浅析剪力墙住宅结构设计应注意的问题

摘要：剪力墙结构是高层建筑常用的结构形式,也是结构设计人员最常用的结构形式之一。随着社会经济的发展和人口数量的增加，住宅建设用地日趋紧张，高层住宅项目越来越多。作者对剪力墙住宅结构设计中应注意的问题进行了探讨。
关键词：高层住宅 剪力墙结构


一、基础形式的选取
高层住宅的基础类型，应根据地基性质、结构类型、荷载特点、施工条件等因素慎重选择。主要有箱型基础、桩基、钢筋混凝土筏形基础等。
1.1 箱型基础由于本身具有很大的刚度和整体性，可将上部结构荷载有效地扩散传至地基， 同时又能调整与抵抗地基的不均匀沉降，从而减少不均匀沉降对上部结构的不利影响。因此箱型基础适合上部结构荷载大而地基土又比较软弱的情况采用。
1.2 桩基具有承载力可靠、 沉降小的优点， 适合软弱地基土及可能液化地基土。目前， 高层住宅的桩基大多选用钻孔灌注桩。它具有适应性强，不受桩径、桩深的限制，基本上适用各类土层。在施工时不会引起土体隆起和水平挤力，不会损坏建筑物场地内外的土质结构和外围的构筑物。
1.3 虽然箱型基础和桩基在高层住宅中应用很广泛，但施工过程中可能会受到许多不确定因素的影响，在满足安全、经济和适用的前提下可以采用筏形基础，并且筏形基础在高层建筑中属于比较经济的基础形式。筏形基础的基础费用（包括基坑支护和开挖施工）约占建筑总造价的10％～20％，施工工期约占建筑总工期的20％～25％，而桩基则其所占比例分别为20％～30％和30％～40％，从以上数据可以看出，筏形基础的经济效益比较明显。筏形基础可以是梁板式筏基或平板式筏基。梁板式筏基的梁可以正放也可以反放，正放筏板的表面较平整，使用方便也便于排水，但施工复杂，由于基础梁截面高度大必然增大基础埋深， 增加基础挖土量和护坡量。反放施工方便，但往往需要设置架空地坪以满足使用、排水和防潮的要求。平板式筏基具有模板简单，施工方便，防水卷材容易施工的特点。
当建筑物层数较多，剪力墙的布置比较稀疏时，宜优先采用平板式筏基。基础底板的厚度，首先是由内力确定的。一般情况下，板厚由冲切承载力确定，冲切承载力满足后，其它如弯矩一般都能满足要求。并可根据剪力墙的布置情况和荷载分布情况，取用不同的厚度，没有必要为了和大跨统一整体加大筏板厚度，造成不必要的基础土方量和混凝土用量。
二、剪力墙的合理布置
剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式以使其有较好的空间工作性能，并宜使两个受力方向的抗侧刚度接近。剪力墙的布置要均匀，数量要适当，过多过少都不利。剪力墙布置过少，结构的抗侧刚度不够；剪力墙布置过多，墙体得不到充分利用，结构抗侧刚度过大，会使地震力增大，结构重量也增加，不一定有利。
剪力墙墙肢截面宜简单、规则。门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。抗震设计时，一、二、三级抗震等级的剪力墙的底部加强部位不宜采用错洞墙；一、二、 三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。另外剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。
三、上部部分结构构造措施
3.1 关于转角窗的加强措施
很多建筑师为了满足甲方要求，设计出大量立面造型新颖独特的高层建筑。其中转角窗以它室内可视角度开阔，室外立面造型丰富在建筑设计中被广泛采用。 但对于结构来说， 这却是一个相对薄弱的位置，需要对这一部分的结构构件采取加强措施。通常采用以下几个办法：
a.适当加厚转角窗处的楼板，一般根据跨度的大小，有转角窗位置的板厚宜控制在 140~150mm，且应采取双排双向通长配筋，并宜直通伸入相邻房间板内适当长度，板的配 筋 率不宜小于0.25~0.30％；
b.设置斜向暗梁或斜向配筋，暗梁也需要有一定的宽度，至少取400 宽，没有条件设暗梁时应在板下配置斜向配筋，且要锚入角窗两端的边缘构件内；
c.角窗洞边的暗柱宜按约束边缘构件设计，适当增大边缘构件的截面及配筋。
3.2 高连梁的腰筋
高连梁的腰筋不满足要求是设计人员经常忽略的问题。《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称为《高规》）第7.2.26-4 规定：“墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置；当连梁的高度大于700mm 时，其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋（腰筋）的直径不应小于10mm，间距不应大于 200mm；对跨高比不大于 2.5 的连梁， 梁两侧的纵向构造钢筋（腰筋）的面积配筋率不应小于 0.3％”。
3.3 结构平面开大洞造成楼板弱连接
很多工程由于建筑要求需要楼板有较大的凹入或开洞口，使结构楼板在此处有较大削弱， 形成细腰、 弱连接。在结构设计时应考虑结构楼板削弱产生的不利影响。《高规》第 4.3.8 条针对楼板开大洞口从构造上提出了加强措施：
a.加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率， 并采用双排双向配筋， 或加配斜向钢筋；
b.在洞口边缘设置边梁、暗梁，在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋；
c.适当加大洞口处边梁两侧的腰筋以提高梁的抗扭能力和弱连接楼板平面内的承载能力。
3.4 墙体配筋不满足要求
《高规》第 7.2.20 条规定 “房屋顶层剪力墙以及长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙、 端开间的纵向剪力墙、端山墙的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率不应小于 0.25％，钢筋间距不应大于200mm”。
3.5 控制剪力墙平面外弯距
很多临街的高层住宅都有一层或几层商业裙房， 即为商用， 要求的开间进深都比较大， 就会出现楼面梁一侧搭在框架柱，一侧搭在剪力墙上，或者一侧搭在框架梁一侧搭在剪力墙上， 这就形成了楼面梁与剪力墙的垂直单面相交， 即对剪力墙产生平面外弯距。这种情况应当根据《高规》第 7.1.7 条采取加强措施，如沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙，但这一条一般很难实现，很可能从使用上不能满足建筑要求，只能退而求其次，采取加扶壁柱或加暗柱甚至在剪力墙内设置型钢的方法。有时还会出现楼面梁上皮配筋较大，墙厚不满足框架梁纵向钢筋的水平锚固长度的问题，解决这一问题，除了尽量采用较小钢筋直径外，还可以将梁设计为铰接或半铰接，绞接或半绞接可以通过弯距调幅来实现，此时应相应增大梁跨中的配筋。