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【摘 要】通过工程实例，总结了剪力墙结构设计中需要注意的问题，并提出了相应的设计建议，为类似工程设计提供借鉴。
【关键词】剪力墙；扭转；转角窗；连梁
On the high-rise building shear wall structure design ——Dongsheng tianjiao Jiayuan residential building design experience 10 #
Wang Jiang-feng
（New Energy Nuclear Engineering Nuclear Industry Institute of Architecture Design Co.， Ltd Taiyuan Shanxi 030012）
【Abstract】By engineering examples， summarizes the shear wall structural design issues that need attention， and the corresponding design recommendations， provide a reference for similar projects.
【Key words】Shear；Twist；Corner window；Coupling beams
1. 工程概况
鄂尔多斯市东胜区天骄佳苑住宅小区10#住宅楼地下两层、地上十八层，建筑总面积为11897m2，建筑物室外地坪至主体结构屋面高度为61.2m，一、二层为物业办公楼和商场，三层以上为住宅部分。剪力墙结构，抗震设防烈度为7度，建筑物抗震等级为三级。图1为标准层建筑平面布置图， 图2为十八层建筑平面布置图。
2. 结构设计
2.1 剪力墙的设计。
2.1.1 由建筑平面图可以看出，在进行上部结构剪力墙的布置时，应注意解决以下几个问题：
（1）为满足建筑功能要求，建筑物顶层取消了部分剪力墙，形成空旷结构，造成结构竖向刚度变大，并降低了结构的抗侧刚度，增大了顶层在水平荷载下的位移。
（2）为了改善房间的通风采光条件，一方面主楼的角部都设置了转角窗从而削弱了角部剪力墙的刚度，增大了地震作用下的扭转效应；另一方面主楼纵墙门窗洞口过大，造成该方向剪力墙抗侧刚度偏弱，最直接的表现是层间位移角不满足规范要求。
2.1.2 剪力墙是利用建筑外墙和内墙隔墙位置布置钢筋混凝土结构墙，竖向荷载在墙体内主要产生向下的压力，侧向力在墙体中产生水平剪力和弯矩，因为这类墙体具有较大的承受水平剪力的能力，故被称为剪力墙。高层建筑结构中，剪力墙是必不可少的抗侧力构件，它能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力和侧向位移。
2.1.3 本工程剪力墙的布置，遵循以下四个原则：
（1）沿主轴双向布置，尽量避免单向布置剪力墙，并宜使两方向抗侧力刚度接近，内外剪力墙应尽量拉通、对直。
（2）为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力，增大剪力墙结构的可利用空间，剪力墙间距不宜太密，侧向刚度不宜过大。否则，自重加大，抗震设计时相应的地震作用也会加大。
（3）剪力墙的平面布置应尽可能均匀、对称，尽量使结构的刚心与质心重合，减少扭转。在竖向应自上而下连续布置，避免刚度突变。
（4）剪力墙墙肢过长时应开设结构洞，避免“矮墙效应”脆性的剪切破坏和单片剪力墙承担的水平剪力过大。图3、图4为标准层及其上一层剪力墙平面布置图。
2.1.4 经试算，发现该结构不仅周期比大于规范规定的0.9的限值，而且在偶然偏心作用下的最大层间位移比也超过了1.5的最高限值，X向最大层间位移角也不满足规范1/1000的要求。这说明本工程的抗扭转能力差且X向剪力墙偏弱.为了有效地提高结构的抗扭转能力以控制周期比和位移比，在本工程的剪力墙设计过程中主要采取了如下措施：
A.尽量加大山墙剪力墙的刚度，调整其他部位剪力墙的长度、厚度。具体是：在建筑物两端山墙处，即（4）、（5）、（22）、（23）轴上保持整片剪力墙除建筑要求窗洞外不再设结构洞，LL7跨度由2400mm改为1500mm。
B.加大内部剪力墙洞口的宽度和高度，将LL3跨度由1500m改为2000m。以降低结构内部的刚度。
C.将X向外纵墙LL8、LL9、LL10高度均由400mm改为600mm，其中LL9、LL10由于为了不影响建筑窗户大小而需上翻200mm。
D.由于转角窗的存在削弱了结构的整体抗扭刚度和抗侧力刚度，临近洞口的墙肢、连梁内力增大，扭转效应明显。经与建筑专业协商决定减小转角窗尺寸，转角窗处楼板板厚改为120mm，挑梁和次梁高度均有200X300改200X400，并在以后的施工图中对角窗处挑梁和构造边缘构件采取加强措施。
最后，经过调整经计算结果如表1。X方向最大值层间位移角：1/1457。
显然计算结果已达到规范设计要求。
表1
2.2 连梁的设计。
2.2.1 SATWE计算软件影响连梁计算的参数。
（1）连梁刚度折减系数：高规5.2.1条规定，“ 在内力与位移计算中，抗震设计的框架——剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，折减系数不宜小于0.5。”本工程考虑其为0.55。
（2）墙梁转框架梁控制跨高比：本工程输入为“5”，当连梁跨高比≥5时，程序自动按框架梁的要求来设计。
2.2.2 本工程中，剪力墙开洞形成的连梁根据跨高比的不同可分为两种情况：
（1）跨高比小于5时（如LL1、LL2、），梁的弯矩较小，对配筋不起控制作用，而水平荷载作用下梁的剪力很大，容易出现剪切斜裂缝，其中跨高比不大于2.5的连梁尤为明显，由此在本工程中跨高比小于5的连梁在设计时考虑连梁刚度折减系数0.55。
（2）跨高比不小于5时（如LL8、LL9、），由于SATWE计算软件计算参数输入“墙梁转框架梁控制跨高比：5”本工程程序自动判别按框架梁的要求来设计。
2.2.3 连梁的超筋及处理措施。
（1）剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。在某段剪力墙各墙肢通过连梁形成整体，成为联肢墙，使此墙段具有较大的抗侧刚度，能达到此目的主要依靠连梁的约束弯矩。
（2）连梁的超筋，实际上是不满足高规7.2.2条有关剪力墙截面剪压比的要求。
（3）连梁易超筋的部位，竖向楼层一般在剪力墙结构总高度的1/3左右的楼层；平面中，当墙段较长时其中部的连梁，某墙段中墙肢截面高度（即平面中的长度）大小悬殊不均匀时，在大墙肢连梁易超筋。
（4）针对连梁的超筋现象，可采取以下处理措施：
A.减小连梁截面高度。
B.抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅，以降低其剪力设计值。具体两种办法：一是在内力计算前就将连梁刚度进行折减；二是在内力计算之后，将连梁弯矩和剪力组合值乘以折减系数。
C.连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计。并应考虑对结构位移的影响，连梁则在其所属面积竖向荷载作用下，按强剪弱弯计算其配筋即可。
（5）本工程中， LL1、LL2、LL7在六、七、八、九楼层处均出现不同程度的超筋现象，均通过调整连梁刚度折减系数得以解决。
3. 结语
上述涉及到的问题只是本人在剪力墙结构设计具体过程中遇到的几个比较棘手的问题，高规规范对高层建筑剪力墙结构设计提出了较严格的要求，在具体工程中应一一考虑并解决，本文中就不再述及.
[文章编号]1006-7619（2014）01-20-024
【关键词】剪力墙；扭转；转角窗；连梁
On the high-rise building shear wall structure design ——Dongsheng tianjiao Jiayuan residential building design experience 10 #
Wang Jiang-feng
（New Energy Nuclear Engineering Nuclear Industry Institute of Architecture Design Co.， Ltd Taiyuan Shanxi 030012）
【Abstract】By engineering examples， summarizes the shear wall structural design issues that need attention， and the corresponding design recommendations， provide a reference for similar projects.
【Key words】Shear；Twist；Corner window；Coupling beams
1. 工程概况
鄂尔多斯市东胜区天骄佳苑住宅小区10#住宅楼地下两层、地上十八层，建筑总面积为11897m2，建筑物室外地坪至主体结构屋面高度为61.2m，一、二层为物业办公楼和商场，三层以上为住宅部分。剪力墙结构，抗震设防烈度为7度，建筑物抗震等级为三级。图1为标准层建筑平面布置图， 图2为十八层建筑平面布置图。
2. 结构设计
2.1 剪力墙的设计。
2.1.1 由建筑平面图可以看出，在进行上部结构剪力墙的布置时，应注意解决以下几个问题：
（1）为满足建筑功能要求，建筑物顶层取消了部分剪力墙，形成空旷结构，造成结构竖向刚度变大，并降低了结构的抗侧刚度，增大了顶层在水平荷载下的位移。
（2）为了改善房间的通风采光条件，一方面主楼的角部都设置了转角窗从而削弱了角部剪力墙的刚度，增大了地震作用下的扭转效应；另一方面主楼纵墙门窗洞口过大，造成该方向剪力墙抗侧刚度偏弱，最直接的表现是层间位移角不满足规范要求。
2.1.2 剪力墙是利用建筑外墙和内墙隔墙位置布置钢筋混凝土结构墙，竖向荷载在墙体内主要产生向下的压力，侧向力在墙体中产生水平剪力和弯矩，因为这类墙体具有较大的承受水平剪力的能力，故被称为剪力墙。高层建筑结构中，剪力墙是必不可少的抗侧力构件，它能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力和侧向位移。
2.1.3 本工程剪力墙的布置，遵循以下四个原则：
（1）沿主轴双向布置，尽量避免单向布置剪力墙，并宜使两方向抗侧力刚度接近，内外剪力墙应尽量拉通、对直。
（2）为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力，增大剪力墙结构的可利用空间，剪力墙间距不宜太密，侧向刚度不宜过大。否则，自重加大，抗震设计时相应的地震作用也会加大。
（3）剪力墙的平面布置应尽可能均匀、对称，尽量使结构的刚心与质心重合，减少扭转。在竖向应自上而下连续布置，避免刚度突变。
（4）剪力墙墙肢过长时应开设结构洞，避免“矮墙效应”脆性的剪切破坏和单片剪力墙承担的水平剪力过大。图3、图4为标准层及其上一层剪力墙平面布置图。
2.1.4 经试算，发现该结构不仅周期比大于规范规定的0.9的限值，而且在偶然偏心作用下的最大层间位移比也超过了1.5的最高限值，X向最大层间位移角也不满足规范1/1000的要求。这说明本工程的抗扭转能力差且X向剪力墙偏弱.为了有效地提高结构的抗扭转能力以控制周期比和位移比，在本工程的剪力墙设计过程中主要采取了如下措施：
A.尽量加大山墙剪力墙的刚度，调整其他部位剪力墙的长度、厚度。具体是：在建筑物两端山墙处，即（4）、（5）、（22）、（23）轴上保持整片剪力墙除建筑要求窗洞外不再设结构洞，LL7跨度由2400mm改为1500mm。
B.加大内部剪力墙洞口的宽度和高度，将LL3跨度由1500m改为2000m。以降低结构内部的刚度。
C.将X向外纵墙LL8、LL9、LL10高度均由400mm改为600mm，其中LL9、LL10由于为了不影响建筑窗户大小而需上翻200mm。
D.由于转角窗的存在削弱了结构的整体抗扭刚度和抗侧力刚度，临近洞口的墙肢、连梁内力增大，扭转效应明显。经与建筑专业协商决定减小转角窗尺寸，转角窗处楼板板厚改为120mm，挑梁和次梁高度均有200X300改200X400，并在以后的施工图中对角窗处挑梁和构造边缘构件采取加强措施。
最后，经过调整经计算结果如表1。X方向最大值层间位移角：1/1457。
显然计算结果已达到规范设计要求。
表1
2.2 连梁的设计。
2.2.1 SATWE计算软件影响连梁计算的参数。
（1）连梁刚度折减系数：高规5.2.1条规定，“ 在内力与位移计算中，抗震设计的框架——剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，折减系数不宜小于0.5。”本工程考虑其为0.55。
（2）墙梁转框架梁控制跨高比：本工程输入为“5”，当连梁跨高比≥5时，程序自动按框架梁的要求来设计。
2.2.2 本工程中，剪力墙开洞形成的连梁根据跨高比的不同可分为两种情况：
（1）跨高比小于5时（如LL1、LL2、），梁的弯矩较小，对配筋不起控制作用，而水平荷载作用下梁的剪力很大，容易出现剪切斜裂缝，其中跨高比不大于2.5的连梁尤为明显，由此在本工程中跨高比小于5的连梁在设计时考虑连梁刚度折减系数0.55。
（2）跨高比不小于5时（如LL8、LL9、），由于SATWE计算软件计算参数输入“墙梁转框架梁控制跨高比：5”本工程程序自动判别按框架梁的要求来设计。
2.2.3 连梁的超筋及处理措施。
（1）剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。在某段剪力墙各墙肢通过连梁形成整体，成为联肢墙，使此墙段具有较大的抗侧刚度，能达到此目的主要依靠连梁的约束弯矩。
（2）连梁的超筋，实际上是不满足高规7.2.2条有关剪力墙截面剪压比的要求。
（3）连梁易超筋的部位，竖向楼层一般在剪力墙结构总高度的1/3左右的楼层；平面中，当墙段较长时其中部的连梁，某墙段中墙肢截面高度（即平面中的长度）大小悬殊不均匀时，在大墙肢连梁易超筋。
（4）针对连梁的超筋现象，可采取以下处理措施：
A.减小连梁截面高度。
B.抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅，以降低其剪力设计值。具体两种办法：一是在内力计算前就将连梁刚度进行折减；二是在内力计算之后，将连梁弯矩和剪力组合值乘以折减系数。
C.连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计。并应考虑对结构位移的影响，连梁则在其所属面积竖向荷载作用下，按强剪弱弯计算其配筋即可。
（5）本工程中， LL1、LL2、LL7在六、七、八、九楼层处均出现不同程度的超筋现象，均通过调整连梁刚度折减系数得以解决。
3. 结语
上述涉及到的问题只是本人在剪力墙结构设计具体过程中遇到的几个比较棘手的问题，高规规范对高层建筑剪力墙结构设计提出了较严格的要求，在具体工程中应一一考虑并解决，本文中就不再述及.
[文章编号]1006-7619（2014）01-20-024