高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計幾點認識

黃錫俊

重慶基準方中建筑設(shè)計有限公司 重慶 400039

1 判定剪力墻結(jié)構(gòu)是否為高層結(jié)構(gòu)

根據(jù)《高規(guī)2.1.1》條‘10層及10層以上或房屋高度的住宅建筑和房屋高度大于24米的其他高層民用建筑。’判別建筑是否屬于高層建筑。注意重慶地區(qū)結(jié)構(gòu)高度應(yīng)從結(jié)構(gòu)嵌固點算起至房屋主要屋面高度，不包括凸出屋面的電梯機房、水箱、構(gòu)架等高度。因為高層與多層在規(guī)范要求上有部分是不一樣的（比如：整體指標的計算、抗震構(gòu)造措施的變化等等）。所以在方案初期我們應(yīng)明確所設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)到底是多層結(jié)構(gòu)還是高層剪力墻結(jié)構(gòu)[1]。

2 確定剪力墻結(jié)構(gòu)體系

我們利用建筑專業(yè)給定的墻體，布置鋼筋混凝土墻（即剪力墻），《抗規(guī)》稱為抗震墻，《高規(guī)》稱為剪力墻、也稱之為鋼筋混凝土墻。

剪力墻結(jié)構(gòu)體系：剪力墻和由于剪力墻開洞而形成的連梁組成的結(jié)構(gòu)。連梁是指兩端與剪力墻在平面內(nèi)相連的梁。一般在風荷載和地震荷載的作用下，連梁的內(nèi)力往往很大。同時連梁也是第一道防線，能夠很好地起到耗能的作用。連梁跨高比一般不小于5，《高規(guī)7.1.2》建議宜大于6。連梁越柔，協(xié)調(diào)變形的能力越強，延性越好。高層剪力墻結(jié)構(gòu)中，要保證連梁是延性破壞，起到耗能的作用，保證強墻弱連梁。我們在設(shè)計時盡量避免采用強連梁（跨高比小于2.5的連梁），采取減小梁高加大跨度的辦法達到設(shè)計的要求[2]。

3 高層剪力墻結(jié)構(gòu)的受力性能

高層剪力墻結(jié)構(gòu)，風荷載和水平地震作用是影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形的主要因素，高層剪力墻結(jié)構(gòu)可以看成是從其自身地基上升起的豎向懸臂構(gòu)件，承受著水平荷載和豎向荷載。我們理解高層建筑結(jié)構(gòu)的時候可以把整個結(jié)構(gòu)體系類比懸挑梁來理解；比如：底部加強區(qū)的設(shè)定類似懸梁箍筋加密區(qū)、高寬比就類似懸臂梁高寬比。

4 剪力墻結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)的區(qū)別

框架結(jié)構(gòu)不能做太高，但是對于剪力墻結(jié)構(gòu)，由于其自身剛度較大，抗側(cè)力能力很強，能夠做的比較高，因此在高層中普遍應(yīng)用。是否出現(xiàn)反彎點是框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)主要區(qū)別。反彎點是豎向構(gòu)件與水平梁的線剛度的比值來決定的，墻體的剛度相對于連梁來說是很大的，就不會在墻體內(nèi)出現(xiàn)反彎點，而框架柱的剛度相對于梁來說不會相差很大，因此會出現(xiàn)反彎點。如果剪力墻出現(xiàn)反彎點就與框架的受力性能接近，這時候結(jié)構(gòu)變形是以剪切型變形為主，在高層結(jié)構(gòu)中要盡量避免。因此《高規(guī)》規(guī)定了墻肢高度與厚度的比值，當墻肢的截面高度與厚度之比不大于4時，宜按框架柱進行截面設(shè)計[3]。

剪力墻的受力特點與連梁的剛度有關(guān)。連梁與墻肢的線剛度比值決定著反彎點是否出現(xiàn)，當墻開洞過大的時候，且墻肢高厚比很小的時候，墻肢削弱太多，反彎點就會出現(xiàn)，剪力墻的概念就不成立。

結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般的情況是雙肢墻或多肢墻的情況，連梁起著連接墻肢，保證墻體整體穩(wěn)定性的作用。《高規(guī)》條文說明：剪力墻結(jié)構(gòu)是以剪力墻及因剪力墻開洞形成的連梁組成的結(jié)構(gòu)，其變形特點為彎曲型變形，目前有些項目采用了大部分由跨高比較大的框架梁聯(lián)系的剪力墻形成的結(jié)構(gòu)體系，這樣的結(jié)構(gòu)雖然剪力墻較多，但受力和變形特性接近框架結(jié)構(gòu)，當層數(shù)較多時對抗震是不利的，宜避免。目前六度區(qū)重慶，上述結(jié)構(gòu)類型在多層項目當中應(yīng)用較為普遍，在有條件情況下盡量滿足連梁跨高比的要。

5 高層剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟

所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作步驟：統(tǒng)計外力作用荷載、建立計算模型、計算構(gòu)件內(nèi)力、由內(nèi)力算配筋、構(gòu)造加強措施。設(shè)計詳細步驟大致如下：

A、讀懂建筑圖（此時的建筑圖一般只有大平面或者簡單的立面，建筑圖沒有細化）對建筑關(guān)系有一個大體的了解。

B、根據(jù)經(jīng)驗確定大致的墻厚，以及結(jié)構(gòu)墻體的位置，板塊的劃分（梁和墻體的布置），并初步建模試算（注意參數(shù)設(shè)置要正確）更要注意建筑的平面和豎向的體型，這個過程會和建筑專業(yè)不斷地溝通。

C、根據(jù)計算結(jié)果，對模型進行調(diào)整，整體計算注意幾個比值和參數(shù)（層間位移角、軸壓比、位移比、周期比、剛度比、剪重比、剛重比、層間受剪承載力之比，平均重度）一定滿足規(guī)范要求；對于連梁和墻體，要注意查看配筋率是否合理。

D、整體指標、單個構(gòu)件計算滿足規(guī)范要求并且經(jīng)濟合理之后，模型盡量不要再進行大的調(diào)整。并將截面尺寸以及墻體定位提給建筑專業(yè)、設(shè)備專業(yè)。

E、開始繪制施工圖：繪制施工圖的過程中，或多或少的會對已經(jīng)調(diào)整好的模型進行再次的調(diào)整（因為建筑圖還在不斷完善修改；結(jié)構(gòu)調(diào)模型階段自己沒有注意到的問題）。調(diào)整模型之后，一定注意對模型結(jié)果進行再次的查看，看是否滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)語

剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用最普遍的一種結(jié)構(gòu)體系，理論也很成熟，以上為個人經(jīng)驗總結(jié)，希望在理解設(shè)計方面對初期開始接觸高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的同事有所幫助。