高層剪力墻結構設計中的幾個常見問題處理方法

摘要：隨著高層建筑的日益增多，剪力墻結構也成為了高層住宅的一種普遍結構形式。本文僅就高層剪力墻結構設計中的結構扭轉、角窗、連梁、約束邊緣構件的處理方法提出一些個人看法，僅供設計者參考。

關鍵詞：高層；剪力墻；扭轉；角窗；連梁；約束邊緣構件

隨著高層建筑的日益增多，剪力墻結構也成為了高層住宅的一種普遍結構形式。02新規范的頒布實施，對高層建筑的結構設計提出了更多的要求，也使高層剪力墻結構的設計遇到了許多新的特殊的問題。本文僅就高層剪力墻結構設計中的一些常見問題處理方法提出一些個人看法，僅供設計者參考。

1對結構扭轉影響的處理，《高規》4.3.5條規定：“結構平面布置應減少扭轉的影響。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移，A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.5倍；B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及本規程第10章所指的復雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.4倍。結構扭轉為主的第一自振周期Ti與平動為主的第一自振周期T1之比，A級高度高層建筑不應大于0.9，B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及本規程第10章所指的復雜高層建筑不應大于0.85。”對于位移比超限的處理方法。可采取的方法有：調整最大位移發生處的附近洞口位置及尺寸，或最大位移發生處的墻肢厚度，以增加該處的剛度，減小位移。對于周期比的超限，可采取的方法有調整質心兩側剪力墻的位置及墻肢長度，使其質心與剛心盡量接近；盡量加大周邊剪力墻，提高抗扭剛度，減少核心筒剛度，削弱結構側移剛度，從而加大第一平動周期；其軸線通過或靠近結構剛心的剪力墻對結構抗扭剛度貢獻不大，但對側移剛度貢獻較大，也必須削弱。

2對角窗的處理，眾所周知：高層建筑的角部在地震中是最薄弱的部位，但有些時候建筑為了立面效果或為了開發商房子好銷售，在高層建筑的角部設置角窗，對此類情況應采取以下措施：提高角窗兩側墻肢的抗震等級，并按提高后的抗震等級滿足軸壓比限值的要求，如不滿足宜加厚墻肢；角窗兩側的墻肢應沿全高均按《高規》5.5.4條要求設置約束邊緣構件；抗震計算時應考慮扭轉藕連影響；轉角窗房間的樓板宜適當加厚，宜采用雙層雙向配筋；加強角窗窗臺的連梁的配筋與構造。

3對剪壓比超限的連梁處理，剪壓比超限問題在剪力墻中是很常見的，尤其是在高烈度區，經常是計算完后多處洞口上連梁超限。處理方法是一般先減連梁高度，以減少連梁吸收的地震力，如果仍然超筋，說明該連梁兩側的墻肢過強或者是吸收的地震力太大。此時，想通過調整使計算結果不超筋是困難的，也是沒有必要的。就好比說，它原來沒有這個能力，你非要讓它有這個能力，這當然很困難。從連梁的作用來說，首先它是在兩個墻肢之間傳遞內力，對墻肢起到約束作用，其次它是在地震來臨時充當第一道防線，起到耗能作用。因此，對于減少連梁的高度仍然超筋連梁（指抗剪超筋）的設計原則應該是這樣的：

首先按該連梁截面能承受的最大剪力（高規JGJ3-2002 7.2.23）計算連梁抗剪箍筋；

根據該剪力值計算出連梁端部彎矩（為簡化起見，假設反彎點在中點），并作適當折扣（例如，一級乘以0.8），然后根據該彎矩值計算連梁縱筋。 這樣做的目的是為了保證連梁的強剪弱彎，故意讓連梁先出現塑性鉸。當多遇地震來臨時，連梁端部彎矩很快達到極限抗彎承載力，出現塑性鉸，端部彎矩不再增加。由于彎矩與剪力之間的導數關系，連梁中的剪力也不再增加。而我們在設計的時候，已經保證了在端部彎矩達到極限抗彎承載力的情況下，抗剪能力是有富余的，所以此時抗剪不會破壞。在這種情況下，連梁仍能保證對豎向荷載的承載能力，同時對墻肢有一定的約束能力，并具有變形耗能能力，破壞具有一定延性，基本上滿足設計對連梁的基本要求。唯一與計算不符的是，連梁對墻肢的約束作用比計算的要小，其結果是墻肢的內力比計算值要大，可以在電算時對此類墻肢的地震力放大系數進行調整，按調整后的電算結果適當加強相鄰墻肢的配筋。

4約束邊緣構件陰影區的約束鋼筋配置方法，可按下述兩種方法采用。

方法一：陰影部分的約束鋼筋以箍筋為主，箍筋的長邊不宜大于短邊的3倍，相鄰兩個箍筋以互相搭接，搭接長度為1/3箍筋長邊的長度，其它鋼筋可用拉筋補齊，但拉筋端部應做135°彎鉤鉤住豎向與水平筋，彎鉤端部平直長度不小于10d。

方法二：陰影部分的約束鋼筋也可采用箍筋與墻體水平分布筋共同工作的方法（如下圖），即利用有可靠錨固的水平分布筋作為部分約束邊緣的箍筋，在豎向水平間隔內另增設上述方法一的互相搭接的箍筋，當利用墻體水平分布筋作為約束箍筋時，水平筋之間應增設拉筋，拉筋端部應做135°彎鉤鉤住豎向與水平筋，彎鉤端部平直長度不小于10d。

以上為本人對高層剪力墻結構一些常見問題處理方法的個人實踐總結，希望能對各位同行在處理類似問題時提供參考。

參考文獻

[1]《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ 3-2002）

[2] 《北京市建筑設計技術細則 結構專業》

[3]《關于剪力墻連梁超筋問題的探討》 中華鋼結構論壇