更大的灵活性，给结构设计工作带来一定的难度。为此，在高层建筑结构设计过程中，结构设计人员通过概念设计，把握好结构的整体性，同时，合理科学布置基础结构和剪力墙结构，以提高住宅的抗震性能，确保结构的稳定性和安全性。

【参考文献】

[1]颜兴强.浅谈建筑结构设计方法[J].沿海企业与科技，2009（5）.

[2]黄晓亮.小高层住宅剪力墙设计的注意事项[J].中国新技术新产品，2010（7）