高層住宅剪力墻結構設計中應注意的問題

摘 要：剪力墻結構作為建筑物常用的一種結構形式，已經廣泛應用在各類建筑中，但其優點與缺點都很明顯。為了保證剪力墻結構的設計更科學，本文章對剪力墻結構的設計中經常出現的問題實行了研究分析，同時參照相關的文件與一些自己的想法指出了相對較好的處理方法，以利于提升從業者的設計水平。

關鍵詞：剪力墻結構；概念設計；轉角窗；一字墻

1 前言

剪力墻結構廣泛應用于高層住宅建筑中，隨著結構設計軟件的普及，如pkpm、YJK、廣廈等均能進行一體化設計，但從我多年從事結構專業施工圖審查的經驗看，有些設計人員對剪力墻的設計還存在一些誤區。本文根據多年的工作經驗，談談自己對住宅類高層剪力墻結構設計中應注意的問題。

2 應重視概念設計

概念設計在結構設計中占有極其重要的地位，現在的結構設計人員大多不太重視概念設計，將結構設計的主要精力用于調整圖面、調整配筋上，這是極其錯誤的。結構設計人員應將主要精力用于概念設計上。

⑴宜采用抗震性能較好的規則或不規則結構，特別不規則結構應進行專門研究，嚴禁采用嚴重不規則結構。

⑵剪力墻結構是由墻肢與連梁組成的結構。《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010第7.1.3條“跨高比小于5的連梁應按本章（指本規范第7章 剪力墻結構---編者注）的有關規定設計，跨高比不小于5的連梁宜按框架梁設計。”誤導了好多設計人員，他們認為剪力墻結構可以做成墻肢與框架梁組成的結構，其實這種結構就是壁式框架，對抗震不利，尤其是在層數超過20層的住宅建筑中盡量不要采用，宜采用墻肢與普通連梁（跨高比在2.5～5之間的連梁）組成的剪力墻結構。跨高比不小于5的連梁宜按框架梁設計，但此梁仍然是連梁，僅是弱連梁而已，其抗震等級、混凝土強度等級、腰筋構造等仍應同剪力墻，按16G101-1圖集中的LLk構造。

⑶某些住宅剪力墻結構南外墻無剪力墻，或是一些很小的墻垛，這樣在受力分析時，致使結構剛心與質心偏移過大，從而造成結構扭轉的不規則。那么針對這類建筑應該怎么處理呢？可以這樣做：剪力墻結構外墻均應設置剪力墻，形成閉合的剪力墻。

⑷剪力墻墻肢過短，僅剛剛滿足一般剪力墻（某肢墻肢截面高度與厚度之比大于8），比如：200厚的剪力墻墻肢，墻肢截面高度為1650，并大量布置在南向一側。這種教條得按規范最低值的做法是不可取的，也是非常危險的。其實這種剪力墻也宜按短肢剪力墻考慮，況且成片大量布置在住宅的南外墻一側，對抗震機器不利。本人的理解，一般剪力墻中的某一肢的截面高度與厚度之比應至少不小于9，否則宜調整結構布置或根據情況按短肢剪力墻進行加強。

⑸避免外墻轉角處或結構內部出現受集中荷載較大的一字型剪力墻。

一字型剪力墻出現在外墻轉角部位，由于一字型剪力墻的端部受偏心集中荷載的作用，再加上轉角部位本身就是雙向地震作用的內力集中部位，對抗震不利，宜避免。如建筑專業需要在此處設置，不可避免，可采用類似于建筑物轉角窗處的加強措施。

建筑物中部的一字型剪力墻的端部受集中力較大，宜采取設置翼墻或端柱的方式。

在設計中還要盡量避免使用一字型短肢剪力墻，根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）的要求，一字型短肢剪力墻的軸壓比及配筋率均有較高要求，并且不宜在一字型短肢剪力墻上布置平面外與之相交的單側樓面梁。

⑹、剪力墻結構盡量不設置轉角窗，必須設置轉角窗時，宜采取必要的構造加強措施，如：避免采用一字型的剪力墻，宜采用“T”、“L”、“[”等形狀的剪力墻；宜提高轉角窗兩側墻體的抗震等級；宜加強轉角窗窗頂轉角連梁的配筋及構造；轉角連梁的扭矩折減系數宜取1；宜加厚轉角窗處的板厚，并雙層雙向配筋等。

3 結構設計參數的合理選取

3.1 計算嵌固端的合理選取

高層住宅建筑一般設有地下室，上部結構的計算嵌固端盡量選取在地下一層的頂板處，地下一層頂板作為上部結構的嵌固端最合理、省錢，地震破壞后也容易維修。

有地下室的高層住宅建筑，當地上一層室內外高差大于1.5m或地下一層與首層的側向剛度比不大于2時，宜選取在地下一層的底板處。

3.2 風荷載是否與地震作用同時考慮

在高度大于60m的高層剪力墻結構中，風荷載應與地震作用同時考慮，風荷載組合值系數[ψw]應取0.2。高度小于等于60m的高層建筑及多層建筑中，風荷載不起控制作用時，[ψw]可取0。在施工圖審查中，經常發現有結構設計人員在高度大于60m的高層剪力墻結構參數輸入中，未將“風荷載與地震作用同時考慮”這個選項勾選，造成內力及配筋計算偏小，使結構工程存在較大安全隱患。

3.3 邊緣構件縱向鋼筋最小配筋率

邊緣構件縱向鋼筋最小配筋率應按《建筑抗震設計規范》GB50011-2010（2016年版）、《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010的有關規定填寫。此處填寫的配筋率對邊緣構件的計算配筋有一定程度的影響。

4 施工圖容易出現的問題

⑴邊緣構件縱向鋼筋配筋小于計算配筋。在繪制邊緣構件施工圖時，鋼筋層的設置與施工圖不符，造成局部邊緣構件縱向鋼筋配筋不足。

⑵邊緣構件縱向鋼筋的配置不滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010第7.2.15-2條、表7.2.16構造配筋的要求

原因：繪制施工圖時人為增大邊緣構件的截面尺寸或將構造邊緣構件人為修改為約束邊緣構件，未在模型中修改，也未進行構造配筋率的復核。

⑶剪力墻水平分布筋配筋小于計算配筋。

⑷端柱配筋過大，出現異常。

在一次施工圖審查過程中，發現一端柱配筋達到6200mm2，經查：屬建模出現問題，剪力墻設有端柱，在垂直剪力墻方向，與端柱相連的為一框架梁，該方向端柱內存在兩個節點，兩個節點間即輸入了框架梁又誤輸入了剪力墻，導致計算軟件無法判別，計算結果失真、異常。

⑸剪力墻平面內的梁按框架梁設計，未按LLk設計，不滿足17G101-11的規定。

⑹高層建筑地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下室與上部對應的剪力墻墻肢端部邊緣構件的縱向鋼筋截面面積小于地上一層對應的剪力墻墻肢邊緣構件的縱向鋼筋截面面積，不滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010第12.2.1-4條的規定。

⑺不與墻身相連的獨立邊緣構件的箍筋配置小于該處剪力墻水平鋼筋的計算面積。

⑻短肢剪力墻全部豎向鋼筋的配筋率小于《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010第7.2.2-5條的規定。

⑼承受集中荷載的端柱，其縱向鋼筋、箍筋直徑和間距不滿足相應抗震等級框架柱的相應要求。

⑽房屋頂層剪力墻、長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻、端開間縱向剪力墻以及端山墻的水平和豎向分布鋼筋的間距大于200mm，不滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010第7.2.19條的規定。

5 結束語

結構設計的概念設計非常重要，設計人員既不但要重視結構計算，更要注重概念設計。不是說只要軟件計算通過了，就完事大吉了。其實不然，結構設計關鍵在于前期的概念設計，一個優秀的結構設計，無不是從概念設計開始，用大量的時間與精力在做前期的概念設計，只有這樣才能做出優秀的結構設計。

參考文獻：

[1] GB 50011——2010（2016年版）.建筑抗震設計規范[S].

[2] JGJ 3—2010.高層建筑混凝土結構技術規程[S].

作者簡介：燕全志 ，1966年出生，男，山東省東營市廣饒縣人，高級工程師，一級注冊結構工程師，現從事結構專業施工圖審查及施工圖審查質量管理工作。