高层剪力墙住宅转角窗处结构设计

吴少茹

（广东中山建筑设计院股份有限公司）

高层剪力墙住宅转角窗处结构设计

吴少茹

（广东中山建筑设计院股份有限公司）

近几年，随着国民经济的不断增长和城市化进程的推进，人们对住宅的要求越来越高，布局合理，采光通风好，视野开阔的户型备受人们青睐，转角窗的设置则尤为突出，这样受力复杂的角部墙肢，多采用短肢剪力墙，由于转角窗的设置而被去掉，因此地震时转角窗处的构件受力便更加复杂，致使结构的抗震性能有所降低。

高层剪力墙；住宅；转角窗；结构

1　转角窗的设置情况对剪力墙结构影响

转角窗的设置对剪力墙结构的影响是十分直接而深远的，从墙肢的平面布置分析，脚步外墙距刚心的距离相对较大，在X、Y两个方向上会产生很大的抗扭刚度，与此同时该部分在联系纵横墙协同作业中占据着相对优越的部位，对于整个结构设计的多重指标调整都扮演着举足轻重的角色。由于在角部墙体进行开洞后，整个结构的抗震性以及抗扭刚度都会受到相对严重的影响，一旦控制不好，将会形成“扭转不规则”的平面类型，极易违反我国相关制度规范和条文。鉴于转角处墙体开洞后，并没有竖向构建的有效约束，水平方向的约束就成为唯一的约束，因此一旦核心筒位置有所偏移或者总体结构的对称情况无法满足应有标准，约束相对脆弱的转角处梁板便十分容易变形，严重的情况下，甚至会出现挤坏塌落的后果，因此必须对转角窗的设置给予高度重视。

2　整体计算分析

目前高层结构的计算分析一般采用中国建研院的TAT、SATWE、TBSA软件，但对不落地窗结构，如按普通剪力墙做法，即先在平面周边布墙再在拐角处开洞，将过梁看作连梁，则表面上似乎严格按实际情况输入程序计算，但由于程序本的缺陷，使拐角处自动产生1个小于150mm的短肢剪力墙，且必须观察立面模型才可能发现，故较易疏忽。该小墙肢作为角窗挑梁自由端的一个支点，与实际情况不符，加上由于该构件过小且超筋，结构一受力即产生破坏而给整体计算来麻烦，这是不可取的。因此，对转角窗上连梁应按普通框架梁考虑，梁高按实际输入，不落地窗处和落地窗处分别约为1400mm、500mm，这种计算模型与实际受力情况相吻合。该过梁两个方向均为悬挑构件，梁截面相同，当两个方向悬挑长度不同时，应将长跨作为次梁，短跨作为主梁，形成主次关系，两个方向悬挑长度相差不大时，长跨仍有可能悬臂受力，在端部也可认为互为铰接关系。角窗上连梁参与空间协同计算，对其结果应进行复核。对该处连梁上筋应按悬挑梁进行配筋，同时由于该处连梁互为支座，梁下部应配置一定数量的底筋。因该处连梁在整体作用时内力可能存在调幅，使梁弯矩按塑性调幅连续梁边跨跨中弯矩，增加悬臂梁底筋对结构刚度有利，故不宜少于2f20。

3　角窗相连墙肢的设计与构造

进行角窗设计与构造时，要严格地对角窗单向宽度的尺寸进行控制，确保最大边要小于或者等于800mm。剪力墙开间宽度应当控制在4.9m以内，从而在角部构造出小开间，对角部的剪力墙筒体结构进行有效地切除。为保障洞口边剪力墙的安全性，还应尽可能地设置翼墙、端柱或暗柱，为结构的延展性以及抗震性有效改善提供必要支撑。暗柱设置时应当将约束边缘构件作为设置参考，宽度要保持与窗台宽一致。出现宽度无法满足要求的情况则要相应地对墙肢厚度进行调整，保证剪力墙截面的高厚比不得小于8。举例说明，3层以下墙肢的厚度通常选择在300mm，4～18层墙肢的厚度选择为250mm，18层及其以上墙肢厚度选择取200mm。墙肢设计要参考应实际的弯矩情况，柱内受拉钢筋要确保在相对较大的范围内进行配置，正常情况下，范围等于暗柱的宽度范围，最常见的便是宽为600mm。为了简化运算，暗柱的配筋可以采用以下的数据进行参考使用。墙厚200～300mm，暗柱主筋采用8根22的二级钢筋，抗震等级一级，暗柱箍筋采用8@100。墙厚300～400mm，暗柱主筋采用10根22的二级钢筋，抗震等级二级。墙厚300～400mm，暗柱主筋采用12根22的二级钢筋。

4　对角窗上转角梁的设计与构造

在转角窗的上下部分全部都要保证设置有转角梁。同时需要注意在设计过程中，设计者应尽可能的避免设计非落地窗。转角梁的梁高可以在一定范围内进行加高，梁的宽度要保持与墙宽相等，混凝土的等级以及抗震等级最好要与其相连的剪力墙的等级相同。在转角梁的设置过程中，施工人员应当对上下的窗台板进行加厚，确保两块窗台板与转角梁构成一个“[”字形梁，与端柱共同构成一个能够利用该梁的抗扭刚度进行剪力以及弯矩进行传递的抗侧力结构，与此同时对斜向钢筋的加强双重作用下，对于该部分结构的抗震能力有着十分明显的改进作用。

5　板内暗拉梁的设计与构造

设计人员在进行板内暗拉梁的设计时，最好能够确保转角所从属的居室内楼板厚度不小于150mm，尽可能在拉结暗梁设计时将方向设计为斜向，这样可以高效地控制扭转应力对转角处的弱板扭转的影响，从而有效地将局部变形、甚至是挤坏脱落的情况进行控制。条件允许的情况下，设计人员应当对斜梁的截面高度进行适当的增加，达到对角部纵横墙的协同工作的能力进行提高的同时，有效改善结构抗扭刚度的能力。在进行构造时，暗梁配筋如果条件允许的话应当保障上下使用的配筋相同，同时配筋率尽可能的不小于45ft/fy和0.2中的相对较大的，通常进行构造时，会将上下的配置均设置为416，箍筋的配置情况为10@100。

[1]张景坤.高层剪力墙结构转角窗处墙体剪力分析[J].企业导报，2013（16）.

[2]章天恩.钢筋混凝土高层住宅转角窗处结构设计[J].建筑结构，2004（3）.

TU318

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1673-0038（2015）23-0001-01

2015-5-20