探究高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)問題

陳波 劉海光 吳劍程

摘要：隨著社會的發(fā)展和經(jīng)濟水平的提高，很多行業(yè)都有了顯著的發(fā)展，而在建筑行業(yè)的體現(xiàn)是，逐漸興起許多高層建筑的建設(shè)，剪力墻結(jié)構(gòu)成為高層建筑的一種普遍結(jié)構(gòu)形式。本文就高層建筑剪力墻設(shè)計中同跨內(nèi)梁高變化、剪力墻邊緣構(gòu)件中墻水平鋼筋計入體積配箍率和局部降板等現(xiàn)象問題進行分析，并提出了相關(guān)的解決方案，可供同行參考！

關(guān)鍵詞：同跨梁；剪力墻；局部降板；結(jié)構(gòu)設(shè)計

前言：

高層建筑的發(fā)展是多方面的，其中在功能、形式、高度和空間利用上在不斷得到大幅度的發(fā)展，在整個設(shè)計過程中，應(yīng)以正確的判斷力來把握剪力墻的設(shè)計提出了更高要求，在面對高要求以及高發(fā)展水平的同時，也會有相應(yīng)的弊端產(chǎn)生，其體現(xiàn)就是高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計遇到了許多新的特殊問題，甚至有很多問題出現(xiàn)了難以解決的不良情況。以下筆者就剪力墻設(shè)計的幾個問題進行探討。

1.同跨內(nèi)梁高變化時處理措施

當梁穿越降板區(qū)域時，梁不可能保證自身的高度穩(wěn)定，因此在通常情況下，梁在同跨內(nèi)高度要改變，在PMCAD中在高低變化處增設(shè)節(jié)點，而節(jié)點的作用通常是，按兩段各自梁高輸入。

同跨梁高變化要符合以下條件，使得結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，才能夠令建筑得到更多的安全保障：

（1）Δh>50mm時，不能用于抗震設(shè)計的框架梁。

（2）高低變化處不能在受力較大位置。

（3）Δh/h2≤1/4，且Δh≤200mm，h2≥400mm.

2. 剪力墻邊緣構(gòu)件中墻水平鋼筋計入體積配箍率的措施

抗震設(shè)計的剪力墻邊緣約束構(gòu)件體積配箍率要滿足《抗震設(shè)計》6.4.5-2及條文說明要求，嚴格遵照結(jié)構(gòu)規(guī)定，規(guī)范建筑設(shè)計，當結(jié)構(gòu)中的細節(jié)滿足一定要求之后，也就是說當水平鋼筋滿足錨固要求，邊緣構(gòu)件外圍設(shè)置封閉箍筋時，邊緣約束構(gòu)件體積配箍率計算水平鋼筋可計入，但是并不能全部進行計入，也就是說，計入量不超過總體積配箍率的30%。

3. 局部降板的處理措施

當同一塊板因建筑功能要求，往往在降板的進行過程中，不能采用單一的方法，也就是說，局部降板而建筑功能要求在降板處不能設(shè)置梁時，建筑安全將會受到大幅度威脅，因此，降板區(qū)能夠采取以下措施以保證建筑安全：

（1）高低變化處不能在受力較大位置，因為在受力較大的位置如果產(chǎn)生高低變化的話，往往會令低處接受到更大的力量，往往會導(dǎo)致斷裂或者損毀等不良現(xiàn)象的發(fā)生，威脅建筑安全。

（2）當出現(xiàn)鄰板高差Δh≤50mm mm的情況時可以采用整板降低，板的結(jié)構(gòu)板頂標高全部按降板面標高的設(shè)計方法。另外在降板區(qū)域面積小于板面積的50%時或板面積小于12m2時，也就是說板的受力面積不太大的時候，也可以采用以上方法，或者用另一種將建筑標高較高處用較厚的建筑地面做法墊到建筑標高的方法。但是應(yīng)當注意的是，此做法結(jié)構(gòu)自重加大，會影響整體結(jié)構(gòu)。

（3）而當鄰板高差50mm<Δh≤100mm，也就是說高度差相對較大的時候，另外降板區(qū)域面積卻小于板面積的40%時，可以采用的方法是：局部板降處理，降板處的結(jié)構(gòu)板底標高與全部板底標高相同設(shè)計，但是降板處的板不能過厚，厚度最多在100mm左右不過，其余其余板可以相對厚一些，厚度可以達到100mm+Δh，也就是說其余板厚幾乎是降板處板厚度的兩倍。

（4）還有一種情況，當鄰板高差非常大的時候，在100mm<Δh≤250mm范圍內(nèi)，而降板區(qū)域面積更小，甚至于小于板面積的30%時，能夠采用的方法就非常有限了，一般可以利用的方法是局部板降折板處理，防止某個部位因為受力過大造成損毀，另外要將折板處的受拉鋼筋彎折，而且彎折段要相對較大一些，至少也應(yīng)該在15d以上。

（5）而當降板區(qū)域面積小到一定程度的時候，當鄰板高差有十分大的時候，也就是鄰板高差在100mm<Δh≤500mm之間，姑且以最大的500mm來估測。而降板區(qū)域面積小于板面積的30%時，甚至于在板面積的百分之二十左右的時候，應(yīng)當采用的方法是局部板降折板處理，折板處的為暗梁，如下圖，暗梁按以下要求設(shè)置，方可滿足建筑要求：

①.暗梁寬度可取200mm，梁跨度應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)，防止意外發(fā)生，通常情況下粱跨度應(yīng)當不大于2.5m時，而其計算方法是在PMCAD中依照平板建模來進行的，折板處按構(gòu)造配筋，配筋也是有相當詳細的要求的，一般為配筋為上下各2φ14；

②.暗梁箍筋不宜過小，防止其他部位受力較大產(chǎn)生變形現(xiàn)象，一般取φ8@150，而腰筋和拉筋也是有一定要求的，一般腰筋為2φ6，而拉筋則為φ6@450；

③.板下沉區(qū)域上下面應(yīng)為雙向拉通配筋，方可令建筑的多方面安全得到保證，一般來說，在下沉處鄰板按大板支座負筋配置，并需要在轉(zhuǎn)角處配置5根放射鋼筋，直徑同其余支座負筋；

④.折板厚度按計算跨度的1/30取值，降板區(qū)域的板厚不應(yīng)當保持原狀，防止結(jié)構(gòu)不夠平穩(wěn)，應(yīng)當依照情況進行適當減小，一般情況下，其厚度是與整板厚度統(tǒng)一的。

⑤.當暗梁跨度大于2.5m時，可采用有限元方法設(shè)計，或采用“等代次梁法”近似計算。

4. 梁需要加強處的措施

（1）懸臂梁受力鋼筋：安全等級提高一級，實配鋼筋比計算結(jié)果放大10%，這樣才能夠令房屋具有更強的穩(wěn)定性。

（2）立柱處梁安全等級提高一級，底部鋼筋比計算結(jié)果放大10%，當立柱梁不在頂層且所托立柱承擔超過兩層以上荷載時，按構(gòu)建轉(zhuǎn)換處理，此梁在SATWE中按轉(zhuǎn)換梁定義，當在底層時兩端相連柱按轉(zhuǎn)換柱定義。

（3）檐口邊梁考慮天溝積水荷載和坡屋面板水平分力作用，實配鋼筋比計算結(jié)果放大20%，箍筋全加密，梁側(cè)面鋼筋配筋率單側(cè)不小于0.2%，間距不大于200mm。

（4）坡屋面按平屋面簡化建模計算，可以得知的是：坡屋面斜折梁配筋比計算結(jié)果放大20%，箍筋最大間距150mm。而在依照實際坡屋面建模進行具體計算的時候，梁縱筋比計算結(jié)果放大10%。

（5）樓梯間兩側(cè)立樓梯柱的梁，配筋比計算結(jié)果放大20%。箍筋間距按150mm.

（6）一端與梁連接，一端與柱或墻連接的單跨梁，當板厚不小于150mm時，與梁連接端不按鉸接處理，提高此端支座配筋和跨中梁底配筋，支座配筋提高20%且不少于3根，跨中提高10%，對與柱或墻連接端支座配筋下調(diào)20%。當板厚小于150mm時或非單跨梁，與梁連接端按鉸接處理。

（7）跨度大于2.4米的懸臂梁：抗震措施提高一級，且計算豎向地震力，提高梁支座負筋配筋，比計算結(jié)果提高10%。

（8）板高低錯位高差超過板厚時，有如下方法可以進行處理：

①PMCAD中高低錯位處按實建模計算，按計算結(jié)果配筋。

②高差小于板厚時且小于500mm，可按同高建模計算，依照計算結(jié)果進行不同情況下的配筋操作。

③高差大于500mm小于1000mm，可按同高建模計算，高低梁連梁在高低變化處縱筋比計算結(jié)果放大15%。

④高差大于1000mm小于1500mm，可按同高建模計算，高低梁連梁在高低變化處與計算結(jié)果的差距更為明顯，一般來說縱筋比計算結(jié)果要放大25%以上。

⑤高差不小于1500mm，不能按同高建模，應(yīng)采用分層建模計算。

結(jié)束語：

近幾年，當代建筑的發(fā)展趨勢是高層建筑，剪力墻結(jié)構(gòu)具有整體性好，側(cè)向剛度大，抗側(cè)力性能好的特點，而且沒有梁，柱等外露與凸出，便于房間內(nèi)部布置，使其被廣泛應(yīng)用于高層建筑中在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對這些薄弱環(huán)節(jié)，更應(yīng)加強概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施。

參考文獻：

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[2] 周曉莉.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品. 2009（12）.