摘要 探讨剪力墙结构墙体的平面布置，计算过程应控制的指标，结构的经济性设计以及地下车库的抗浮设计。
关键词 剪力墙结构 平面布置 控制指标 经济性设计 抗浮设计
剪力墙结构作为高层建筑中的主要结构形式，被广泛运用于现代高层建筑，尤其是高层住宅，笔者结合自己近年来所做的剪力墙结构设计就此类结构体系的设计做几点初步的探讨。
1. 剪力墙结构的特点及合理的平面布置
剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移小，侧向变形的特征为弯曲型，并且由于没有梁柱等外露与凸出，便于房间内部布置。剪力墙结构中剪力墙宜沿主轴方向双向布置，剪力墙平面布置应尽可能均匀，对称，尽量使结构的刚度中心和质量中心重合，以减少扭转效应。剪力墙宜自下而上连续布置，避免刚度突变，剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁。墙体的形状要尽量简单，以“一”字长墙，“L”和“T”形长墙为主，减少短肢剪力墙的设置。另外外墙应尽量全做混凝土墙体，防止外墙渗水；也可以在外墙的剪力墙垛间设构造混凝土墙体，即用低标号混凝土二次浇筑，此墙体内仅设置抗裂钢筋。
2. 计算过程应控制的指标
1）位移比：《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）3.4.5条规定在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；
2）周期比：《高规》3.4.5条规定结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；
3）刚度比：《高规》3.5.2条规定剪力墙结构本层与相邻上层侧向刚度比值不宜小于0.9，此刚度比为考虑层高修正的楼层侧向刚度比；
另外《高规》还对周压比，剪重比，刚重比等指标做了要求。
3. 结构的经济性设计
一般建设单位对高层住宅的经济性指标（主要是单位面积的钢筋用量）有较高的要求，经过在剪力墙结构设计过程中不断总结，发现以下措施对剪力墙结构的经济性指标有较好的影响。
1）合理控制层间位移角：即降低地震效应，控制在1/1100左右，不必刻意追求此指标，关键是合理的结构布置；
2）合理设置墙厚：剪力墙的厚度主要由墙体的稳定及轴压比控制，墙厚越大，边缘构件及墙体的构造配筋就越大；
3）少布置短肢剪力墙：短肢剪力墙的轴压比要求较高，其计算配筋及构造配筋率都比一般剪力墙大；
4）墙体的形状尽量简单：墙体形状复杂且墙肢短，边缘构件就多，剪力墙用钢量与其单位长度内的边缘构件所占比例成正比；
5）梁的设置原则：可设可不设的不设，减少梁的数量，有时可以避免因加梁而形成的对连梁的集中荷载及对墙体的平面外弯矩，对于楼板可以适当加大厚度（建筑砌筑墙下不设梁时，在进行地震效应计算时，墙体荷载可平摊在砌筑墙下的板块上；在进行楼板计算时，墙体荷载按荷载规范折算）；
6）钢筋的选用：对于构件的构造钢筋要选用规范规定的最小值，不随意放大一档钢筋；梁板钢筋选用三级钢，加大钢筋强度设计值可减少钢筋用量；边缘构件可选用二级钢，因为大多数边缘构件的配筋是由配筋率控制的，而二级钢比三级钢的市场价位是要低一些的；
7）模型计算时荷载取得准确一些，画施工图时梁柱钢筋归并区间取得细一些。
4. 地下车库的抗浮设计
目前高层建筑周边往往连带着地下车库，而多层地下室的抗浮设计是很重要的。为防止地下室整体上浮我们通常采用两种做法，一种为“压”，一种为“拉”。当采用“压”的做法时，利用建筑的自重（包括结构自重，上部覆土等，不包括楼面活荷载）平衡地下水的总浮力，当不能平衡时，必须增加“拉”的做法，即采用桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。无论采用那种做法，都必须进行整体抗浮验算，保证抗浮力大于水的总浮力。局部抗浮验算包括地下室底部梁板的强度，裂缝等。但计算过程中水浮力的分项系数和抵抗力的分项系数如何取值是抗浮设计中很有争议的问题。我国不同规范对水浮力及抵抗力的分项系数有不同的取值，造成设计人员分项系数取值时的混乱。笔者选择在进行整体抗浮计算时，水浮力及抵抗力的分项系数都取1.0；而在局部抗浮验算时，水浮力的分项系数取1.35，抵抗力的分项系数取1.0。
5. 小结
在剪力墙结构设计中，结构的平面布置是至关重要的，只有结构的合理布置，才能得到较好的计算指标以及理想的经济性。
参考文献
[1] 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）[S]，北京：中国建筑工业出版社，2010。
[2] 建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[S]，北京：中国建筑工业出版社，2010。
[3] 李国胜. 多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例 [M]，北京：中国建筑工业出版社，2007。
