探究高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)問題

陳波 劉海光 吳劍程

摘要：隨著社會的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高，很多行業(yè)都有了顯著的發(fā)展，而在建筑行業(yè)的體現(xiàn)是，逐漸興起許多高層建筑的建設(shè)，剪力墻結(jié)構(gòu)成為高層建筑的一種普遍結(jié)構(gòu)形式。本文就高層建筑剪力墻設(shè)計中同跨內(nèi)梁高變化、剪力墻邊緣構(gòu)件中墻水平鋼筋計入體積配箍率和局部降板等現(xiàn)象問題進(jìn)行分析，并提出了相關(guān)的解決方案，可供同行參考！

關(guān)鍵詞：同跨梁；剪力墻；局部降板；結(jié)構(gòu)設(shè)計

前言：

高層建筑的發(fā)展是多方面的，其中在功能、形式、高度和空間利用上在不斷得到大幅度的發(fā)展，在整個設(shè)計過程中，應(yīng)以正確的判斷力來把握剪力墻的設(shè)計提出了更高要求，在面對高要求以及高發(fā)展水平的同時，也會有相應(yīng)的弊端產(chǎn)生，其體現(xiàn)就是高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計遇到了許多新的特殊問題，甚至有很多問題出現(xiàn)了難以解決的不良情況。以下筆者就剪力墻設(shè)計的幾個問題進(jìn)行探討。

1.同跨內(nèi)梁高變化時處理措施

當(dāng)梁穿越降板區(qū)域時，梁不可能保證自身的高度穩(wěn)定，因此在通常情況下，梁在同跨內(nèi)高度要改變，在PMCAD中在高低變化處增設(shè)節(jié)點(diǎn)，而節(jié)點(diǎn)的作用通常是，按兩段各自梁高輸入。

同跨梁高變化要符合以下條件，使得結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，才能夠令建筑得到更多的安全保障：

（1）Δh>50mm時，不能用于抗震設(shè)計的框架梁。

（2）高低變化處不能在受力較大位置。

（3）Δh/h2≤1/4，且Δh≤200mm，h2≥400mm.

2. 剪力墻邊緣構(gòu)件中墻水平鋼筋計入體積配箍率的措施

抗震設(shè)計的剪力墻邊緣約束構(gòu)件體積配箍率要滿足《抗震設(shè)計》6.4.5-2及條文說明要求，嚴(yán)格遵照結(jié)構(gòu)規(guī)定，規(guī)范建筑設(shè)計，當(dāng)結(jié)構(gòu)中的細(xì)節(jié)滿足一定要求之后，也就是說當(dāng)水平鋼筋滿足錨固要求，邊緣構(gòu)件外圍設(shè)置封閉箍筋時，邊緣約束構(gòu)件體積配箍率計算水平鋼筋可計入，但是并不能全部進(jìn)行計入，也就是說，計入量不超過總體積配箍率的30%。

3. 局部降板的處理措施

當(dāng)同一塊板因建筑功能要求，往往在降板的進(jìn)行過程中，不能采用單一的方法，也就是說，局部降板而建筑功能要求在降板處不能設(shè)置梁時，建筑安全將會受到大幅度威脅，因此，降板區(qū)能夠采取以下措施以保證建筑安全：

（1）高低變化處不能在受力較大位置，因為在受力較大的位置如果產(chǎn)生高低變化的話，往往會令低處接受到更大的力量，往往會導(dǎo)致斷裂或者損毀等不良現(xiàn)象的發(fā)生，威脅建筑安全。

（2）當(dāng)出現(xiàn)鄰板高差Δh≤50mm mm的情況時可以采用整板降低，板的結(jié)構(gòu)板頂標(biāo)高全部按降板面標(biāo)高的設(shè)計方法。另外在降板區(qū)域面積小于板面積的50%時或板面積小于12m2時，也就是說板的受力面積不太大的時候，也可以采用以上方法，或者用另一種將建筑標(biāo)高較高處用較厚的建筑地面做法墊到建筑標(biāo)高的方法。但是應(yīng)當(dāng)注意的是，此做法結(jié)構(gòu)自重加大，會影響整體結(jié)構(gòu)。

（3）而當(dāng)鄰板高差50mm<Δh≤100mm，也就是說高度差相對較大的時候，另外降板區(qū)域面積卻小于板面積的40%時，可以采用的方法是：局部板降處理，降板處的結(jié)構(gòu)板底標(biāo)高與全部板底標(biāo)高相同設(shè)計，但是降板處的板不能過厚，厚度最多在100mm左右不過，其余其余板可以相對厚一些，厚度可以達(dá)到100mm+Δh，也就是說其余板厚幾乎是降板處板厚度的兩倍。

（4）還有一種情況，當(dāng)鄰板高差非常大的時候，在100mm<Δh≤250mm范圍內(nèi)，而降板區(qū)域面積更小，甚至于小于板面積的30%時，能夠采用的方法就非常有限了，一般可以利用的方法是局部板降折板處理，防止某個部位因為受力過大造成損毀，另外要將折板處的受拉鋼筋彎折，而且彎折段要相對較大一些，至少也應(yīng)該在15d以上。

（5）而當(dāng)降板區(qū)域面積小到一定程度的時候，當(dāng)鄰板高差有十分大的時候，也就是鄰板高差在100mm<Δh≤500mm之間，姑且以最大的500mm來估測。而降板區(qū)域面積小于板面積的30%時，甚至于在板面積的百分之二十左右的時候，應(yīng)當(dāng)采用的方法是局部板降折板處理，折板處的為暗梁，如下圖，暗梁按以下要求設(shè)置，方可滿足建筑要求：

①.暗梁寬度可取200mm，梁跨度應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)，防止意外發(fā)生，通常情況下粱跨度應(yīng)當(dāng)不大于2.5m時，而其計算方法是在PMCAD中依照平板建模來進(jìn)行的，折板處按構(gòu)造配筋，配筋也是有相當(dāng)詳細(xì)的要求的，一般為配筋為上下各2φ14；

②.暗梁箍筋不宜過小，防止其他部位受力較大產(chǎn)生變形現(xiàn)象，一般取φ8@150，而腰筋和拉筋也是有一定要求的，一般腰筋為2φ6，而拉筋則為φ6@450；

③.板下沉區(qū)域上下面應(yīng)為雙向拉通配筋，方可令建筑的多方面安全得到保證，一般來說，在下沉處鄰板按大板支座負(fù)筋配置，并需要在轉(zhuǎn)角處配置5根放射鋼筋，直徑同其余支座負(fù)筋；

④.折板厚度按計算跨度的1/30取值，降板區(qū)域的板厚不應(yīng)當(dāng)保持原狀，防止結(jié)構(gòu)不夠平穩(wěn)，應(yīng)當(dāng)依照情況進(jìn)行適當(dāng)減小，一般情況下，其厚度是與整板厚度統(tǒng)一的。

⑤.當(dāng)暗梁跨度大于2.5m時，可采用有限元方法設(shè)計，或采用“等代次梁法”近似計算。

4. 梁需要加強(qiáng)處的措施

（1）懸臂梁受力鋼筋：安全等級提高一級，實配鋼筋比計算結(jié)果放大10%，這樣才能夠令房屋具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。

（2）立柱處梁安全等級提高一級，底部鋼筋比計算結(jié)果放大10%，當(dāng)立柱梁不在頂層且所托立柱承擔(dān)超過兩層以上荷載時，按構(gòu)建轉(zhuǎn)換處理，此梁在SATWE中按轉(zhuǎn)換梁定義，當(dāng)在底層時兩端相連柱按轉(zhuǎn)換柱定義。

（3）檐口邊梁考慮天溝積水荷載和坡屋面板水平分力作用，實配鋼筋比計算結(jié)果放大20%，箍筋全加密，梁側(cè)面鋼筋配筋率單側(cè)不小于0.2%，間距不大于200mm。

（4）坡屋面按平屋面簡化建模計算，可以得知的是：坡屋面斜折梁配筋比計算結(jié)果放大20%，箍筋最大間距150mm。而在依照實際坡屋面建模進(jìn)行具體計算的時候，梁縱筋比計算結(jié)果放大10%。

（5）樓梯間兩側(cè)立樓梯柱的梁，配筋比計算結(jié)果放大20%。箍筋間距按150mm.

（6）一端與梁連接，一端與柱或墻連接的單跨梁，當(dāng)板厚不小于150mm時，與梁連接端不按鉸接處理，提高此端支座配筋和跨中梁底配筋，支座配筋提高20%且不少于3根，跨中提高10%，對與柱或墻連接端支座配筋下調(diào)20%。當(dāng)板厚小于150mm時或非單跨梁，與梁連接端按鉸接處理。

（7）跨度大于2.4米的懸臂梁：抗震措施提高一級，且計算豎向地震力，提高梁支座負(fù)筋配筋，比計算結(jié)果提高10%。

（8）板高低錯位高差超過板厚時，有如下方法可以進(jìn)行處理：

①PMCAD中高低錯位處按實建模計算，按計算結(jié)果配筋。

②高差小于板厚時且小于500mm，可按同高建模計算，依照計算結(jié)果進(jìn)行不同情況下的配筋操作。

③高差大于500mm小于1000mm，可按同高建模計算，高低梁連梁在高低變化處縱筋比計算結(jié)果放大15%。

④高差大于1000mm小于1500mm，可按同高建模計算，高低梁連梁在高低變化處與計算結(jié)果的差距更為明顯，一般來說縱筋比計算結(jié)果要放大25%以上。

⑤高差不小于1500mm，不能按同高建模，應(yīng)采用分層建模計算。

結(jié)束語：

近幾年，當(dāng)代建筑的發(fā)展趨勢是高層建筑，剪力墻結(jié)構(gòu)具有整體性好，側(cè)向剛度大，抗側(cè)力性能好的特點(diǎn)，而且沒有梁，柱等外露與凸出，便于房間內(nèi)部布置，使其被廣泛應(yīng)用于高層建筑中在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對這些薄弱環(huán)節(jié)，更應(yīng)加強(qiáng)概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施。

參考文獻(xiàn)：

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