高层住宅剪力墙结构设计浅析

李艳艳

摘要 ：随着社会经济的发展和人口数量的增加，住宅建设用地日趋紧张，高层住宅项目越来越多。笔者对近几年所做的高层剪力墙住宅进行了归纳总结，对设计人员日常不太注意或容易忽略的几个问题进行了阐述，包括基础形式的选取、剪力墙的布置和地上部分结构的构造措施等。

关键词 ：高层住宅剪力墙结构 含钢量的控制构造措施

一、基础形式的选取

高层住宅的基础类型，应根据地基性质、结构类型、荷载特点、施工条件等因素慎重选择。主要有箱型基础、桩基、钢筋混凝土筏形基础等。

1.1 箱型基础由于本身具有很大的刚度和整体性，可将上部结构荷载有效地扩散传至地基，同时又能调整与抵抗地基的不均匀沉降，从而减少不均匀沉降对上部结构的不利影响。因此箱型基础适合上部结构荷载大而地基土又比较软弱的情况采用。

1.2 桩基具有承载力可靠、沉降小的优点，适合软弱地基土及可能液化地基土。目前，高层住宅的桩基大多选用钻孔灌注桩。它具有适应性强，不受桩径、桩深的限制，基本上适用各类土层。在施工时不会引起土体隆起和水平挤力，不会损坏建筑物场地内外的土质结构和外围的构筑物。

1.3 当建筑物层数较多，剪力墙的布置比较稀疏时，宜优先采用平板式筏基。基础底板的厚度，首先是由内力确定的。一般情况下，板厚由冲切承载力确定，冲切承载力满足后，其它如弯矩一般都能满足要求。并可根据剪力墙的布置情况和荷载分布情况，取用不同的厚度，没有必要为了和大跨统一整体加大筏板厚度，造成不必要的基础土方量和混凝土用量。

二、剪力墙的合理布置

剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式以使其有较好的空间工作性能，并宜使两个受力方向的抗侧刚度接近。剪力墙的布置要均匀，数量要适当，过多过少都不利。剪力墙布置过少，结构的抗侧刚度不够；剪力墙布置过多，墙体得不到充分利用，结构抗侧刚度过大，会使地震力增大，结构重量也增加，不一定有利。

剪力墙墙肢截面宜简单、规则。门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。抗震设计时，一、二、三级抗震等级的剪力墙的底部加强部位不宜采用错洞墙；一、二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。另外剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。

三、上部部分结构构造措施

3.1 关于转角窗的加强措施

很多建筑师为了满足甲方要求，设计出大量立面造型新颖独特的高层建筑。其中转角窗以它室内可视角度开阔，室外立面造型丰富在建筑设计中被广泛采用。但对于结构来说，这却是一个相对薄弱的位置，需要对这一部分的结构构件采取加强措施。通常采用以下几个办法：

a.适当加厚转角窗处的楼板，一般根据跨度的大小，有转角窗位置的板厚宜控制在140～150mm，且应采取双排双向通长配筋，并宜直通伸入相邻房间板内适当长度，板的配筋率不宜小于0.25～0.30%；

b.设置斜向暗梁或斜向配筋，暗梁也需要有一定的宽度，至少取400宽，没有条件设暗梁时应在板下配置斜向配筋，且要锚入角窗两端的边缘构件内；

c.角窗洞边的暗柱宜按约束边缘构件设计，适当增大边缘构件的截面及配筋。

3.2 高连梁的腰筋

高连梁的腰筋不满足要求是设计人员经常忽略的问题。但对于我们平常所说的高连梁，就很容易不满足要求，在抗震设防烈度为7度时200厚剪力墙的构造配筋为8@200，如果不单加注明连梁的腰筋，仅凭剪力墙的水平钢筋通过就不满足要求，应按照规范要求调整连梁腰筋直径不小于10，间距不大于200mm。

3.3 结构平面开大洞造成楼板弱连接

很多工程由于建筑要求需要楼板有较大的凹入或开洞口，使结构楼板在此处有较大削弱，形成细腰、弱连接。在结构设计时应考虑结构楼板削弱产生的不利影响。

3.4 墙体配筋不满足要求

《高规》第7.2.20条规定“房屋顶层剪力墙以及长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙、端开间的纵向剪力墙、端山墙的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率不应小于0.25%，钢筋间距不应大于200mm”。在高层住宅的剪力墙计算中，一般剪力墙都为构造配筋，尤其是在抗震设防烈度为6，7度区。但因为这些部位是温度应力较大的部位，应当适当增大其分布钢筋的配筋量，以抵抗温度应力的不利影响。

3.5 控制剪力墙平面外弯距

很多临街的高层住宅都有一层或几层商业裙房，即为商用，要求的开间进深都比较大，就会出现楼面梁一侧搭在框架柱，一侧搭在剪力墙上，或者一侧搭在框架梁一侧搭在剪力墙上，这就形成了楼面梁与剪力墙的垂直单面相交，即对剪力墙产生平面外弯距。解决这一问题，除了盡量采用较小钢筋直径外，还可以将梁设计为铰接或半铰接，绞接或半绞接可以通过弯距调幅来实现，此时应相应增大梁跨中的配筋。

3.6 地下室顶板问题

地下室顶板作为重要的，荷载较大且受力复杂的楼板，应比一般楼板有更高的要求。首先，避免在地下室顶板开设大洞口；其次，地下室顶板都应采用现浇梁板结构，普通地下室顶板厚度不宜小于160mm，宜采用双排双向配筋；作为上部结构的嵌固部位的地下室顶板厚度不宜小于180mm，混凝土的强度等级不宜小于C30，应采用双排双向配筋，且每个方向的配筋率不应小于0.25%。地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室层数不宜小于二层，应能将上部结构的地震力传递到全部地下室结构。另外，考虑到施工荷载，地下室顶板的活荷载不宜小于5.0kN/m2。

3.7 剪力墙开结构洞问题

《高规》第7.1.5规定“较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成较为均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2。墙肢截面高度不宜大于8m”。其目的是使墙段成为以弯曲破坏在先，剪切破坏在后的高墙，避免矮墙。在以前的结构设计中，经常为了减小刚度开结构洞设置填充墙，认为这样不但能减少建筑自重还会降低含钢量，其实不然，虽然节省了这一部分的墙体钢筋，但却增加了边缘构件和连梁的配筋。笔者曾经对同一墙体开结构洞和不开洞做过比较，结果显示开设结构洞反而不经济。因为一般的剪力墙结构墙体配筋都为构造配筋，钢筋直径较细，间距一般为150或200mm，而增加的边缘构件和连梁的配筋却为较大直径的钢筋，至少为12，再加上梁柱箍筋，所以反而会增加含钢量。？

3.8 厨房、卫生间轻质隔墙的荷载计算？

在现在设计的住宅、公寓等工程中，为了寻求大开间，也为了将来业主能更好按着自己的意愿装饰，厨房，卫生间一般不降板，边缘也不设楼层梁，这样一些轻质隔墙就直接作用在楼板上，这一部分荷载如何考虑呢在《建筑结构荷载规范》附录B中对这种情况有解释，但是计算起来比较麻烦。一般设计院在进行结构设计时，通常将这部分轻质隔墙的荷载加到恒载当中，即将恒载加大1 ～1.2kN/m2，当分隔墙数量较多或重量较大时也可加大到1.5kN/m2，这可以灵活掌握。

3.9 屋面上重新生根墙或柱

现在很多的高层住宅楼不再是以前的“火柴盒”，也要求美观大方，有造型。于是建筑便常在屋面上做些文章，比如起个花架等，但这些后起的墙或柱有时不完全甚至完全不在剪力墙上，需要重新生根。这时为了安全起见，重新生根的剪力墙或柱要有双向的拉接，即要在屋面板上设置纵横两个方向的上返梁（梁下返一般会影响楼下住户的使用），上返梁最好也做宽，以便墙或柱的主筋好生根；生根墙或柱的楼板也需要人为加厚，可以做到150mm，甚至大跨可以做到180mm，钢筋也需要双排双向全部拉通。

总之，剪力墙高层住宅越来越多，甲方对含钢量的控制也越来越严格，各个审查机构对设计图纸的要求也越来越严格，设计时如何把握好合理性，经济性至关重要。以上仅为作者对近几年所作的高层剪力墙住宅的几点总结，希望对结构设计人员有所帮助，也希望得到专家同仁的指教。

参考文献：

[1]高层建筑混凝土结构设计规程 JGJ3-2002.

[2]混凝土结构设计规范 GB 50010-2002.

[3]浅论平板式筏形基础设计，史加波.