高层住宅剪力墙结构设计中应注意的问题

2018-10-21燕全志

装饰装修天地 2018年4期

摘要：剪力墙结构作为建筑物常用的一种结构形式，已经广泛应用在各类建筑中，但其优点与缺点都很明显。为了保证剪力墙结构的设计更科学，本文章对剪力墙结构的设计中经常出现的问题实行了研究分析，同时参照相关的文件与一些自己的想法指出了相对较好的处理方法，以利于提升从业者的设计水平。

关键词：剪力墙结构；概念设计；转角窗；一字墙

1 前言

剪力墙结构广泛應用于高层住宅建筑中，随着结构设计软件的普及，如pkpm、YJK、广厦等均能进行一体化设计，但从我多年从事结构专业施工图审查的经验看，有些设计人员对剪力墙的设计还存在一些误区。本文根据多年的工作经验，谈谈自己对住宅类高层剪力墙结构设计中应注意的问题。

2 应重视概念设计

概念设计在结构设计中占有极其重要的地位，现在的结构设计人员大多不太重视概念设计，将结构设计的主要精力用于调整图面、调整配筋上，这是极其错误的。结构设计人员应将主要精力用于概念设计上。

⑴宜采用抗震性能较好的规则或不规则结构，特别不规则结构应进行专门研究，严禁采用严重不规则结构。

⑵剪力墙结构是由墙肢与连梁组成的结构。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第7.1.3条“跨高比小于5的连梁应按本章（指本规范第7章剪力墙结构---编者注）的有关规定设计，跨高比不小于5的连梁宜按框架梁设计。”误导了好多设计人员，他们认为剪力墙结构可以做成墙肢与框架梁组成的结构，其实这种结构就是壁式框架，对抗震不利，尤其是在层数超过20层的住宅建筑中尽量不要采用，宜采用墙肢与普通连梁（跨高比在2.5～5之间的连梁）组成的剪力墙结构。跨高比不小于5的连梁宜按框架梁设计，但此梁仍然是连梁，仅是弱连梁而已，其抗震等级、混凝土强度等级、腰筋构造等仍应同剪力墙，按16G101-1图集中的LLk构造。

⑶某些住宅剪力墙结构南外墙无剪力墙，或是一些很小的墙垛，这样在受力分析时，致使结构刚心与质心偏移过大，从而造成结构扭转的不规则。那么针对这类建筑应该怎么处理呢？可以这样做：剪力墙结构外墙均应设置剪力墙，形成闭合的剪力墙。

⑷剪力墙墙肢过短，仅刚刚满足一般剪力墙（某肢墙肢截面高度与厚度之比大于8），比如：200厚的剪力墙墙肢，墙肢截面高度为1650，并大量布置在南向一侧。这种教条得按规范最低值的做法是不可取的，也是非常危险的。其实这种剪力墙也宜按短肢剪力墙考虑，况且成片大量布置在住宅的南外墙一侧，对抗震机器不利。本人的理解，一般剪力墙中的某一肢的截面高度与厚度之比应至少不小于9，否则宜调整结构布置或根据情况按短肢剪力墙进行加强。

⑸避免外墙转角处或结构内部出现受集中荷载较大的一字型剪力墙。

一字型剪力墙出现在外墙转角部位，由于一字型剪力墙的端部受偏心集中荷载的作用，再加上转角部位本身就是双向地震作用的内力集中部位，对抗震不利，宜避免。如建筑专业需要在此处设置，不可避免，可采用类似于建筑物转角窗处的加强措施。

建筑物中部的一字型剪力墙的端部受集中力较大，宜采取设置翼墙或端柱的方式。

在设计中还要尽量避免使用一字型短肢剪力墙，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）的要求，一字型短肢剪力墙的轴压比及配筋率均有较高要求，并且不宜在一字型短肢剪力墙上布置平面外与之相交的单侧楼面梁。

⑹、剪力墙结构尽量不设置转角窗，必须设置转角窗时，宜采取必要的构造加强措施，如：避免采用一字型的剪力墙，宜采用“T”、“L”、“[”等形状的剪力墙；宜提高转角窗两侧墙体的抗震等级；宜加强转角窗窗顶转角连梁的配筋及构造；转角连梁的扭矩折减系数宜取1；宜加厚转角窗处的板厚，并双层双向配筋等。

3 结构设计参数的合理选取

3.1 计算嵌固端的合理选取

高层住宅建筑一般设有地下室，上部结构的计算嵌固端尽量选取在地下一层的顶板处，地下一层顶板作为上部结构的嵌固端最合理、省钱，地震破坏后也容易维修。

有地下室的高层住宅建筑，当地上一层室内外高差大于1.5m或地下一层与首层的侧向刚度比不大于2时，宜选取在地下一层的底板处。

3.2 风荷载是否与地震作用同时考虑

在高度大于60m的高层剪力墙结构中，风荷载应与地震作用同时考虑，风荷载组合值系数[ψw]应取0.2。高度小于等于60m的高层建筑及多层建筑中，风荷载不起控制作用时，[ψw]可取0。在施工图审查中，经常发现有结构设计人员在高度大于60m的高层剪力墙结构参数输入中，未将“风荷载与地震作用同时考虑”这个选项勾选，造成内力及配筋计算偏小，使结构工程存在较大安全隐患。

3.3 边缘构件纵向钢筋最小配筋率

边缘构件纵向钢筋最小配筋率应按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010的有关规定填写。此处填写的配筋率对边缘构件的计算配筋有一定程度的影响。

4 施工图容易出现的问题

⑴边缘构件纵向钢筋配筋小于计算配筋。在绘制边缘构件施工图时，钢筋层的设置与施工图不符，造成局部边缘构件纵向钢筋配筋不足。

⑵边缘构件纵向钢筋的配置不满足《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第7.2.15-2条、表7.2.16构造配筋的要求

原因：绘制施工图时人为增大边缘构件的截面尺寸或将构造边缘构件人为修改为约束边缘构件，未在模型中修改，也未进行构造配筋率的复核。

⑶剪力墙水平分布筋配筋小于计算配筋。

⑷端柱配筋过大，出现异常。

在一次施工图审查过程中，发现一端柱配筋达到6200mm2，经查：属建模出现问题，剪力墙设有端柱，在垂直剪力墙方向，与端柱相连的为一框架梁，该方向端柱内存在两个节点，两个节点间即输入了框架梁又误输入了剪力墙，导致计算软件无法判别，计算结果失真、异常。

⑸剪力墙平面内的梁按框架梁设计，未按LLk设计，不满足17G101-11的规定。

⑹高层建筑地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室与上部对应的剪力墙墙肢端部边缘构件的纵向钢筋截面面积小于地上一层对应的剪力墙墙肢边缘构件的纵向钢筋截面面积，不满足《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第12.2.1-4条的规定。

⑺不与墙身相连的独立边缘构件的箍筋配置小于该处剪力墙水平钢筋的计算面积。