高層住宅剪力墻結構的常見問題分析

【摘要】剪力墻結構在高層住宅中的應用越來越廣泛，而《高規》和《抗規》都有對剪力墻結構的規定。對于一些常見問題，提出了新的建議，以做到對結構的更合理優化，并帶來更好的經濟效益。

【關鍵字】短肢剪力墻；翼墻；強連梁；復合箍

一、規范要求及基本概況

隨著城市建設的高速發展，城市用地越來越緊張，高層住宅的應用越來越廣泛，而剪力墻結構剛度大、整體性好、且布局靈活，能夠很好的滿足建筑功能的要求。很多的設計人員都已經很熟悉剪力墻結構的相關內容，筆者也是通過多年的設計實例，總結出一些自己的見解和看法。《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ 3-2010）（以下簡稱《高規》）和《建筑抗震設計規范》（以下簡稱《抗規》）都有關于剪力墻的相關規范，很多地方相對老版規范做了進一步的補充，但是一些規定的合理性個人覺得還應做進一步的明確或補充。

二、相關問題的探討和思索

1.關于短肢剪力墻的判定

《高規》中明確規定“短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻”。常用的剪力墻厚度為160mm、200mm，如果按規范的要求，則分別需要墻長做到160*8=1280mm和200*8=1600mm，才能滿足不是短肢剪力墻的要求。從《高規》7.2.2條明確規定的所有短肢剪力墻的構造要求可以看出，短肢剪力墻比一般剪力墻的配筋率要高很多。而實際工程中，很多的設計單位為了迎合建設單位控制鋼筋含量的要求，盡量的會避免布置短肢剪力墻。以圖一為例，我們可以看出，左側160墻總體的含鋼量比右側200墻要小很多。但是大家不難發現，200墻的情況不論整體剛度還是受壓能力，均比160墻要高很多，但是僅僅因為是短肢剪力墻，就要再一次提高配筋量，筆者認為過于草率。既然做160墻都能夠按一般墻配筋，為什么加厚了墻體反而應該配更大的鋼筋呢？而實際上滿足一般墻的配筋率就可以滿足要求了。所以筆者認為，短肢剪力墻除了規范規定的8倍墻厚之外，還應該規定短肢剪力墻的墻肢長度最小值，然后結合墻的軸壓比、層高、墻厚等綜合因素確定。這樣才能有效的合理的區分一般剪力墻和短肢剪力墻，在優化設計的同時提高經濟效益。

2.關于剪力墻有效翼墻的判定

《抗規》第6.4.5條規定“抗震墻的翼墻長度小于其3倍厚度或端柱截面邊長小于2倍墻厚時，視為無翼墻無端柱”；朱炳寅編著的《建筑結構設計問答及分析》中對本條解釋“其3倍厚度”指被考察的墻肢厚度，不是翼墻本身厚度，翼墻是否有效，是翼墻墻肢對墻肢本身的穩定有利影響程度。筆者本身也同意朱炳寅的觀點。而《高規》第7.2.15條規定“剪力墻的翼墻長度小于翼墻厚度3倍或端柱界面編程小于2倍墻厚時，按無翼墻無端柱”，本條明確規定了是翼墻厚度的3倍。出于對結構有利的考慮，不再糾結“是翼墻還是墻肢”的3倍，取二者大值的3倍考慮。而且，需要注意的是，不滿足上條件的翼墻，不是對墻肢穩定沒有作用，而是作用較小，不可直接等同于一字墻。

3.剪力墻中小洞口的處理

我們所指的小洞口，指洞口在1000mm左右，兩側均為一般剪力墻的情況，此時洞口上部的梁一般為強連梁。根據筆者自己的計算，此時將洞口取消改為合并剪力墻更加合適（墻長超過8m時的情況不在此列）。對比兩種情況的墻、梁配筋，開洞時墻肢兩端需要設置邊緣構件，連梁配筋也大于墻體配筋，且洞口還要用填充墻砌筑，施工模板也會比合并墻造成不必要的浪費，綜合考慮此時開洞的整體造價比連成整體剪力墻的造價要高；而建立墻合并成整體后只是增加了部分砼用量，鋼筋用量遠小于開洞的情況，且合并后墻變長增加了整體剛度。不同厚度的剪力墻，需要合并的小洞口尺寸并不統一。有興趣的讀者可以自行計算，根據當地的預算計算出合適的洞口尺寸。另外強連梁在抗震計算時，容易超筋，也建議合并剪力墻。

4.剪力墻的水平筋代替箍筋

《高規》7.2.15條規定，“符合構造要求的墻水平分布鋼筋，可計入體積配箍率”，也就是說，符合構造要求的墻水平筋，可以代替邊緣構件中的箍筋使用。條文說明中“符合構造要求的水平分布鋼筋”指的是水平筋伸入邊緣構件，在墻端部90°彎折后延伸到另一排分布鋼筋并勾住其豎向鋼筋。此時墻水平筋和墻中布置的拉筋形成復合箍，可以起到有效約束砼的作用。此做法適用于剪力墻結構的非加強區剪力墻。對于一般的住宅剪力墻結構，墻大部分為構造配筋，對于非加強區的邊緣構件，《高規》7.2.16表中標注可僅布置拉筋，此時如果用墻水平筋代替箍筋，按符合構造要求的做法錨固，則墻中只有水平筋和拉筋，比傳統做法墻筋加邊緣構件箍筋加拉筋要節省很多，并且一樣可以起到約束混凝土的效果。見圖二。

5.高度不同的住宅設計不同厚度的剪力墻

根據多年的設計經驗，不同層數的住宅剪力墻，可采用不同厚度的剪力墻，并且減少墻的厚度，可以增加實際的建筑使用面積。由于大部分的剪力墻是構造配筋，所以減少墻厚就可以直接減少整體的造價。如18層以下的住宅，墻厚可采用160mm，18層至28層左右的住宅，墻厚可采用200mm，這樣根據不同高度的住宅采用不同厚度的剪力墻，以達到優化結構設計的目的。

三、結論和建議

隨著城市化進程的不斷推進，高層住宅會越來越普遍，而剪力墻也會隨之一起被廣泛的應用。我們不能簡單的為了設計而設計，要不斷的探索研究，思索新的方法，找到更合理更優化結構體系，以適應新時代的要求。