陕西省建筑设计研究院有限责任公司 西安 710018
摘要：结合某高层住宅小区项目，对模型计算分析过程和施工图绘制过程中需要注意的事项进行归纳总结，为高层住宅剪力墙结构设计提供一些参考。
关键词：高层住宅；剪力墙结构；模型计算；施工图绘制
1项目概况
该项目位于汉中市龙亭路以西，桃园路以北。建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组。地上34层，地下1层，建筑高度99.000m。采用剪力墙结构。混凝土强度C40~C25，钢筋HRB400。
2模型计算分析
模型计算分析是结构设计的前提，是整个设计的重要依据，采用合理的计算模型，合理的计算假定等都对结构设计关系重大，以下是该项目在模型计算分析过程中的一些注意事项。
2.1荷载计算
荷载计算是整个结构计算的初始条件也是关键环节，其取值的合理与否、计算的正确与否，会直接影响到电算的参数控制和结构构件的配筋设计，这一点要引起我们每一个设计者的重视。随着房屋高度的增长，建筑物的自重也越大，引起的水平地震作用随之增大，从而带来一连串的不利影响。因此，在高层建筑中应推广使用轻质墙体材料，减轻建筑自重，从而有效控制结构的成本。
2.2电算中某些调整参数的取值
2.2.1周期折减系数
《高规》4.3.16及4.3.17阐述了周期折减系数的相关规定。周期折减系数是为了考虑填充墙刚度对主体结构计算周期的影响，所以主体结构的类型、填充墙的类别以及填充墙的多少决定了折减系数的大小，主体结构刚度越大，填充墙对结构周期影响越小，填充墙自身刚度越大，对主体结构周期影响也越大。该项目取值0.97。
2.2.2连梁刚度折减系数
《高规》5.2.1规定，高层建筑结构，在地震作用效应计算时，可对剪力墙连梁刚度予以折减，折减系数不宜小于0.5。
连梁跨高比较小，刚度较大，是主要的抗震耗能构件。随着连梁端部产生塑形变形，结构出现内力重分布，剪力墙墙肢内力加大，因此在计算地震作用效应时，可对连梁刚度折减，6、7度时可取0.7，8、9度时可取0.5，计算重力荷载、风荷载等效应时，连梁刚度不宜折减。该项目取值0.7。
2.3判断计算结果的合理性
2.3.1楼层层间最大水平位移与层高之比
规范要求详见《高规》3.7.3，对于剪力墙结构，限值为1/1000，方案和扩初阶段最好不要过分追求接近限值，要为施工图阶段的调整留有一定的余地。该项目计算结果如下：
X向地震工况下全楼最大层间位移角=1/2447（发生在15层1塔）
Y向地震工况下全楼最大层间位移角=1/1490（发生在24层1塔）
2.3.2扭转位移比
扭转位移比包含两项内容，一是楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移之比，二是楼层竖向构件的最大层间位移与平均位移之比。详见《高规》3.4.5。A级高度高层建筑不宜大于1.2，不应大于1.5。该项目计算结果如下：
2.3.3扭转周期与平动周期之比
规范规定A级高度高层建筑不应大于0.9。限制结构的扭转周期和第一平动周期的比值，是为了判断结构的抗扭能力大小。扭转周期过大，说明该结构的抗扭能力弱。实际工程中，对高层建筑和特别复杂的多层建筑，最好控制扭转周期和第一平动周期、第二平动周期的比值均满足规范要求，以提高结构的抗扭能力，对一般的多层建筑，可只控制扭转周期和第一平动周期的比值。该项目计算结果为：第一平动周期2.8727s，第二平动周期2.2432s，扭转周期1.9205s，比值分别为0.67，0.86，满足要求。
2.3.4剪重比
结构楼层剪重比应满足最小剪重比的要求，详见《高规》4.3.12。扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构，7度（0.10g）楼层最小地震剪力系数为0.016。
2.3.5剪切刚度
当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，应满足的刚度要求详见《高规》5.3.7，计算地下室结构楼层侧向刚度时，可考虑地上结构以外的地下室相关部位的结构，相关部位一般指地上结构外扩不超过三跨的地下室范围。本项目计算结果为X向0.31，Y向0.44，满足规范要求。
2.3.6刚重比（结构的刚度和重力荷载之比）
高层建筑结构的稳定设计主要是控制在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应不致过大引起结构失稳倒塌。结构的刚重比是影响重力二阶效应的主要参数，通过对结构刚重比的控制来满足高层建筑结构的稳定要求。规范要求详见《高规》5.4.1、5.4.4。该项目结构刚重比验算值均大于2.7，可以不考虑重力二阶效应。
3施工图绘制
施工图是施工的依据，要把设计的意图和全部设计计算结果用图纸表达出来，是设计和施工的桥梁，以下是该项目在施工图绘制过程中的一些注意事项。
3.1抗震等级
抗震等级是构件施工图绘制的重要依据。在确定抗震等级前，应先根据建筑物的抗震设防类别、设防烈度、所处场地类别等，分地震作用、抗震措施和抗震构造措施，对本地区抗震设防烈度进行调整，用调整后的“烈度”去查抗震等级。规范规定详见《高规》3.9.1、3.9.2、3.9.3。
这里要特别注意，抗震设防类别影响抗震措施和抗震构造措施，场地类别只影响抗震构造措施，例如M、V等内力调整是抗震措施，而轴压比、配筋率、配箍率等才属于抗震构造措施。
3.2连梁
规范规定，跨高比小于5按连梁设计，跨高比不小于5宜按框架梁设计。一般跨度较小的连梁以水平荷载作用下产生的弯矩和剪力为主，竖向荷载下的弯矩对连梁影响不大，荷载组合后两端弯矩仍然反号，这种情况下连梁对剪切变形非常敏感，容易出现剪切裂缝。
在实际工程中，连梁配筋时其纵向钢筋在电算结果的基础上不需要再次放大作为安全储备，为了避免剪切裂缝出现后的脆性破坏，配筋时需要注意规范规定的构造要求，例如箍筋的全长加密以及腰筋的配置等。绘制施工图时还要注意梁顶标高，尤其是外圈洞口连梁的梁顶标高，这与建筑的外立面密切相关，需要跟建筑配合，避免施工时出现窗户安装不了的情况。
3.3剪力墙
底部加强区高度的计算应注意是从地下室顶板算起。当个别墙肢是短肢剪力墙时，应注意短肢剪力墙的设计要求，例如轴压比、全部竖向钢筋的配筋率等。当建筑平面出现角窗时，相关墙肢应通高设置约束边缘构件。在计算约束边缘构件体积配箍率时，当混凝土强度等级低于C35，应按C35确定。墙肢的翼墙长度小于其厚度（不是翼墙厚度）的3倍时视为无翼墙，查表时需特别注意。
结语
剪力墙结构在高层住宅项目中应用非常普遍，设计过程中可以参考上文关于模型计算分析和施工图绘制过程中的一些注意事项。在与建筑师配合过程中，尤其在前期方案阶段，应注重结构抗震概念设计，力求达到安全性和经济性的和谐统一。
参考文献：
[1]高层建筑混凝土结构技术规程 [S]，JGJ3-2010.中国建筑工业出版社，2010.
[2]朱炳寅.高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析[M].中国建筑工业出版社，2013.
[3]朱炳寅.建筑抗震设计规范应用与分析[M].中国建筑工业出版社，2011.
论文作者:殷欣,韩佳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/11/11
标签：结构论文; 周期论文; 荷载论文; 施工图论文; 位移论文; 刚度论文; 该项目论文; 《基层建设》2018年第27期论文;