王向軍 楊力 鄭楠 王萌 冀新黨

（中聯(lián)西北工程設(shè)計研究院  西安 710082）

    住宅產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，剪力墻結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用。剪力墻高層住宅是結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常遇到的一種結(jié)構(gòu)形式。此種結(jié)構(gòu)形式量大面廣，加之目前此種類型結(jié)構(gòu)主要面對房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)，其對經(jīng)濟指標關(guān)注度很高，對廣大結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計人員也提出更高要求。因此剪力墻結(jié)構(gòu)經(jīng)濟指標調(diào)研分析及優(yōu)化設(shè)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(jié)構(gòu)，抗震設(shè)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(chǔ)采用平筏。主要經(jīng)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(chǔ)部分每平米含鋼量為3.1kg/ m2, 基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)，抗震設(shè)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(chǔ)采用平筏。主要經(jīng)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(chǔ)部分每平米含鋼量為8.4kg/ m2, 基礎(chǔ)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(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出鋼筋含量主要集中在墻體（包括邊緣構(gòu)件）。對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時重點應(yīng)在墻體部分。對墻體優(yōu)化主要應(yīng)從以下幾各方面進行：

 

    對高烈度地區(qū)（如：8度）層數(shù)較多的高層房屋（如超過25層）或?qū)娱g位移較難滿足規(guī)范要求的房屋應(yīng)盡量每個開間均布置盡量不開洞剪力墻。對高烈度地區(qū)（如：8度）層數(shù)較少的高層房屋（如15層）或?qū)娱g位移較容易滿足規(guī)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?yōu)闇p小剛度將長墻開洞，將長墻開洞后，洞兩側(cè)需增加邊緣構(gòu)件，洞上部增設(shè)連梁。按三級剪力墻測算，開洞尺寸2000X2500，單側(cè)邊緣構(gòu)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(gòu)件，連梁配筋遠大于開洞處墻體配筋，雖然整體結(jié)構(gòu)剛度有所增加，但對剪力墻結(jié)構(gòu)來說剛度增加對配筋影響程度并不大。

 

    在層間位移扭轉(zhuǎn)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(gòu)件配筋量。

 

    除關(guān)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(dǎo)致層間位移超限。可以通過調(diào)整剛度分布的方法來解決扭轉(zhuǎn)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(zhuǎn)效應(yīng)，來減小層間位移比，位移同時可以有較大改善。應(yīng)避免單純增加整個樓剛度來滿足位移要求。

 

    剛度不夠時應(yīng)盡量增加墻長，盡量避免增加墻體數(shù)量及墻厚來滿足剛度要求。墻長增加相對于增加墻體數(shù)量及墻厚剛度增長更快。此外增加墻體數(shù)量及墻厚會帶來邊緣構(gòu)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(yīng)力所需增加鋼筋用量。

 

    對一、二級剪力墻約束邊緣構(gòu)件箍筋盡量采用Ⅲ級鋼。對PKPM給出的構(gòu)造邊緣構(gòu)件結(jié)果應(yīng)進行分析。

 

    目前PKPM給出的構(gòu)造邊緣構(gòu)件結(jié)果是按復(fù)雜結(jié)構(gòu)給出的，比規(guī)范要求均大。如：三級剪力墻：規(guī)范要求構(gòu)造邊緣構(gòu)件0.004AC,程序給出的按0.005AC。可以通過查閱邊緣構(gòu)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(gòu)件縱筋間距應(yīng)區(qū)分不同抗震等級予以區(qū)分，不應(yīng)不區(qū)分抗震等級均采用150間距。如對三級剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件當其為構(gòu)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(yīng)對增加鋼筋直徑與增加鋼筋根數(shù)進行比較，采用增加配筋量較少的方式。

 

    邊緣構(gòu)件箍筋盡量采用規(guī)范規(guī)定值，如對三級剪力墻邊緣構(gòu)件底部加強區(qū)采用Φ6@150，其他部位采用Φ6@200。此時應(yīng)注意對獨立邊緣構(gòu)件外圈大箍應(yīng)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(shè)計可根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性適當提高箍筋配置。

 

    當墻為構(gòu)造配筋時可采用小直徑三級鋼。如Φ8@150或Φ8@200。

 

    對于板應(yīng)盡量采用三級鋼，但對樓板有削弱或需加強連接部位應(yīng)適當加強，避免為節(jié)約鋼筋產(chǎn)生不安全因素。對于梁縱筋應(yīng)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(yīng)適當放大。且不可相同對待無原則統(tǒng)一放大。對明顯由地震力控制的梁配筋（主要表現(xiàn)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(yīng)重視，部分設(shè)計人員對荷載計算較粗，對計算結(jié)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(jié)約的地方未節(jié)約，反而造成不安全因素。

 

    任何一項優(yōu)秀的設(shè)計都是由各專業(yè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的結(jié)果，任何強調(diào)單專業(yè)的突出對其他專業(yè)造成很大困難，勉強為之的設(shè)計都是不完美的。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)加強與其他專業(yè)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(yè)協(xié)調(diào)性與結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性很好結(jié)合。

 

（1）GB50011-2001(2008年版) 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008

（2）JGJ3-2002 《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

（3）PKPM系列軟件用戶手冊及技術(shù)條件 北京：中國建筑科學(xué)研究院PKPM CAD工程部，2009

 

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核）