高層住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

吳樂濤

摘要：本文就高層住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了探討，結(jié)合了具體的工程實例，詳細分析了剪力墻結(jié)構(gòu)的主要材料指標以及各項指標與結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系，以期能為高層住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供一定的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：剪力墻住宅；高層住宅；設(shè)計

1 引言

隨著我國城市化、現(xiàn)代化進程地不斷加快，高層建筑儼然成為城市建筑的主流形態(tài)，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上，剪力墻作為一個成熟的結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)和形式呈現(xiàn)出多樣化。而在很多的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于剪力墻結(jié)構(gòu)分析不是很徹底，只是一味的滿足規(guī)范要求，對于結(jié)構(gòu)的主要材料指標等方面的要點沒有很好的控制在合理的范圍內(nèi)。因此，本文就高層住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了探討，并結(jié)合了具體的工程實例，以期能為高層住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供一定的參考借鑒。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計簡述

2.1 概況

據(jù)測量，某工程由17～22號樓共6棟塔樓及其圍合的滿鋪地下車庫組成（見圖1）。各棟塔樓分別由戶型1～戶型5組合而成，除17號樓為33層，層高3m，建筑檐口標高99m外，其余均為34層，層高2.9m，建筑檐口標高98.6m。塔樓范圍內(nèi)地下室2層，地下車庫為單層，車庫頂板覆土厚度1.2m。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

塔樓均采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系，平板式筏形基礎(chǔ)。剪力墻抗震等級為一級，場地類別為Ⅱ類，設(shè)計地震分組為第一組。從概念設(shè)計的角度出發(fā)并結(jié)合業(yè)主對住宅產(chǎn)品的要求，針對戶型1～戶型4的剪力墻典型平面（見圖2～圖5），其中戶型1為大戶型，墻體間距較大，平面規(guī)整；戶型4為小戶型，墻布置不規(guī)則，我們通過多次試算來調(diào)整剪力墻的間距、墻肢長度，以增大可利用空間，亦使結(jié)構(gòu)具有適宜的抗側(cè)剛度。各樓座均以首層樓板（即地下室頂板）作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，底部加強部位取至五層頂板，地上部分剪力墻厚度為200mm，僅在底部加強部位的部分外墻厚度250mm，室內(nèi)較長的墻體開設(shè)結(jié)構(gòu)洞，墻肢之間通過弱連梁相連，底部加強部位及以下墻體混凝土強度等級為C40，以上至結(jié)構(gòu)頂板漸變?yōu)镃30。地上部分樓板厚度為110mm，僅電梯廳有水、電管井處考慮埋設(shè)較多管線的需要加厚為150mm，樓板混凝土強度等級同剪力墻。結(jié)構(gòu)構(gòu)件里采用的受力鋼筋均為二級鋼，僅少量構(gòu)造分布筋為一級鋼，如墻構(gòu)造拉結(jié)筋、板面構(gòu)造分布筋等。

2.3 計算結(jié)果

結(jié)構(gòu)計算采用SATWE軟件進行，戶型1～戶型4的計算主要控制指標如表1所示，地上部分標準層墻、柱大都為構(gòu)造配筋。

由表1可以看出，戶型1、2平面規(guī)整、左右對稱，計算結(jié)果較為適宜；戶型3則左右的不對稱導(dǎo)致Y向位移比偏大，顯示明顯的平面不規(guī)則性；戶型4因建筑平面小戶型布局所限，整體接近方形，剪力墻布置凌亂，難以進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置，整體抗側(cè)剛度偏大，周期較短，是4個戶型中最不合理的戶型。

3 主材指標分析

對于剪力墻結(jié)構(gòu)而言，樓層剪力墻墻肢的截面面積與樓層建筑面積的比值（以下簡稱墻地面積比）這一概念早有很多結(jié)構(gòu)前輩提出，雖不能作為一個絕對指標來衡量結(jié)構(gòu)合理與否，但對于條件近似的工程亦能體現(xiàn)出一定的規(guī)律。下面結(jié)合本項目竣工后的工程決算資料，對結(jié)構(gòu)主材的用量進行計算和總結(jié)分析，結(jié)構(gòu)工程部分（含基礎(chǔ)和二次結(jié)構(gòu)）總體混凝土用量為0.45～0.48m3/m2，總體鋼筋用量為56.6～65.7kg/m2，但地下部分因每個工程具體條件的差異性，指標的離散性較大，無實際參考意義，在此不再贅述。地上部分具體主材用量見表2，混凝土用量的單位為m3/m2，鋼筋用量的單位為kg/m2。

由表2并結(jié)合上文可以看出，在8度區(qū)高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)有如下規(guī)律：（1）墻地面積比的大小是結(jié)構(gòu)有足夠抗側(cè)剛度的保證。戶型1～戶型3結(jié)構(gòu)平面長寬比在2.27～2.82之間，戶型4長寬比為1.60，雖結(jié)構(gòu)混凝土用量較為接近，但隨著長寬比的加大，結(jié)構(gòu)平面弱軸方向的抗側(cè)剛度會逐漸降低；（2）樓板鋼筋基本維持在一定水平，僅隨常規(guī)板區(qū)格的大小有細微變化；（3）墻體鋼筋隨墻地面積比及建筑層高的變化會適當增減，幅度不大；（4）暗柱鋼筋可占到鋼筋總量的30%～40%，其用量會隨著結(jié)構(gòu)不規(guī)則性的加大而顯著增加。對于戶型3和戶型4，其Y向最大位移比分別達到1.33和1.28，已屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的建筑類型，且剪力墻布置曲折轉(zhuǎn)彎較多，致使墻體中暗柱的面積加大，暗柱的豎向鋼筋構(gòu)造配筋率遠大于剪力墻的構(gòu)造配筋，從而直接導(dǎo)致暗柱鋼筋用量的增加。

4 結(jié)語

綜上所述，高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計呈多樣化的趨勢，因此為了保障剪力墻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員通過充分運用概念設(shè)計把握結(jié)構(gòu)的整體性，科學(xué)布置剪力墻，合理設(shè)計基礎(chǔ)，并從中提高住宅的抗震性及安全性，真正意義上做到設(shè)計優(yōu)化，降低工程成本。

參考文獻：

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