张治庆
山东建大建筑规划设计研究院施工图审查中心，山东 济南 250001
摘要:对剪力墙结构设计中几个常见问题进行分析，提出了处理方法，供结构设计人员参考。
关键词: 侧向刚度；嵌固端刚度比；底层墙肢轴压比；短肢剪力墙结构；连梁超筋
1 引言
在剪力墙结构设计中，设计人经常遇到一些规范不明确或对规范条文理解不同的问题，给结构设计带来一些困惑、甚至造成结构安全隐患。现就几个常见问题结合对规范的理解，谈谈自己的看法。
2 “两个方向的侧向刚度不宜相差过大”的理解
2.1《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 79-2012）7.1.1条：平面布置宜简单、规则，宜沿两个主轴方向或其他方向双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差过大。
剪力墙是高层建筑承受房屋全部重力荷载及房屋受到的全部水平荷载作用的竖向结构构件，上述荷载都是比较均衡的作用在房屋上，作为抵抗这些荷载效应的剪力墙结构，剪力墙应布置的分散、均匀、周边、对称；否则，就会造成房屋受力偏心、扭转等不均匀的变形，导致结构体系局部提前破坏、失稳。
2.2 结构设计过程中，可按如下几点把握：
（1）两个方向的主要计算指标相比一般可控制在80%~100%，主要计算指标包括：周期、最大层间位移角、最大层间位移比。
（2）采用“考虑层高修正后的楼层侧向刚度”，可将两个方向的侧向刚度控制在不小于80%。在SATWE软件中以“Ratx2，Raty2”输出，在WMASS.OUT 文件中查阅。
3 “嵌固端的刚度比要求”的理解
3.1《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 79-2012）5.3.7条：高层建筑结构整体计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）6.1.14条：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍。
《建筑抗震设计规范统一培训教材》指出：地上结构与地下室的刚度比，按有效数字控制，即不大于0.54，相当于地下室的刚度大于地上结构的1.85倍。
《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》（JGJ 6-2011）6.1.5条：当地下室的四周外墙与土层紧密接触时，对采用筏形基础的单层或多层地下室以及采用箱形基础的多层地下室，当地下一层的结构侧向刚度大于或等于与其相连的上部结构底层楼层侧向刚度的1.5倍时，地下一层结构顶板可作为的结构上部结构的嵌固部位。
3.2 结构设计过程中，可按如下几点把握：
（1）地下室四周回填土对地下室侧向刚度的贡献一般是地下室结构自身侧向刚度的3~5倍，故在实际工程设计中更应注重对地下室四周回填土质量的控制，一般可按照《高层建筑混凝土结构技术规程》12.2.6条要求：高层建筑地下室外周回填土应采用级配砂石、砂土或灰土，并应分层夯实。
（2）侧向刚度采用《高层建筑混凝土结构技术规程》附录E中的等效剪切刚度计算。
（3）计算地下室刚度时，可考虑塔楼相关范围内的刚度，即塔楼周边不大于3跨或20m，一般可双控、取较小值；此情况，地下一层与首层侧向刚度比满足1.85即可满足嵌固端的刚度比要求。
（4）若仅考虑塔楼对应范围的地下室刚度，地下一层与首层侧向刚度比满足1.50，就可认为满足嵌固端的刚度比要求。
4 “剪力墙设置约束边缘构件的限定条件”的理解
4.1《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 79-2012）7.2.14条：一、二、三级剪力墙底层墙肢底截面的轴压比大于表7.2.14的规定值时，以及部分框支剪力墙结构的剪力墙，应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件。
4.2 关于“剪力墙底层墙肢底截面的轴压比”的几点理解：
（1）“剪力墙底层墙肢底截面”一般指嵌固端处截面。
（2）工程嵌固端在±0.00、且墙肢在底部加强部位高度范围内截面不变、长度不变时，墙肢的轴压比应在一层墙底出现，即可根据一层剪力墙的轴压比决定是否设置约束边缘构件。
（3）工程嵌固端在±0.00、但墙肢在底部加强部位高度范围内截面或长度有变化时，应根据底部加强部位高度范围内剪力墙的最大轴压比决定是否设置约束边缘构件。
（4）因刚度比不满足嵌固要求，将工程嵌固端人为移至基础顶，但±0.00还具有一定的实际嵌固作用时，应根据底部加强部位高度（下至基础顶）范围内剪力墙的最大轴压比决定是否设置约束边缘构件。
5 “具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构”的理解
5.1《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 79-2012）7.1.8条：具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构是指：在规定的水平地震作用下,短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不小于结构底部总地震倾覆力矩的30%的剪力墙结构。当采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构时，在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的 50%。
5.2 对“具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构”的几点理解：
（1）规范中明确的是：高层建筑，在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承担 的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的 50%。
（2）从概念上讲，短肢剪力墙的截面面积占剪力墙总截面面积不宜大于50%。
（3）从概念上讲，短肢剪力墙承受荷载的面积占楼层面积不宜大于50%。
（4）从概念上讲，短肢剪力墙不应集中布置，集中布置在平面的一边或建筑物的周边、属于局部范围内“短肢剪力墙较多”，均不可取。当局部范围内“短肢剪力墙较多”时，易造成局部破坏，从而有可能造成建筑物的倒塌。
（5）对多层建筑可采用短肢剪力墙较多的剪力墙结构。
6 “连梁超筋”的处理方法
6.1《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 79-2012）7.2.26条：剪力墙的连梁不满足本规程第7.2.22条的要求时，可采取下列措施：（1）减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施。（2）抗震设计剪力墙连梁的弯矩可塑性调幅。（3）当连梁破坏对承受竖 向荷载无明显影响时，可按独立墙肢的计算简图进行第二次多遇地震作用下的内力分析，墙肢截面应按两次计算的较大值计算配筋。
6.2 处理的目的：确保连梁强剪弱弯的前提下，尽可能充分利用连梁吸收地震能量、起到耗能的作用，合理确定剪力墙墙肢的内力及配筋，满足抗震设计要求。
6.3 结构设计过程中，可按如下几点把握：
（1）对跨高比较小的连梁，采用减小连梁截面高度或在连梁高度中央设置水平缝、形成双连梁的方法。
（2）对跨高比较大的连梁，采用弯矩调幅的方法，可掌握调幅后的弯矩不小于调幅前按刚度不折减计算的弯矩（完全弹性）的30%（6~7度）和50%（8~9度），并不小于风荷载作用下的连梁弯矩。
（3）当上述两种措施不能解决问题时，允许连梁两端铰接处理，即假定连梁在大震下剪切破坏，不再能约束墙肢，因此可考虑连梁不参与工作，而按独立墙肢进行第二次结构内力分析，它相当于剪力墙的第二道防线，这种情况往往使墙肢的内力及配筋加大，可保证墙肢的安全。第二道防线的计算没有了连梁的约束，位移会加大，但是大震作用下就不必按小震作用要求限制其位移。
7 结语
以上几个问题，是结构设计中经常遇到的问题，也是结构施工图审核、审查的重点，希望本文能给此类结构设计起到借鉴意义。
参考文献：
[1] 建筑抗震设计规范：GB 50011-2010[S]，中国建筑工业出版社，2017.
[2] 高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 3-2010[S]，中国建筑工业出版社，2011.
[3] 高层建筑筏形与箱形基础技术规范：JGJ 6-2011[S]，中国建筑工业出版社，2011.
作者简介：张治庆，高级工程师。