高层住宅剪力墙结构设计要点

摘要：本文简单介绍了高层剪力墙结构布置、短肢剪力墙、剪力墙约束边缘构件和连梁的设计，结合工程实践，总结出一些剪力墙结构的设计要点。

关键词：高层剪力墙结构布置短肢剪力墙设计要求

中图分类号：TU318文献标识码： A

引言

随着城市土地资源的紧缺，高层住宅正在大规模兴建。剪力墙结构具有室内空间合理、墙面平整、美观实用的特点，且剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省，能有效地减少侧移,具有较好的抗震性能，而被广泛使用。

剪力墙平面布置

在高层建筑中剪力墙布置是否合理，直接影响着房屋的抗震性能。所以在结构设计中剪力墙最好沿主轴方向或其他方向进行双向布置，尽量避免单向布置，增强房屋在两个方向上的抗侧刚度。剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力，增大剪力墙可利用空间，剪力墙的间距不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度。判断结构侧向刚度与剪力墙数量的适应程度，可以选用经验公式T=(0.05~0.06)n，其中n为结构层数。公式计算出来的T1值与建模计算的周期T2相比较．TI>T2则表示剪力墙偏多，可适当减少剪力墙数或开些适合的大洞来减小墙的刚度，反之则需要增加剪力墙数量。

2.剪力墙竖向刚度应均匀

在竖向，剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变，对于建筑功能等原因造成的竖向不连续，导致了刚度突变等问题，可以通过加厚墙体和提高砼等级的方法，使结构在竖向上刚度趋于均匀。

3.墙肢的高宽比例应合理

剪力墙的结构必须具备延展性，优化高宽比例能够使房屋在地震中的延性得到提升。剪力墙的高宽比例最好是大于2，如果剪力墙的长度太大影响了剪力墙在抗震中的延展性，则应当在合适的位置开设洞口使长度减小。同时，要注意墙体间是否形成均匀的独立墙段。

短肢剪力墙的合理使用

A短肢剪力墙的应用范围

高层结构设计时，全部采用短肢剪力墙的设计是不科学的，因为它的抗震性能很差，对高层建筑的安全性无法保障。所以，在设计时通常把一般剪力墙和短肢剪力墙进行结合，且其所占比例不能过多。即使设计有较多短肢剪力墙的情况下，也要对短肢剪力墙结构的高度进行适当的降低。对于不同高度和抗震级别的高层建筑，应当根据其高度和地震级别进行选择。

B加强短肢剪力墙的相关措施

（1）短肢剪力墙的优点在于有一定的延性，在抗震中起着很大的作用，但其承受力没有一般剪力墙和筒体强。所以，在设计时应当考虑到它的不足，从而在设计当中提高其抗震等级（比一般剪力墙或筒体高出一个等级）。

（2）普通剪力墙在重力荷载的作用下，产生的轴压比，当针对一、二、三级抗震能力设计时，其轴压比不能大于0.4至0.6。因此，对于短肢剪力墙的设计应当比一般剪力墙的轴压值至少降低0.05。

（3）对短肢剪力墙布置钢筋问题上，应该在纵向上对钢筋的分量进行提高，尤其在底部的钢筋数量不能低于1.2％，而在底部之外的部分则不低于1％。

（4）在剪力值的要求中，出于对短肢剪力墙性能的考虑，应当在其底部进行一定的加强，同时对底部以外的部分进行相应的调整，并增大抗震的系数。其目的在于增强短肢剪力墙的抗损坏性。

（5）在短肢剪力墙的厚度方面，一般情况下要求其厚度不能低于200毫米。在非抗震性房屋建造时，应当对房屋的高度进行控制，并且加大墙肢的厚度。

剪力墙约束边缘构件

剪力墙约束边缘构件包括暗柱、端柱和翼墙，约束边缘构件沿墙肢方向的长度和箍筋配箍特征值应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》的要求。实际施工我们发现剪力墙的截面形状对墙的延性影响很大，矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差。通过研究分析表明增加墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性；因此在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性，还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。当剪力墙肢轴压比很小时，剪力墙在水平力作用下也能具备比较大的塑性变形能力。故高规7.2.14条规定了可以不设约束边缘构件的剪力墙的最大轴压比。但墙肢轴压比小于高规7.2.14条规定值时应按高规7.2.16条设置构造边缘构件。

6.剪力墙加强部位的分析

（1）为了使房屋抗震性得到提升，应该对塑性铰的部位进行加强处理。而且在加强时应当有明确的措施，避免对剪力墙顶层及楼道重点处理，却忽视了对塑性铰部分的加强，从而导致结构抗震的不合理。

（2）剪力墙底部往往会出现塑性铰，所以在出现时要采取办法对周边范围进行加强，使剪力墙的延性变得更强，提高在地震中的抗破坏能力。剪力墙底部的加强高度应该根据剪力墙自身总体高度来加以处理，一般情况下应该选取剪力墙的墙肢高度的十分之一和底部两层的较大值进行加强。

剪力墙连梁超筋的处理

剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。连梁的超筋，实质是剪力不满足剪压比要求。连梁易超筋的部位，一般剪力墙结构中，在总高度的1／3左右的楼层；平面中当墙段较长时，多在其中部的连梁；某墙段中墙肢截面高度大小悬殊不均匀时，在墙肢处连梁易超筋。剪力墙连梁对剪切变形十分敏感，当剪力墙连梁不满足连梁的尺寸要求时，《高规》7．2．26条给出了如下处理方法：

(1)减小连梁的截面高度。

(2)抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅。

(3)当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，

可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋计算。当第l、2种措施不能解决问题时，可采用第3种措施来处理，即假定连梁在大震下破坏，不再约束墙肢。另外，可在易超筋的部位，连梁按铰接处理进行整体计算，但应注意结构层间位移比尚需满足规范要求。

结束语

剪力墙结构体系在住宅项目上具有很大的优势，应用广泛，这就要求广大设计人员充分了解这种结构形式，了解其受力特点、破坏机理，掌握正确的设计方法、步骤，合理的分析具体问题，解决问题。这样结构的安全性才能有可靠的保障。

参考文献

【l】GB500l0—2010混凝土结构设计规范．北京：中国建筑工业出版社

【2】GB5001l一2010建筑抗震设计规范．北京：中国建筑工业出版社

【3】JGJ3—2010高层建筑混凝土结构技术规程．北京：中国建筑工业出版社

【4】李国胜．多高层钢筋混凝结构设计中疑难问题的处理及算例【M】．北京：中国建筑工业出版社，2004