王向軍 楊力 鄭楠 王萌 冀新黨

（中聯西北工程設計研究院  西安 710082）

 

    住宅產業的蓬勃發展，剪力墻結構得到廣泛應用。剪力墻高層住宅是結構設計中經常遇到的一種結構形式。此種結構形式量大面廣，加之目前此種類型結構主要面對房地產開發企業，其對經濟指標關注度很高，對廣大結構構設計人員也提出更高要求。因此剪力墻結構經濟指標調研分析及優化設計意義較大。

    項目一：本項目位于西安市北郊，地下一層（地下二層為層高2.2m夾層），地上34層，建筑面積30687.8m2(包括地下二層夾層面積),總高度98.6m，剪力墻結構，抗震設防烈度8度（0.2g）,特征周期0.35S,場地類別Ⅱ類，地基處理采用CFG樁，基礎采用平筏。主要經濟指標如下：總用鋼量：1914T，總混凝土用量14392 m3（未包括CFG樁混凝土用量），每平米含鋼量為62.37kg/ m2, 每平米混凝土含量為0.47 m3/ m2,地上部分每平米含鋼量為56.32kg/ m2, 地上部分每平米混凝土含量為0.41 m3/ m2,基礎部分每平米含鋼量為3.1kg/ m2, 基礎部分每平米混凝土含量為0.04 m3/ m2,梁每平米含鋼量為2.8kg/ m2, 梁每平米混凝土含量為0.04 m3/ m2,板每平米含鋼量為9.5kg/ m2, 板每平米混凝土含量為0.1m3/ m2,墻每平米含鋼量為46.02kg/ m2, 墻每平米混凝土含量為0.1m3/ m2。

  

    項目二：本項目位于咸陽市，地下一層，地上18層，建筑面積13155m2,總高度52.3m，剪力墻結構，抗震設防烈度7度（0.15g）,特征周期0.35S,場地類別Ⅱ類，地基處理采用CFG樁，基礎采用平筏。主要經濟指標如下：總用鋼量：710T，總混凝土用量5549 m3（未包括CFG樁混凝土用量），每平米含鋼量為54kg/ m2, 每平米混凝土含量為0.42 m3/ m2,地上部分每平米含鋼量為45.64kg/ m2, 地上部分每平米混凝土含量為0.32 m3/ m2,基礎部分每平米含鋼量為8.4kg/ m2, 基礎部分每平米混凝土含量為0.1 m3/ m2,梁每平米含鋼量為6.5kg/ m2, 梁每平米混凝土含量為0.04 m3/ m2,板每平米含鋼量為9.7kg/ m2, 板每平米混凝土含量為0.08m3/ m2,墻每平米含鋼量為30.3kg/ m2, 墻每平米混凝土含量為0.1m3/ m2。

 

    據以上數據可以看出鋼筋含量主要集中在墻體（包括邊緣構件）。對結構進行優化時重點應在墻體部分。對墻體優化主要應從以下幾各方面進行：

 

    對高烈度地區（如：8度）層數較多的高層房屋（如超過25層）或層間位移較難滿足規范要求的房屋應盡量每個開間均布置盡量不開洞剪力墻。對高烈度地區（如：8度）層數較少的高層房屋（如15層）或層間位移較容易滿足規范要求的房屋小開間可隔開間布置布置盡量不開洞剪力墻。

 

    剪力墻盡量采用長墻布置，盡量避免單純為減小剛度將長墻開洞，將長墻開洞后，洞兩側需增加邊緣構件，洞上部增設連梁。按三級剪力墻測算，開洞尺寸2000X2500，單側邊緣構件尺寸200X400，配筋6Φ12，Φ6@200，洞上連梁尺寸200X500，配筋4Φ16，Φ8@100，墻體配筋Φ8@200，邊緣構件，連梁配筋遠大于開洞處墻體配筋，雖然整體結構剛度有所增加，但對剪力墻結構來說剛度增加對配筋影響程度并不大。在層間位移扭轉滿足要求情況下，盡量采用L型墻，減少采用T型墻體。T型墻體會明顯增加邊緣構件配筋量。

 

    除關注層間位移外，特別注意層間位移比。有時層間位移比超限，同樣會導致層間位移超限。可以通過調整剛度分布的方法來解決扭轉造成的位移超限問題。如盡量使剛度分布均勻，加強建筑物周邊剛度，減少扭轉效應，來減小層間位移比，位移同時可以有較大改善。應避免單純增加整個樓剛度來滿足位移要求。

 

    剛度不夠時應盡量增加墻長，盡量避免增加墻體數量及墻厚來滿足剛度要求。墻長增加相對于增加墻體數量及墻厚剛度增長更快。此外增加墻體數量及墻厚會帶來邊緣構件增加和墻體配筋增加，墻長增加僅需增加墻體配筋。

 

    合理分縫，盡量避免溫度應力所需增加鋼筋用量。

  

    對一、二級剪力墻約束邊緣構件箍筋盡量采用Ⅲ級鋼。對PKPM給出的構造邊緣構件結果應進行分析。

 

    目前PKPM給出的構造邊緣構件結果是按復雜結構給出的，比規范要求均大。如：三級剪力墻：規范要求構造邊緣構件0.004AC,程序給出的按0.005AC。可以通過查閱邊緣構件文本文件核對，對計算配筋小于0.004AC,可按0.004AC配筋，對計算配筋大于0.004AC,按計算配筋。

 

    對邊緣構件縱筋間距應區分不同抗震等級予以區分，不應不區分抗震等級均采用150間距。如對三級剪力墻構造邊緣構件當其為構造配筋時縱筋間距可采用200間距，即可以減少縱筋，又可減少箍筋用量。對計算配筋應對增加鋼筋直徑與增加鋼筋根數進行比較，采用增加配筋量較少的方式。

 

    邊緣構件箍筋盡量采用規范規定值，如對三級剪力墻邊緣構件底部加強區采用Φ6@150，其他部位采用Φ6@200。此時應注意對獨立邊緣構件外圈大箍應同時滿足墻體配筋要求，可將外圈大箍單獨標出采用Φ8@150或Φ8@200。當然設計可根據結構的重要性適當提高箍筋配置。

 

    當墻為構造配筋時可采用小直徑三級鋼。如Φ8@150或Φ8@200。

 

    對于板應盡量采用三級鋼，但對樓板有削弱或需加強連接部位應適當加強，避免為節約鋼筋產生不安全因素。對于梁縱筋應盡量采用三級鋼，對小跨度或重要性一般的梁配夠即可，對大跨，負荷面積較大，其上支撐次梁較多梁應適當放大。且不可相同對待無原則統一放大。對明顯由地震力控制的梁配筋（主要表現為梁底跨中配筋小，梁底支座配筋大較多）配夠即可。荷載計算也應重視，部分設計人員對荷載計算較粗，對計算結果偏于保守還是不安全自己不甚清楚，造成隨意增加配筋。該增大的地方未增大，該節約的地方未節約，反而造成不安全因素。

     

    任何一項優秀的設計都是由各專業統一協調的結果，任何強調單專業的突出對其他專業造成很大困難，勉強為之的設計都是不完美的。結構設計應加強與其他專業配合，在建筑方案階段介入，了解其意圖，對其提出合理化建議，使各專業協調性與結構設計的經濟性很好結合。

 

〔1〕GB50011-2001(2008年版) 《建筑抗震設計規范》 北京：中國建筑工業出版社，2008

〔2〕JGJ3-2002 《高層建筑混凝土結構技術規程》北京：中國建筑工業出版社，                 2002

〔3〕PKPM系列軟件用戶手冊及技術條件北京：中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部，2009

 

作者簡介：王向軍，出生于1972年9月，性別：男，民族：漢，籍貫：陜西省寶雞市，高級工程師，國家一級注冊結構工程師，1995年畢業于西安理工大學，學士學位，畢業至今一直在中聯西北工程設計研究院從事結構設計工作。通信地址：陜西省西安市勞動路81號，中聯西北工程設計研究院，郵編：710082.Enail:wxj720928@126.com     

 

 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 楊葉  編輯  劉真 審核)