高層住宅剪力墻結構設計淺析

李艷艷

摘要 ：隨著社會經濟的發展和人口數量的增加，住宅建設用地日趨緊張，高層住宅項目越來越多。筆者對近幾年所做的高層剪力墻住宅進行了歸納總結，對設計人員日常不太注意或容易忽略的幾個問題進行了闡述，包括基礎形式的選取、剪力墻的布置和地上部分結構的構造措施等。

關鍵詞 ：高層住宅剪力墻結構 含鋼量的控制構造措施

一、基礎形式的選取

高層住宅的基礎類型，應根據地基性質、結構類型、荷載特點、施工條件等因素慎重選擇。主要有箱型基礎、樁基、鋼筋混凝土筏形基礎等。

1.1 箱型基礎由于本身具有很大的剛度和整體性，可將上部結構荷載有效地擴散傳至地基，同時又能調整與抵抗地基的不均勻沉降，從而減少不均勻沉降對上部結構的不利影響。因此箱型基礎適合上部結構荷載大而地基土又比較軟弱的情況采用。

1.2 樁基具有承載力可靠、沉降小的優點，適合軟弱地基土及可能液化地基土。目前，高層住宅的樁基大多選用鉆孔灌注樁。它具有適應性強，不受樁徑、樁深的限制，基本上適用各類土層。在施工時不會引起土體隆起和水平擠力，不會損壞建筑物場地內外的土質結構和外圍的構筑物。

1.3 當建筑物層數較多，剪力墻的布置比較稀疏時，宜優先采用平板式筏基?；A底板的厚度，首先是由內力確定的。一般情況下，板厚由沖切承載力確定，沖切承載力滿足后，其它如彎矩一般都能滿足要求。并可根據剪力墻的布置情況和荷載分布情況，取用不同的厚度，沒有必要為了和大跨統一整體加大筏板厚度，造成不必要的基礎土方量和混凝土用量。

二、剪力墻的合理布置

剪力墻結構中，剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置；抗震設計的剪力墻結構，應避免僅單向有墻的結構布置形式以使其有較好的空間工作性能，并宜使兩個受力方向的抗側剛度接近。剪力墻的布置要均勻，數量要適當，過多過少都不利。剪力墻布置過少，結構的抗側剛度不夠；剪力墻布置過多，墻體得不到充分利用，結構抗側剛度過大，會使地震力增大，結構重量也增加，不一定有利。

剪力墻墻肢截面宜簡單、規則。門窗洞口宜上下對齊、成列布置，形成明確的墻肢和連梁?？拐鹪O計時，一、二、三級抗震等級的剪力墻的底部加強部位不宜采用錯洞墻；一、二、三級抗震等級的剪力墻均不宜采用疊合錯洞墻。另外剪力墻宜自下到上連續布置，避免剛度突變。

三、上部部分結構構造措施

3.1 關于轉角窗的加強措施

很多建筑師為了滿足甲方要求，設計出大量立面造型新穎獨特的高層建筑。其中轉角窗以它室內可視角度開闊，室外立面造型豐富在建筑設計中被廣泛采用。但對于結構來說，這卻是一個相對薄弱的位置，需要對這一部分的結構構件采取加強措施。通常采用以下幾個辦法：

a.適當加厚轉角窗處的樓板，一般根據跨度的大小，有轉角窗位置的板厚宜控制在140～150mm，且應采取雙排雙向通長配筋，并宜直通伸入相鄰房間板內適當長度，板的配筋率不宜小于0.25～0.30%；

b.設置斜向暗梁或斜向配筋，暗梁也需要有一定的寬度，至少取400寬，沒有條件設暗梁時應在板下配置斜向配筋，且要錨入角窗兩端的邊緣構件內；

c.角窗洞邊的暗柱宜按約束邊緣構件設計，適當增大邊緣構件的截面及配筋。

3.2 高連梁的腰筋

高連梁的腰筋不滿足要求是設計人員經常忽略的問題。但對于我們平常所說的高連梁，就很容易不滿足要求，在抗震設防烈度為7度時200厚剪力墻的構造配筋為8@200，如果不單加注明連梁的腰筋，僅憑剪力墻的水平鋼筋通過就不滿足要求，應按照規范要求調整連梁腰筋直徑不小于10，間距不大于200mm。

3.3 結構平面開大洞造成樓板弱連接

很多工程由于建筑要求需要樓板有較大的凹入或開洞口，使結構樓板在此處有較大削弱，形成細腰、弱連接。在結構設計時應考慮結構樓板削弱產生的不利影響。

3.4 墻體配筋不滿足要求

《高規》第7.2.20條規定“房屋頂層剪力墻以及長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻、端開間的縱向剪力墻、端山墻的水平和豎向分布鋼筋的最小配筋率不應小于0.25%，鋼筋間距不應大于200mm”。在高層住宅的剪力墻計算中，一般剪力墻都為構造配筋，尤其是在抗震設防烈度為6，7度區。但因為這些部位是溫度應力較大的部位，應當適當增大其分布鋼筋的配筋量，以抵抗溫度應力的不利影響。

3.5 控制剪力墻平面外彎距

很多臨街的高層住宅都有一層或幾層商業裙房，即為商用，要求的開間進深都比較大，就會出現樓面梁一側搭在框架柱，一側搭在剪力墻上，或者一側搭在框架梁一側搭在剪力墻上，這就形成了樓面梁與剪力墻的垂直單面相交，即對剪力墻產生平面外彎距。解決這一問題，除了盡量采用較小鋼筋直徑外，還可以將梁設計為鉸接或半鉸接，絞接或半絞接可以通過彎距調幅來實現，此時應相應增大梁跨中的配筋。

3.6 地下室頂板問題

地下室頂板作為重要的，荷載較大且受力復雜的樓板，應比一般樓板有更高的要求。首先，避免在地下室頂板開設大洞口；其次，地下室頂板都應采用現澆梁板結構，普通地下室頂板厚度不宜小于160mm，宜采用雙排雙向配筋；作為上部結構的嵌固部位的地下室頂板厚度不宜小于180mm，混凝土的強度等級不宜小于C30，應采用雙排雙向配筋，且每個方向的配筋率不應小于0.25%。地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下室層數不宜小于二層，應能將上部結構的地震力傳遞到全部地下室結構。另外，考慮到施工荷載，地下室頂板的活荷載不宜小于5.0kN/m2。

3.7 剪力墻開結構洞問題

《高規》第7.1.5規定“較長的剪力墻宜開設洞口，將其分成較為均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱連梁連接，每個獨立墻段的總高度與其截面高度之比不應小于2。墻肢截面高度不宜大于8m”。其目的是使墻段成為以彎曲破壞在先，剪切破壞在后的高墻，避免矮墻。在以前的結構設計中，經常為了減小剛度開結構洞設置填充墻，認為這樣不但能減少建筑自重還會降低含鋼量，其實不然，雖然節省了這一部分的墻體鋼筋，但卻增加了邊緣構件和連梁的配筋。筆者曾經對同一墻體開結構洞和不開洞做過比較，結果顯示開設結構洞反而不經濟。因為一般的剪力墻結構墻體配筋都為構造配筋，鋼筋直徑較細，間距一般為150或200mm，而增加的邊緣構件和連梁的配筋卻為較大直徑的鋼筋，至少為12，再加上梁柱箍筋，所以反而會增加含鋼量。？

3.8 廚房、衛生間輕質隔墻的荷載計算？

在現在設計的住宅、公寓等工程中，為了尋求大開間，也為了將來業主能更好按著自己的意愿裝飾，廚房，衛生間一般不降板，邊緣也不設樓層梁，這樣一些輕質隔墻就直接作用在樓板上，這一部分荷載如何考慮呢在《建筑結構荷載規范》附錄B中對這種情況有解釋，但是計算起來比較麻煩。一般設計院在進行結構設計時，通常將這部分輕質隔墻的荷載加到恒載當中，即將恒載加大1 ～1.2kN/m2，當分隔墻數量較多或重量較大時也可加大到1.5kN/m2，這可以靈活掌握。

3.9 屋面上重新生根墻或柱

現在很多的高層住宅樓不再是以前的“火柴盒”，也要求美觀大方，有造型。于是建筑便常在屋面上做些文章，比如起個花架等，但這些后起的墻或柱有時不完全甚至完全不在剪力墻上，需要重新生根。這時為了安全起見，重新生根的剪力墻或柱要有雙向的拉接，即要在屋面板上設置縱橫兩個方向的上返梁（梁下返一般會影響樓下住戶的使用），上返梁最好也做寬，以便墻或柱的主筋好生根；生根墻或柱的樓板也需要人為加厚，可以做到150mm，甚至大跨可以做到180mm，鋼筋也需要雙排雙向全部拉通。

總之，剪力墻高層住宅越來越多，甲方對含鋼量的控制也越來越嚴格，各個審查機構對設計圖紙的要求也越來越嚴格，設計時如何把握好合理性，經濟性至關重要。以上僅為作者對近幾年所作的高層剪力墻住宅的幾點總結，希望對結構設計人員有所幫助，也希望得到專家同仁的指教。

參考文獻：

[1]高層建筑混凝土結構設計規程 JGJ3-2002.

[2]混凝土結構設計規范 GB 50010-2002.

[3]淺論平板式筏形基礎設計，史加波.