高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)探討

關(guān)鍵詞 剪力墻結(jié)構(gòu) 平面布置 控制指標(biāo) 經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì) 抗浮設(shè)計(jì) 

　　剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑中的主要結(jié)構(gòu)形式，被廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代高層建筑，尤其是高層住宅，筆者結(jié)合自己近年來所做的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就此類結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)做幾點(diǎn)初步的探討。 

　　1. 剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及合理的平面布置 

　　剪力墻承受豎向荷載及水平荷載的能力都較大。其特點(diǎn)是整體性好，側(cè)向剛度大，水平力作用下側(cè)移小，側(cè)向變形的特征為彎曲型，并且由于沒有梁柱等外露與凸出，便于房間內(nèi)部布置。剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻宜沿主軸方向雙向布置，剪力墻平面布置應(yīng)盡可能均勻，對稱，盡量使結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心重合，以減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。剪力墻宜自下而上連續(xù)布置，避免剛度突變，剪力墻的門窗洞口宜上下對齊，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。墻體的形狀要盡量簡單，以“一”字長墻，“L”和“T”形長墻為主，減少短肢剪力墻的設(shè)置。另外外墻應(yīng)盡量全做混凝土墻體，防止外墻滲水；也可以在外墻的剪力墻垛間設(shè)構(gòu)造混凝土墻體，即用低標(biāo)號混凝土二次澆筑，此墻體內(nèi)僅設(shè)置抗裂鋼筋。 

　　2. 計(jì)算過程應(yīng)控制的指標(biāo) 

　　1）位移比：《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《高規(guī)》）3.4.5條規(guī)定在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，樓層豎向構(gòu)件最大的水平位移和層間位移，A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍； 

　　2）周期比：《高規(guī)》3.4.5條規(guī)定結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比，A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9； 

　　3）剛度比：《高規(guī)》3.5.2條規(guī)定剪力墻結(jié)構(gòu)本層與相鄰上層側(cè)向剛度比值不宜小于0.9，此剛度比為考慮層高修正的樓層側(cè)向剛度比； 

　　另外《高規(guī)》還對周壓比，剪重比，剛重比等指標(biāo)做了要求。 

　　3. 結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì) 

　　一般建設(shè)單位對高層住宅的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（主要是單位面積的鋼筋用量）有較高的要求，經(jīng)過在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中不斷總結(jié)，發(fā)現(xiàn)以下措施對剪力墻結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)有較好的影響。 

　　1）合理控制層間位移角：即降低地震效應(yīng)，控制在1/1100左右，不必刻意追求此指標(biāo)，關(guān)鍵是合理的結(jié)構(gòu)布置； 

　　2）合理設(shè)置墻厚：剪力墻的厚度主要由墻體的穩(wěn)定及軸壓比控制，墻厚越大，邊緣構(gòu)件及墻體的構(gòu)造配筋就越大； 

　　3）少布置短肢剪力墻：短肢剪力墻的軸壓比要求較高，其計(jì)算配筋及構(gòu)造配筋率都比一般剪力墻大； 

　　4）墻體的形狀盡量簡單：墻體形狀復(fù)雜且墻肢短，邊緣構(gòu)件就多，剪力墻用鋼量與其單位長度內(nèi)的邊緣構(gòu)件所占比例成正比； 

　　5）梁的設(shè)置原則：可設(shè)可不設(shè)的不設(shè)，減少梁的數(shù)量，有時(shí)可以避免因加梁而形成的對連梁的集中荷載及對墻體的平面外彎矩，對于樓板可以適當(dāng)加大厚度（建筑砌筑墻下不設(shè)梁時(shí)，在進(jìn)行地震效應(yīng)計(jì)算時(shí)，墻體荷載可平攤在砌筑墻下的板塊上；在進(jìn)行樓板計(jì)算時(shí)，墻體荷載按荷載規(guī)范折算）； 

　　6）鋼筋的選用：對于構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋要選用規(guī)范規(guī)定的最小值，不隨意放大一檔鋼筋；梁板鋼筋選用三級鋼，加大鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值可減少鋼筋用量；邊緣構(gòu)件可選用二級鋼，因?yàn)榇蠖鄶?shù)邊緣構(gòu)件的配筋是由配筋率控制的，而二級鋼比三級鋼的市場價(jià)位是要低一些的； 

　　7）模型計(jì)算時(shí)荷載取得準(zhǔn)確一些，畫施工圖時(shí)梁柱鋼筋歸并區(qū)間取得細(xì)一些。 

　　4. 地下車庫的抗浮設(shè)計(jì) 

　　目前高層建筑周邊往往連帶著地下車庫，而多層地下室的抗浮設(shè)計(jì)是很重要的。為防止地下室整體上浮我們通常采用兩種做法，一種為“壓”，一種為“拉”。當(dāng)采用“壓”的做法時(shí)，利用建筑的自重（包括結(jié)構(gòu)自重，上部覆土等，不包括樓面活荷載）平衡地下水的總浮力，當(dāng)不能平衡時(shí)，必須增加“拉”的做法，即采用樁或錨桿等來抵抗地下水的浮力。無論采用那種做法，都必須進(jìn)行整體抗浮驗(yàn)算，保證抗浮力大于水的總浮力。局部抗浮驗(yàn)算包括地下室底部梁板的強(qiáng)度，裂縫等。但計(jì)算過程中水浮力的分項(xiàng)系數(shù)和抵抗力的分項(xiàng)系數(shù)如何取值是抗浮設(shè)計(jì)中很有爭議的問題。我國不同規(guī)范對水浮力及抵抗力的分項(xiàng)系數(shù)有不同的取值，造成設(shè)計(jì)人員分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)的混亂。筆者選擇在進(jìn)行整體抗浮計(jì)算時(shí)，水浮力及抵抗力的分項(xiàng)系數(shù)都取1.0；而在局部抗浮驗(yàn)算時(shí)，水浮力的分項(xiàng)系數(shù)取1.35，抵抗力的分項(xiàng)系數(shù)取1.0。 

　　5. 小結(jié) 

　　在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的平面布置是至關(guān)重要的，只有結(jié)構(gòu)的合理布置，才能得到較好的計(jì)算指標(biāo)以及理想的經(jīng)濟(jì)性。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2010）[S]，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010。 

　　[2] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）[S]，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010。 

　　[3] 李國勝. 多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中疑難問題的處理及算例 [M]，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007。