高层住宅建筑剪力墙结构设计

吴乐涛

摘要：本文就高层住宅建筑剪力墙结构设计进行了探讨，结合了具体的工程实例，详细分析了剪力墙结构的主要材料指标以及各项指标与结构设计的关系，以期能为高层住宅建筑剪力墙结构的设计提供一定的参考借鉴。

关键词：剪力墙住宅；高层住宅；设计

1 引言

随着我国城市化、现代化进程地不断加快，高层建筑俨然成为城市建筑的主流形态，在高层建筑结构设计上，剪力墻作为一个成熟的结构形式，其结构和形式呈现出多样化。而在很多的剪力墙结构设计过程中，对于剪力墙结构分析不是很彻底，只是一味的满足规范要求，对于结构的主要材料指标等方面的要点没有很好的控制在合理的范围内。因此，本文就高层住宅建筑剪力墙结构设计进行了探讨，并结合了具体的工程实例，以期能为高层住宅建筑剪力墙结构的设计提供一定的参考借鉴。

2 结构设计简述

2.1 概况

据测量，某工程由17～22号楼共6栋塔楼及其围合的满铺地下车库组成（见图1）。各栋塔楼分别由户型1～户型5组合而成，除17号楼为33层，层高3m，建筑檐口标高99m外，其余均为34层，层高2.9m，建筑檐口标高98.6m。塔楼范围内地下室2层，地下车库为单层，车库顶板覆土厚度1.2m。

2.2 结构设计

塔楼均采用剪力墙结构体系，平板式筏形基础。剪力墙抗震等级为一级，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组。从概念设计的角度出发并结合业主对住宅产品的要求，针对户型1～户型4的剪力墙典型平面（见图2～图5），其中户型1为大户型，墙体间距较大，平面规整；户型4为小户型，墙布置不规则，我们通过多次试算来调整剪力墙的间距、墙肢长度，以增大可利用空间，亦使结构具有适宜的抗侧刚度。各楼座均以首层楼板（即地下室顶板）作为上部结构的嵌固端，底部加强部位取至五层顶板，地上部分剪力墙厚度为200mm，仅在底部加强部位的部分外墙厚度250mm，室内较长的墙体开设结构洞，墙肢之间通过弱连梁相连，底部加强部位及以下墙体混凝土强度等级为C40，以上至结构顶板渐变为C30。地上部分楼板厚度为110mm，仅电梯厅有水、电管井处考虑埋设较多管线的需要加厚为150mm，楼板混凝土强度等级同剪力墙。结构构件里采用的受力钢筋均为二级钢，仅少量构造分布筋为一级钢，如墙构造拉结筋、板面构造分布筋等。

2.3 计算结果

结构计算采用SATWE软件进行，户型1～户型4的计算主要控制指标如表1所示，地上部分标准层墙、柱大都为构造配筋。

由表1可以看出，户型1、2平面规整、左右对称，计算结果较为适宜；户型3则左右的不对称导致Y向位移比偏大，显示明显的平面不规则性；户型4因建筑平面小户型布局所限，整体接近方形，剪力墙布置凌乱，难以进一步优化结构布置，整体抗侧刚度偏大，周期较短，是4个户型中最不合理的户型。

3 主材指标分析

对于剪力墙结构而言，楼层剪力墙墙肢的截面面积与楼层建筑面积的比值（以下简称墙地面积比）这一概念早有很多结构前辈提出，虽不能作为一个绝对指标来衡量结构合理与否，但对于条件近似的工程亦能体现出一定的规律。下面结合本项目竣工后的工程决算资料，对结构主材的用量进行计算和总结分析，结构工程部分（含基础和二次结构）总体混凝土用量为0.45～0.48m3/m2，总体钢筋用量为56.6～65.7kg/m2，但地下部分因每个工程具体条件的差异性，指标的离散性较大，无实际参考意义，在此不再赘述。地上部分具体主材用量见表2，混凝土用量的单位为m3/m2，钢筋用量的单位为kg/m2。

由表2并结合上文可以看出，在8度区高层住宅剪力墙结构有如下规律：（1）墙地面积比的大小是结构有足够抗侧刚度的保证。户型1～户型3结构平面长宽比在2.27～2.82之间，户型4长宽比为1.60，虽结构混凝土用量较为接近，但随着长宽比的加大，结构平面弱轴方向的抗侧刚度会逐渐降低；（2）楼板钢筋基本维持在一定水平，仅随常规板区格的大小有细微变化；（3）墙体钢筋随墙地面积比及建筑层高的变化会适当增减，幅度不大；（4）暗柱钢筋可占到钢筋总量的30%～40%，其用量会随着结构不规则性的加大而显著增加。对于户型3和户型4，其Y向最大位移比分别达到1.33和1.28，已属于扭转不规则的建筑类型，且剪力墙布置曲折转弯较多，致使墙体中暗柱的面积加大，暗柱的竖向钢筋构造配筋率远大于剪力墙的构造配筋，从而直接导致暗柱钢筋用量的增加。

4 结语

综上所述，高层住宅剪力墙结构设计呈多样化的趋势，因此为了保障剪力墙结构的质量，就需要结构设计人员通过充分运用概念设计把握结构的整体性，科学布置剪力墙，合理设计基础，并从中提高住宅的抗震性及安全性，真正意义上做到设计优化，降低工程成本。

参考文献：

[1]康恒.高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析[J].科技创新导报.2012（18）.

[2]李广才.高层住宅建筑剪力墙结构设计需关注的要点[J].城市建设理论研究.2012（01）.