1、高層住宅剪力墻結構設計控制及調整 摘要：高層住宅設計中廣泛采用剪力墻結構，本文給出了剪力墻結構的布置原則及設計時的注意事項；匯總了剪力墻結構計算的各個設計指標以及對應的調整方法。 關鍵詞：高層住宅；剪力墻結構；設計指標；調整 隨著社會進步，科技發(fā)展，人們對住宅的功能要求越來越豐富，建筑設計越來越符合功能和審美的要求；為實現(xiàn)建筑的要求，結構選型主要與其使用功能直接相關，同時擬建場地的地理位置，抗震烈度也是影響結構選型的重要因素。為提高土地利用率，建設單位提倡建設高層住宅，以滿足市場的需求及企業(yè)自身經濟效益的要求；目前高層住宅成為人們的主要居住形式，高層住宅主要的結構形式多為剪力墻結構。 1剪力墻

2、結構的特點 剪力墻結構是由豎向剪力墻和水平樓面梁板組成的結構。剪力墻既作為承受水平和豎向作用的構件，又有分隔房間的作用。其布置原則除了應滿足建筑使用要求，對結構受力是否合理至關重要，剪力墻布置是否合理進一步決定了該建筑的建設費用，所以更多的建設單位在前期建筑方案及與相應的結構選型上盡量優(yōu)化，而達到節(jié)省造價的目的。 2建模時的注意事項 （1）剪力墻：目前結構常用計算軟件：中國建筑科學研究院開發(fā)的軟件PKPM，北京盈建科軟件股份有限公司編制的軟件YJK，均可進行剪力墻結構的計算。（2）剪力墻平面布置原則：根據建筑平面圖：外墻可布置為剪力墻，增加建筑平面的抗扭剛度。內墻布置時，平面均勻對稱布置，豎向

3、連續(xù)，避免樓層錯洞保證剪力墻邊緣構件上下連續(xù)貫通，同時避免墻肢開洞過大形成抗震性能較差的短肢墻（短肢剪力墻指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻）。剪力墻的截面厚度及構造配筋應根據實際工程剪力墻部位及抗震等級，參見高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ3-2010）7.2.1，10.4.6，建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）（以下簡稱抗規(guī)）6.4.1，6.4.3條。內墻長度除應滿足建筑條件，還要考慮墻下樁最小樁間距的要求，例如：常規(guī)設計時，樁直徑700mm，樁間距不小于3倍樁徑，加上0.5倍的樁徑，建議上部剪力墻的長度為2500mm，上部如有結

4、構洞口，宜盡量使洞口避開樁位。內墻上開設除門洞外的結構洞口保證施工時通過洞口能達到建筑平面的任何位置。陽臺宜用挑梁做懸挑陽臺，如需布置剪力墻，應同建筑專業(yè)溝通。（3）梁的布置：隔墻下方設梁，用于承擔上部隔墻的重量及支承樓板。梁寬一般為200mm，若建筑要求隔墻厚100mm，且隔墻上部不能設置200mm寬的梁時，需要在樓板該隔墻的位置上增加板上線荷載，并適當增加板厚，樓板配筋計算時需滿需承載力撓度及裂縫的要求。板面鋼筋直徑取值建議不小于8mm，施工時應防止踩踏板頂，梁與剪力墻面外相交，計算時該梁端點鉸接，減小梁端彎矩對剪力墻的面外彎矩，保證剪力墻的軸向受力。 3設計指標及相應調整方法 結構設計中

5、，剪力墻結構的布局是否合理，計算結果是否滿足規(guī)范要求，需要進行結構建模分析計算，來分析結構整體的剪力墻布局是否滿足規(guī)范限值，下面列出七種結構整體指標及對應的調整辦法：（1）位移角：樓層層間最大水平位移與層高之比，高層剪力墻設計時，層間位移角作為一個重要指標，其影響因素主要為建筑高度，建筑平面長寬比越大，端部位移角越大，調整布置剪力墻時，結合建筑墻體的位置，加強外圍剪力墻布置，平面布置均勻對稱，平面布置時剛心和質心盡量重合來減少扭轉；根據抗規(guī)6.2.13.2條文解釋，算地震內力時，剪力墻連梁剛度可折減，計算位移時，連梁剛度可不折減。層間彈性位移角限值不滿足要求，但相差不大時，可增加混凝土的標號，

6、設計時盡量通過調整墻體布置，來增加建筑的剛度。剪力墻結構彈性層間位移角限值不大于1/1000。（2）位移比：偶然偏心的規(guī)定水平力作用下，水平位移或層間位移最大值與平均值的比值。來判斷平面是否扭轉不規(guī)則，當位移比大于1.2時判斷為扭轉不規(guī)則，但不應大于1.5。扭轉不規(guī)則模型計算時，考慮雙向地震。調整方法同位移角中的調整要求。（3）周期比：Tt/T10.9（0.85）其中Tt：扭轉為主的第一自振周期、T1：平動為主的第一自振周期，A級高度限值為0.9，B級高度限值為0.85。當周期比不滿足時，應增加外圍墻體的剛度，在滿足層間位移角和位移比要求的情況下，增加洞口寬度，減小連梁高度，減小剪力墻長度，等

7、降低整個平面的平均剛度，這些措施可使周期比滿足規(guī)范要求。（4）受剪承載力之比：根據抗規(guī)3.4.3，3.4.4條判斷是否為薄弱層，當抗側力結構的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%就為薄弱層，但抗側力結構的層間受剪承載力不應小于相鄰上一樓層的65%；結構設計時避免出現(xiàn)薄弱層，當出現(xiàn)薄弱層時，首先應盡量增加薄弱層墻體的墻長及墻厚，設計時確無避免時，地震作用標準值的剪力應乘以1.25的增大系數(shù)。（5）有效質量系數(shù)：高規(guī)規(guī)定，計算振型數(shù)應使各振型參與質量系數(shù)大于等于0.9，當該系數(shù)小于0.9時，模型計算時增多振型個數(shù)。（6）剪重比：抗規(guī)規(guī)定任一樓層的水平地震作用標準值的樓層剪力VEKinj=iGj，

8、nj=iGj為該樓層及以各層重力荷載代表值之和，其中為地震剪力系數(shù)，不應小于抗規(guī)表5.2.5表內系數(shù)，當改層為薄弱層時，不應小于1.15倍表內系數(shù)。（7）剛重比：判斷高層結構的整體穩(wěn)定，應滿足高規(guī)公式5.4.4-1：EJd/H2G1.4，當剛重比不滿足要求時，需要增大豎向構件的抗側剛度。當EJd/H2G2.7時，可不考慮重力二階效應引起的不利影響。小于2.7時應計算重力二階效應，計算參數(shù)的選取在設計信息中，勾選二階效應計算方法選項。 4工程實例 某高層住宅，地上33層，層高3.0m，地下2層，地下室層高由上至下分別3.2m，3.0m。建筑平面長44.6m，寬度15m，結構主體高度99.2m，地

9、震烈度為度，地震加速度為0.2g，地震分組為第二組，剪力墻抗震等級為一級。因本工程建筑高度較高，且建筑戶型為大戶型，每個房間面積較大，分隔房間的橫墻較少，軟件建模時，按本文2項中墻體和梁的布置原則進行布置，輸入荷載，計算參數(shù)等進行結構計算；該工程模型反復調整試算后，結果如下：（1）層間位移角：因Y向墻量較少，增強連梁，增加混凝土標號C40至地上22層；最終調整至X向縱墻方向，Y向橫墻方向最大層間位移角分別1/1350，1/1001小于規(guī)范限值1/1000。（2）位移比：規(guī)定水平力作用下偶然偏心情況下X+方向最大為1.05，X-方向最大為1.01，Y+方向最大為1.17，Y-方向最大為1.17，

10、位移比均小于1.2滿足規(guī)范要求。（3）周期比：本工程Tt=1.401，T1=2.045，Tt/T1=1.401/2.045=0.6850.9，滿足規(guī)范要求。（4）受剪承載力之比：計算結果總信息中，X，Y方向最小樓層剪力承載力之比分別為0.83，0.84，均大于0.8，不屬于薄弱層，無需進行剪力調整。（5）有效質量系數(shù)：計算參數(shù)中振型數(shù)取15個振型，計算結果，X，Y方向的有效質量系數(shù)為分別為95.24%，93.29%。兩個方向均大于0.9，滿足規(guī)范要求。（6）剪重比：X，Y向水平地震剪重比分別為4.26%，4.48%，均大于3.20%，滿足規(guī)范要求。（7）剛重比：X向剛重比EJd/H2G=8.1

11、5，Y向剛重比EJd/H2G=6.35。兩個方向的剛重比均大于1.4，能滿足高規(guī)的穩(wěn)定驗算要求；且大于2.7，可以不考慮重力二階效應。上述內容為整體設計指標計算，要完成結構模型階段的設計分析，還需要對每個結構構件的計算結果進行復核，是否滿足相應規(guī)范，核對計算文件中的超限信息，進行單個構件的調整修改。 5結語 剪力墻結構在高層住宅中廣泛應用，實際工作中該類設計任務較多，且設計時間較緊張，設計計算作為結構設計工作的主要耗時內容，為提高工作效率，本文總結了以往的工作經驗，給出實際剪力墻結構工程設計時剪力墻，梁布置的注意事項，及各個設計指標的規(guī)范限值及調整方法，對提高結構建模分析計算的效率有一定作用。 參考文獻