【摘 要】本文结合工程实例，针对某高层住宅楼剪力墙结构设计要点进行了深入地分析，从中提出了自己的建议。
【关键词】高层建筑；结构布置；结构计算；经济性比较
随着我国社会经济的持续发展，高层建筑的不断涌现，人们对建筑结构模式进行了创新，使得建筑剪力墙结构得到有效的发展。剪力墙结构由于具有整体性好，刚度大的优点，从而在高层建筑中得到了广泛使用。文章结合工程实例，针对剪力墙结构设计过程中相关技术要点，为类似工程提供参考。
1 工程概述
某高层住宅楼，总建筑面积约1.8万m2，地上30层，地下2层，1层为大堂，2~30层为住宅。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，设计地震分组为第一组，场地类别为II类，建筑抗震设防类别为丙类。结合工程实际情况，经过分析，本工程采用剪力墙结构形式，剪力墙结构是承担结构的水平以及竖向荷载的。剪力墙结构整体性好，具有较大的抗侧刚度，能够承受较大的水平荷载。在水平荷载的作用下，剪力墙结构将产生弯曲变形。
2 结构布置
剪力墙的合理布置对于结构计算起着关键性的作用，因此，对于剪力墙结构来说，应确保其布置合理科学，以保证在设计时结构计算结果能够满足要求，同时，剪力墙结构布置的合理性，能够大大地提升建筑结构的经济效益，实现剪力墙结构布置最优化目标。通常来说，剪力墙是沿着主轴方向进行布置，而对于呈如L形、T形的不规则的建筑平面，需要在两个方向布置剪力墙结构。在剪力墙布置时，要确保其结构不出现单向有墙的情况，在内外剪力墙的布置时，应进行拉通对直处理。
2.1 避免结构大错层
住宅底部两层规划功能为商业，且附近为商铺、住宅。因此，为了满足商铺层高要求，原设计方案中将建筑1~3层设计为住宅，而将两层商铺设计靠近街道一侧，这样形成较大的结构错层。而在结构设计过程中，通过对结构受力计算和经济效应分析得知，如果按照原设计方案中的错层设计，将会增加建筑建设成本和降低结构抗震性能。因此，我们需要将建筑底部两侧层高调整为3.9m，即住宅和商铺都设置为两层，以免出现大错层。
2.2 抗侧力构件布置
在建筑结构设计中，应注重结构概念设计，尤其是在抗侧力构件布置中，需要注意以下几点：平面布置的均匀性，剪力墙布置要按照大开间进行布置，竖向刚度的连续性，以免竖向刚度出现突变。具体来说，应注意以下几个方面：
（1) 保证平面布置的均匀性和轴线方向侧向刚度的一致性。在本工程结构平面布置时，由于横向与纵向方向尺寸相差过大，因此在布置剪力墙时，墙肢应沿着横向进行布置，以拉近横向与纵向剪力墙的整体侧向刚度，增强结构的抗扭转性，满足结构设计中的周期比要求。
由于楼梯、电梯等部分的剪力墙相对集中，且刚度大。因此，为了确保建筑结构平面刚度的均匀性，解决平面刚度集中的问题，这一部分的剪力墙通过大开洞方式来削弱结构平面刚度。
（2) 在剪力墙布置时，应按大开间原则进行布置。设置大开间，不仅能够使得建筑平面布置更加灵活，而且可以减少材料用量和结构自重，降低建筑工程建设成本。同时，还可以减弱结构的水平抗侧刚度，增加柔度。结构底部的地震剪力比小开间布置剪力墙方案的结果小。另外，大开间设置会使得墙体重量适中和配筋率适宜，增加了结构构件的延性，提高了地震作用下的抵抗能力。可见，按照这个原则进行剪力墙布置，使结构满足了安全、经济目标，其开间一般在5.9～7.2m范围内。
（3)避免短肢剪力墙。短肢剪力墙结构具有抗侧刚度小、侧向刚度有限等缺陷。同时，按照相关规范要求，需要将结构抗震等级提高一级，这样需要提高结构构造，增加钢材用量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，在本工程墙体结构布置中，尽量避免采用短肢剪力墙。
（4)避免结构的竖向不规则。考虑到结构竖向抗侧力构件不连续，将会引起结构竖向不规则，在一些楼层会形成薄弱层，这样不利于结构抗震措施。本工程墙体连续不断，避免局部尺寸过大，使得墙体厚度变薄，降低混凝土标号，避免了结构抗侧刚度发生突变。
3 结构计算与分析
本工程采用中国建筑科学研究院PKPM系列中的高层建筑结构空间有限元分析SATWE（2012版）进行结构计算分析。
住宅结构周期折减系数可取0.95，连梁刚度折减系数可取0.55。计算振型为前20阶，结构在X方向和Y方向的有效质量系数分别为98.73%和97.56%，因此均满足规范要求。
在满足结构布置和参数取值的情况下，结构计算结果符合规范要求。例如，建筑结构整体性的指标为：周期比0.720，小于规范的0.85；X方向和Y方向最大位移比分别1.14和1.26，均小于规范的1.5；刚度比在X方向和Y方向最小值分别为0.94和0. 91，大于规范的0.8；X方向刚重比为4.31，Y方向刚重比为5.01，大于规范的1.4，满足整体稳定性要求，且剪重比及轴压比计算结果符合规范要求。
4 薄弱部位楼板加强措施
薄弱部位楼板加强措施，主要是为楼层局部位置提供有效的平面刚度，在抗侧力构件之间能够确保水平荷载得到有效传递。
（1) 合理选择地下室顶板厚度。为了加强地下室墙体间的协作，使一层的地震剪力能够利用地下室顶板扩散到其他墙体上，本工程选择了厚度160mm层板，并采取了双层双向配筋。
（2)加强交通核周边板。考虑到楼梯板上洞口需求，极大的削弱结构在交通核内的平面刚度。因此，为了使楼板剪力得到顺利传递，发挥交通核剪力墙抗水平力的作用，在设计时，应将交通核周围的楼板加厚至120mm，在板配筋方面，采取了双层双向通长钢筋的布筋方式。
（3)加强转角窗位置楼板。本工程在建筑物的角部设置了两处转角窗，距建筑结构平面中心较远，因此结构受力较大。同时，由于项目还设置转角窗，从而对位置墙体的连续性造成了破坏，进而影响到墙体的稳定性，很容易形成结构的薄弱部位。因此，本工程采取了以下几方面的加强措施：（1）在结构计算中，转角窗转角梁的弯矩不调幅，扭矩不折减，并加强配筋，同时将挑梁的抗震等级提高一级；（2）剪力墙靠近转角窗的端部，上下通高设置了约束边缘构件。由于转角窗两侧的墙体受到建筑使用功能的限制，使得剪力墙呈“一”字形，因此将转角梁的截面高度取600mm，并将房间的楼板厚度加厚至150mm，这一加强措施确保了转角窗位置的整体性，减少薄弱部位受到破坏。
5 结语
综上所述，在高层建筑剪力墙结构设计过程中，我们不仅要考虑到满足建筑的使用功能，而且要使结构体系布置更加合理。同时，当转换层位置较高时，应加强底部框支层的侧向刚度，防止底部位移突变形成薄弱层。在剪力墙截面设计时，需要采用有限元进行结构计算与分析，对薄弱部位楼板采取加强措施。另外，在设计中我们应结合剪力墙的特点和工程实际情况进行设计，以确保建筑结构的稳定性和安全性。
参考文献：
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》 ( JGJ3－2010)修订版
[2]覃文胜.高层建筑梁式转换层结构设计探讨[J].中国高新技术企业，2010.
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[4]陈增楚．高层剪力墙结构设计技术要点探讨[J]．山西建筑，2011，65（01）：35~42.
论文作者:赵林
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/9
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