浅谈剪力墙结构住宅设计的若干问题

浅谈剪力墙结构住宅设计的若干问题
摘要：剪力墙结构抗侧刚度较大，发生的变形基本为弯曲型变形，同时承担竖向荷载（重力），能有效抵抗水平荷载（风、地震等），承载能力较强，而且有很好的整体性和空间作用，比框架结构有更好的抗侧力能力，因此剪力墙结构在住宅结构中有很高的比例。

剪力墙结构在我国经过几十年的发展，已经是很成熟的结构体系了。

特别是建筑结构软件的大规模使用后，一般的设计院都能对此进行结构设计。

笔者从事结构设计十多年，对剪力墙结构设计有一些体会，在此抛砖引玉，与同行交流。

关键词：剪力墙结构；住宅设计；问题
引言
随着我国城镇化率的不断提高，特别在进入21世纪以后，高层住宅、超高层住宅得到了极大的发展，高层住宅结构也获得前所未有的繁荣。

高层住宅结构主要采用剪力墙结构、框架-剪力墙结构，也有部分超高层公寓采用框架-核心筒结构。

因剪力墙结构对于住宅来说布置灵活、空间利用比较好，能满足大部分住宅建筑使用要求，同时可节约层高，因此获得了建筑专业的青睐。

一、初步结构布置
剪力墙结构初步结构布置一般是根据建筑图的要求，在内外墙及楼电梯间布置剪力墙。

开间根据不同层数宜控制在3~6米；17层以下时，剪力墙长度可以控制在1.7~2.5米，30层时可取2~4m。

关于一字墙。

外侧剪力墙一般应布置翼缘，不宜布置一字墙，这对于提高结构的整体抗扭刚度很重要。

有些甲方出于对成本的控制，常常要求设计方布置大量的一字墙，以便节省边缘构件的配筋（结构软件对一字墙暗柱计算配筋基本为构造配筋），我认为这种做法是不可取的，可以局部布置一些一字墙，但不能大量布置。

原因如下：首先这种思路是不对的，控制成本应该是优化结构布置，而不是因某些构件计算结果最省，而布置大量一字墙。

其次是结构软件只计算小震作用下的受力，一般情况下并无进行大震作用下的计算，只是通过抗震构造措施来满足“大震不倒”的要求。

大量的一字墙会减少结构的沉冗度，在大震作用下减少了结构的安全性。

关于单向少墙。

随着商品房市场的发展，一些住宅方案要求南北通风采光，导致部分结构只采用南北方向布置的剪力墙，东西向剪力墙偏小（一般只能在楼电梯间布置X方向剪力墙），这造成单向少墙结构。

（见下图）
此项目X方向较长的墙肢只有6片，相对于Y方向墙肢明显不均匀。

根据规范1【1】第7.1.1条，
这种结构并不符合规范要求，但现实情况却存在不少这样的结构。

因为我们必须对此加以重视及研究。

根据文献1【2】研究表明，（1）单向少墙剪力墙结构少墙方向，短墙肢与楼面梁构成的框架以及楼板与剪力墙面外形成的弱框架是结构抗侧刚度的重要组成部分，因此应对剪力墙面外受力进行承载力验算；（2）短肢墙对结构刚度贡献较大，因此与短墙肢相邻的面外墙体端部有效翼缘区域的内力普遍大于面外墙体的内力，应专门进行承载力验算；（3）为保证Y方向墙体的抗震安全性，应充分重视其面外承载力验算，建议采用双向地震作用组合对墙体进行双向压弯承
载力验算。

由于现在部分设计软件只考虑了剪力墙的平面外刚度，但未做面外承
载力验算，仅仅对平面内承载力进行验算，在设计周期紧张的情况下，应有必要
对此类结构采取更有效的抗震措施，来保证设计安全。

根据文献1【2】研究可以知道，少墙方向结构类似框架-剪力墙结构，建议结构结构设计时，剪力墙抗震等级按现行高规中框架-剪力墙结构中的剪力墙选取。

少墙方向剪力调整各层宜增大10%进行处理。

非底部加强区构造边缘构件配筋率
宜比最小构造要求增大10%。

由于楼板对协调两个方向的变形起关键作用，建议
楼板采用有限元对小震及风荷载作用下进行配筋计算，并适当加大薄弱位置的配
筋率。

二、剪力墙结构计算过程中常遇的问题
连梁问题。

剪力墙结构计算过程中经常遇到的情况就是连梁的超筋或剪压比
超限，而且连梁的超限并不能很容易解决，特别是高烈度的地区，例如8度抗震
的地区。

对此规范2【3】6.2.13条也给出相应的规定“抗震墙内力计算时，连梁
的刚度可折减，折减系数不宜小于0.5”，此条只针对地震作用，而对于同样是水
平作用的风荷载却没有做出规定。

对于沿海地区，由风荷载控制的情况，广东高
规【4】5.2.1条“抗风设计控制时，折减系数不宜小于0.8”。

在广东地区，按上述
两规范的要求，基本可以保证大部分连梁不会超限。

对于某些位置连梁仍超限的
情况，可以采取以下措施处理，（1）适当减少梁的截面高度，从而减少其刚度；（2）对于剪压比超限的情况，可提高连梁的砼标号（一般情况下与墙体同标号）；（3）对个别仍超限连梁，可考虑大震作用下不参与工作，按最大承载力
配置其箍筋并复核正常使用下的承载力，并宜设置交叉斜筋或斜撑。

特殊情况墙体稳定性问题。

根据规范1附录D要求，剪力墙需要进行稳定性
验算。

一般情况下，现时的设计软件对此能很好地完成验算，并完美输出结果。

但对于一些特殊的情况，如跨层剪力墙，要注意查看软件对其的计算高度是否符
合实际情况。

若不符，应单独取出对其进行验算。

还有一种情况时，部分无地下
室的剪力墙，通常情况下其基础埋深与有地下室的剪力墙是相同的。

若首层楼面
无楼板约束，此时其计算高度要增加考虑地下室的层高h，这种情况设计往往容
易忽略。

三、剪力墙结构的施工图若干注意问题
梁端纵筋锚固问题。

剪力墙结构的住宅标准层墙厚基本为200厚，而结构布
置通常有不少框架梁搭置于墙的平面外，梁端的配筋计算值也不少，因此会造成
纵筋的直段锚固长度经常不满足0.4LaE的情况，对此规范1第7.1.6条第5款给
出了规范的解决方法，见下图：
实际施工图基本没有按上图加梁头来满足锚固要求，只能采用他方法。

可按
规范3【5】第8.3.3条采用末端弯钩或机械锚固措施，同时纵筋直径尽量采用细
直径，这样基本可以使其锚固长度满足规范要求。

剪力墙边缘构件配筋。

大部分体型规则的住宅结构，各项指标均满足规范的
前提下，其边约束缘构件及构造边缘构件配筋通常基本为构造配筋。

这通常会造
成设计人员疏于核对其配筋，有时候会造成部分楼层边缘构件配筋不足。

由于结
构软件可直接生成配筋率的CAD图，可按以下方法解决此问题：在软件生成边缘
构件配筋率，然后在CAD图中过滤掉构造配筋率的构件，剩下的就是计算配筋率，然后按此配筋，这样又快又不会留下隐患。

四、结语
现阶段剪力墙结构设计虽然已经很成熟了，但由于现在的设计市场竞争激烈，
通常导致设计周期过短或不足，往往使设计人员疏忽了一些问题。

本文列举了其中的一些容易出现的问题，并提出一些解决方法及建议，希望对各位同行有用，若有不当之处望指正。

参考文献
【1】高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3 -2010 中国建筑工业出版社
【2】X 向少墙时 Y 向剪力墙结构墙体面外抗震设计魏琏，谭伟，王文涛，汝振。

建筑结构第47卷第一期
【3】建筑抗震设计规范 GB50011-2010 中国建筑工业出版社
【4】高层建筑混凝土结构技术规程 DBJ 15-92-2013 中国建筑工业出版社
【5】混凝土结构设计规范 GB50010-2010 中国建筑工业出版社。