高层住宅剪力墙的合理布置摘要：本文以8度抗震设防区一幢高层住宅剪力墙的布置为例，分析了高层剪力墙结构不同墙体间距方案对结构的抗震性能和材料用量等的影响。

关键词高层住宅剪力墙墙体间距周期位移工程概况本工程为山西省军区军官住宅发展中心筹建的一幢高层住宅，大楼建筑面积为23400m2，地下2层，地上24层，顶部设有2层塔楼，建筑物总高78.6m。

其中，准层层高2.8m，因没有设置设备层，故十二层及二十四层的层高为3.2m，地下一层层高为3.0m，地下二层层高为3.6m。

平面形式为对称蝶形，采用剪力墙结构体系。

据工程地质勘察报告，该场地土为Ⅱ类土，需按8度抗震设防，建筑物抗震等级为二级，采用筏板基础，埋深7.4m。

±0.000以下墙体厚均为300mm，±0.000以上内、外墙厚均为200mm，填充墙采用加气砼砌块。

砼标号十三层以下均为C35，十四层以上均为C30。

2 剪力墙布置分析剪力墙结构平面布置应根据建筑的使用功能、墙体构件类型、施工工艺及综合经济技术指标等多种因素加以确定，就本工程而言，墙体布置按承重情况可分为小开间横墙承重(方案一)和大开间横墙承重(方案二)两种方案。

为了对本工程进行优化设计，使结构设计既符合现行规范要求，又达到经济合理，对大小开间横墙间距两种布置方式、结构的力学性能和经济指标的影响进行了比较。

2.1 小开间横墙承重方案(方案一)采用方案一，每开间都有剪力墙(见图1)，因结构不是双轴对称，所以应考虑扭转耦联作用。

计算时，采用9个振型，计算结果见表1。

从这些结果中可看出，采用小开间剪力墙布置，基本自振周期较短，结构的抗推刚度和抗扭刚度较大，相应的地震作用也较大。

同时，墙体开间小，建筑布置也受限制，不够灵活。

墙体过多，用的材料也多，楼房建设费用也要增加，而且墙体自身的承载力不能得到充分发挥和利用。

从抗震性能讲，结构越刚，地震作用越大，墙体损坏后，才能减小地震力，如果墙体的延性设计不当，就容易产生脆性破坏。

2.2 大开间横墙承重方案(方案二)图1 方案一平面布置图2 方案二平面布置随着先进技术的发展，各种新型轻质高强、隔热和保温墙体材料的广泛应用，人们对居住空间舒适程度的要求越来越高，结构的承重墙体开始向大开间过渡。

对于本工程，为了使结构设计能在满足规范要求的前提下更趋合理，决定采用方案二。

首先，去掉个别砼墙，每两个开间(甚至更多开间)仅设置一道钢筋砼承重横墙(见图2)，墙体间距一般为6m～8m，墙体布置由小开间变为大开间，减少了钢筋砼墙体的总数量，墙体总长度由440.56m减少至372.76m，即墙体面积相当于原面积的84.6%。

其次，采用砖墙砌筑窗台墙，减小了多墙肢连梁的刚度。

最后，对于某些较长墙肢，因刚度过大，采用开设结构洞的办法解决，经这样处理后的计算结果见表1。

表1 两种方案的计算结果比较经分析可得出如下结论：钢筋砼墙体数量的减少，不仅有利于建筑的灵活布置，增大使用面积，方便用户，而且钢筋及砼用量减少，省材料，自重轻，降低结构造价。

就上部结构而言，采用方案二可节约864m砼和80t钢筋，从而节约投资50万元。

同时，结构的水平抗推刚度减弱，柔度增加，其自振周期比方案一长，结构的变形也大，而结构底部的地震剪力和地震总弯矩由于结构自身刚度的减弱比方案一小。

墙体重量适中，墙体配筋率适宜，结构和基本构件的延性增加，抵抗地震作用的能力提高。

3 结束语总之，在高层剪力墙结构中，剪力墙的数量既不能过多，也不能过少。

墙体数量过少，结构的变形过大，非结构构件的损坏比较严重，且在平面内楼板刚度无限大的假定也会不满足。

反之，如果剪力墙的数量太多，会使结构的刚度和重量都增大，不仅材料用量增加，而且地震力也增大，所以剪力墙的数量应合理确定。

本文通过一工程实例的分析可看出，无论从结构特性还是从经济技术指标来讲，在剪力墙结构中，应首选大开间横墙布置方案。

参考文献1 GBJ11-89建筑抗震设计规范.2 JGJ3-91钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程.3 张星熙，薛占营.高层建筑结构设计问题探讨.建筑结构，1997(10)：314 刘大海等.高楼结构方案优选.西安：陕西科学技术出版社，1992.作者：*工程师全文共：[1] [2] 【下一页】上传：zhangdan 来源：项目管理网作者：匿名【字体：大中小】【打印】【关闭】相关文章·注册结构工程师剪力墙设计中的基本概念·纯剪力墙住宅设计技术措施·剪力墙设计的几个问题·浅谈高层住宅楼剪力墙钢筋安装的控制·框架剪力墙结构轻质填充墙裂缝产生的机理分析及预防措施·某框架剪力墙结构工程施组方案·试论短肢剪力墙结构抗震设计1、结构布置时宜尽量避免短肢剪力墙结构“短肢剪力墙结构”是指含截面高度与厚度之比小于8的短肢剪力墙较多的剪力墙结构体系，《广东省实施<高层建筑混凝土结构技术规程>补充规定》（以下简称《补充规定》）第3.2.4条则定量化地界定为“具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构指短肢墙的截面面积占剪力墙总面积50％以上”。

当结构体系属短肢剪力墙结构时，按《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.2条规定，结构的最大适用高度有所降低，同时需对短肢剪力墙采取加强措施，对实际设计影响较大的有“…轴压比，抗震等级为一、二、三级时分别不宜大于0.5、0.6、0.7；对无翼缘或端柱的一字短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1”、“…其他各层（非底部加强部位）短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2”等，故实际设计时，宜尽量避免采用短肢剪力墙结构体系，以获得较优的经指标，同时也可相对简化设计，且结构也具有更高的可靠度。

但应注意，即使结构不属“具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构”，《补充规定》的6.0.3条仍对短肢剪力墙有提高抗震等级、降低轴压比限值和加强构造配筋的要求。

避免剪力墙结构成为短肢剪力墙结构体系的做法为：保证一般剪力墙（截面高度与厚度之比不小于8的非短肢剪力墙）的面积数超过剪力墙总面积的50％，具体操作如下：（1）分别使X向和Y向的一般剪力墙面积均超过相应方向剪力墙总面积的50％；（2）某方向的剪力墙，当截面高度与厚度之比大于8时，按一般剪力墙计算；当长度与厚度之比在5～8之间，或为小于5的独立墙肢，或为小于5的非独立墙肢且与之相连的垂直方向剪力墙截面高宽比也小于5时，按短肢剪力墙计算；当非独立墙肢截面高度与厚度之比小于5且与之相连的垂直方向剪力墙截面高度与厚度之比不小于5时，可将该墙肢看作是属于与之相连的垂直方向剪力墙的翼缘，不按剪力墙计算面积。

但应注意，当剪力墙满足《补充规定》第3.2.3条规定，即“厚度不小于层高的1/15，且不小于300mm，高度与厚度之比大于4时”，仍属一般剪力墙。

2、控制合理的剪力墙折算厚度某楼层的剪力墙折算厚度我们这里定义为：该楼层的剪力墙混凝土体积与楼层的结构面积之比，这是反映剪力墙结构体系经济性的一个重要指标。

当剪力墙折算厚度在一个合适的范围时，只要我们将剪力墙的配筋率在满足规范及受力要求的前提下控制在一个合理的数值，那么我们就可以基本保证该剪力墙结构造价是经济的。

根据我司以往设计的若干剪力墙结构工程的统计经验，当建筑为12层左右的小高层时，标准层剪力墙折算厚度控制在90～100mm左右；当为18层左右时，控制在120～130mm左右；当为25层左右时，控制在140～150mm 左右，则该工程会达到一个较好的经济指标。

若剪力墙折算厚度偏大较多，则说明该工程布置的剪力墙数量或面积过多了，计算结果的具体表现为：轴压比普遍较小，层间位移角比规范限制有较大富余（即侧向刚度较大），这时应考虑对剪力墙的布置或截面进行优化，以控制结构成本。

3、合理确定剪力墙的截面高度与厚度（1）标准层：一般住宅标准层剪力墙的厚度取为200mm则基本可满足稳定性和轴压比的要求，这时，除提高刚度需要或建筑构造需要或减少梁跨需要等情况外，剪力墙截面高度可取1650mm，即可满足成为一般剪力墙，我们可称之为200厚剪力墙的经济长度。

（2）底部层高较大的楼层：由于建筑使用功能的需要，建筑物在底部的地下室、架空层、裙楼等楼层往往具有较大的层高，这时剪力墙因稳定性的要求（构造或稳定验算）需有较大的厚度，对上部标准层长度为1650的一般剪力墙，则会因剪力墙厚度增大而使其在底楼层变为短肢剪力墙，为使底部层高较大楼层的剪力墙仍能满足不属“短肢剪力墙”的要求，可考虑如下的处理方法：①将剪力墙厚度加大为不小于层高的1/15，且不小于300mm，则当剪力墙高度与厚度之比大于4时，仍可视为一般剪力墙，如即使层高为6米，当剪力墙厚度为400时，1650长度的剪力墙仍属一般剪力墙。

实际操作时，对长度较大，轴压比较小的剪力墙，当稳定性能足要求且截面高度与厚度之比亦不小于8时，也可不将剪力墙厚度加大至层高的1/15。

该法的优点是基本不需加长剪力墙，对建筑功能不会有太大的影响；缺点是剪力墙折算厚度较大。

②在条件允许时，在楼层间设置一层分隔梁，沿剪力墙平面外拉设以提供其平面外平动及转角自由度的约束，大致相当于多设一层楼盖的效果，以减少剪力墙的计算长度，从而使剪力墙厚度不需太大也能满足一般剪力墙的条件，也能满足稳定性的要求。

③在保证剪力墙厚度能满足稳定性要求的前提下增加剪力墙长度，使50％以上面积的剪力墙截面高度与厚度之比满足不小于8的要求。

该法的缺点是会使较多的剪力墙在底部楼层增加长度，因与建筑往往对底部车库、架空层、裙楼等有较大空间的要求相违背而影响建筑使用功能，建议慎用。

二、剪力墙抗震等级及约束边缘构件配置范围的确定1、一般剪力墙多层、高层建筑结构的剪力墙分别按《抗规》第6.2.1条和《高规》第4.8.2、4.8.3条查表确定抗震等级，注意对非高层结构不存在短肢剪力墙的提法，故多层结构均对截面高度与厚度之比不小于4的剪力墙均按一般剪力墙考虑。

一、二级剪力墙底部加强部位及其上一层需设约束边缘构件，三、四级剪力墙全高只需设构造边缘构件而不需设约束边缘构件。

2、短肢剪力墙短肢剪力墙是专门针对高层结构提出的概念，按《补充规定》第6.0.3条的规定，短肢剪力墙的抗震等级需比其他相同条件的一般剪力墙提高一级，一、二、三级墙（包括无翼缘和端柱的一字墙，当端部翼缘长度小于其厚度3倍或端柱边长小于墙厚的2倍时，视为无翼缘或无端柱）轴压比限值分别为0.5、0.6、0.7，且底部约束边缘构件纵筋配筋率不小于1.2%，其他部位的构造边缘构件不小于1%。

当长度相同的墙肢，在底部层高较大楼层因厚度较大属短肢剪力墙，抗震等级需提高为二级，在标准层则因厚度变小而属一般剪力墙，抗震等级为三级时，则在属短肢剪力墙的楼层按《补充规定》第6.0.3条采取加强措施，在上部属一般剪力墙的楼层均不采取加强措施，不需按加强部位再加一层的高度设置约束边缘构件；反之，当相同墙肢在下部层高较大楼层属一般剪力墙（满足《补充规定》第3.2.3条规定）为三级，而在上部标准层属短肢剪力墙为二级时，则建议下部剪力墙也按二级设计，以体现剪力墙在底部楼层受力更大、对保证结构的强度和延性更为重要的特点。