淺析高層住宅剪力墻結構設計

王鋒

河北省石油化工設計院有限公司（050000）

淺析高層住宅剪力墻結構設計

王鋒

河北省石油化工設計院有限公司（050000）

分析了高層住宅剪力墻長肢與短肢的計算方法，并結合工程實例提出自己的看法。論述TAT與SATWE這兩種計算方法中哪一種對短肢剪力墻所受底部傾覆力矩與結構總底部傾覆力矩的比值的求解更符和實際。

一般剪力墻；短肢剪力墻；約束邊緣構件；構造邊緣構件

近年來，由于高層住宅的興起，剪力墻結構成為高層住宅設計中應用較為廣泛的一種結構形式，《高層建筑混凝土結構技術規程》中規定：短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻，一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻。但在實際的工程中，因為外墻（尤其是外縱墻）開窗，導致大量的窗間墻長度不滿足墻厚的8倍，而內橫墻大多能滿足8倍墻厚，即縱向大多數為短肢，橫向大多數為長肢。怎樣在實際的設計中，達到二者兼顧呢，筆者就這個問題，結合實際經驗提出如下幾點建議：

1 結構設計要求

《高層建筑混凝土結構技術規程》規定：抗震設計時，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50%。

SATWE軟件是按剪力墻單肢長度與墻厚比是否小于8來判斷是長肢或短肢剪力墻,對L形剪力墻和T形剪力墻,只要一邊肢長不滿足，即判斷為短肢剪力墻，而不論其他肢的長度。TAT軟件能自動根據L型、T型等剪力墻兩個方向的長度來判斷該剪力墻是否為短肢剪力墻，所以TAT的判斷結果更合理一些。建議在用SATWE軟件進行短肢剪力墻設計時，短肢剪力墻承受底部傾覆力矩與結構總底部地震傾覆力矩的比值這項指標，采用TAT的計算結果。

2 結構技術分析

如果短肢剪力墻所受底部地震傾覆力矩與結構總底部地震傾覆力矩之比小于0.15，可以認為該結構不為短肢剪力墻結構，在計算參數中選擇“三級抗震”（石家莊）、“剪力墻結構”進行計算。例如，該工程為地下1層，地上14層的高層住宅，地震烈度為7度，設計基本加速度為0.15 g,剪力墻抗震等級為三級，建筑物總高40.30m。在實際工程計算中，是分橫向短肢剪力墻所承受底部傾覆力矩與結構總底部地震傾覆力矩的比值，和縱向短肢剪力墻所承受底部傾覆力矩與結構總底部地震傾覆力矩的比值。見本工程計算結果（表1）橫向即X向為0.095 6，小于0.15；縱向即Y墻由于大量開洞（窗）為0.457 7，大于0.15。出現這種情況，先按“三級”抗震、“剪力墻結構”計算,來配置橫向剪力墻的構造邊緣構件配筋，此配筋結果參照“分析結果圖形和文本文件”顯示中,“梁彈性撓度、柱軸壓比、墻邊緣、構件筒圖”和“剪力墻邊緣構件數據”。

表1 實際工程計算

可見給出的結果是構造邊緣構件的配筋、配箍、配筋范圍。再按“三級”抗震、“短肢剪力墻結構”（抗震等級自動提高一級為二級）計算一次，來配置縱向剪力墻的約束邊緣構件配筋。在分析結果圖形和文本文件顯示中，“梁彈性撓度、柱軸壓比、墻邊緣、構件筒圖”和“剪力墻邊緣構件數據”給出的是：加強區及其上一層是約束邊緣構件，并按約束邊緣構件給出配筋、配箍率及配筋范圍,非加強區是構造邊緣構件,并按構造邊緣構件給出配筋、配箍率及配筋范圍。

這樣的結構設計，橫向按一般剪力墻結構設計（邊緣構件為構造邊緣構件），縱向按短肢剪力墻考慮（加強區及其上一層邊緣構件為約束邊緣構件），應是比較完善的。

3 設計注意事項

在進行短肢剪力墻結構設計時，注意要滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》規定：抗震設計時，各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下，產生的軸力設計值和軸壓比，抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.5、0.6和0.7;對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，其軸壓比限值相應降低0.1。《高層建筑混凝土結構技術規程》規定：抗震設計時，短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配盤率，底部加強部位不宜小于1.2%，其他部位不宜小于1.0%。矩形截面獨立墻肢的截面高度不宜小于截面的5倍，當截面高度與截面厚度之比小于5時，其在重力荷載代表值作用下的軸壓力設計值的軸壓比，一、二級時不宜大于本規程限值減0.1,三級時不宜大于0.6；當截面高度與截面厚度之比不大于3時，宜按框架柱進行截面設計，底部加強部位縱向鋼筋的配筋率不應小于1.2%，一般部位不應小于1.0%，箍筋宜沿墻肢全高加密。

4 小結

在結構方案設計階段，應對結構體系的特點有清醒的認識，有針對性地對結構薄弱層、薄弱部位及由于建筑設計方案可能帶來的抗風抗震設計缺陷有宏觀的把握。然后借助于工程設計軟件進行正確建模，多方案對比試算，最后制訂完善的結構方案。設計重點應放在轉換層。當轉換層位置較高時應加強底部框支層的等效剛度，防止底部位移突變;當轉換梁與上部剪力墻共同工作且支座約束較強時，梁為偏心受拉構件;對于梁抬柱或梁抬小墻肢情況，轉換梁可以為全跨偏心受壓。

[1]GB 50011-2001,建筑抗震設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2001.

[2]JGJ 3-2002,高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.