高層剪力墻住宅轉(zhuǎn)角窗處結(jié)構(gòu)設(shè)計

吳少茹

（廣東中山建筑設(shè)計院股份有限公司）

高層剪力墻住宅轉(zhuǎn)角窗處結(jié)構(gòu)設(shè)計

吳少茹

（廣東中山建筑設(shè)計院股份有限公司）

近幾年，隨著國民經(jīng)濟的不斷增長和城市化進程的推進，人們對住宅的要求越來越高，布局合理，采光通風好，視野開闊的戶型備受人們青睞，轉(zhuǎn)角窗的設(shè)置則尤為突出，這樣受力復(fù)雜的角部墻肢，多采用短肢剪力墻，由于轉(zhuǎn)角窗的設(shè)置而被去掉，因此地震時轉(zhuǎn)角窗處的構(gòu)件受力便更加復(fù)雜，致使結(jié)構(gòu)的抗震性能有所降低。

高層剪力墻；住宅；轉(zhuǎn)角窗；結(jié)構(gòu)

1　轉(zhuǎn)角窗的設(shè)置情況對剪力墻結(jié)構(gòu)影響

轉(zhuǎn)角窗的設(shè)置對剪力墻結(jié)構(gòu)的影響是十分直接而深遠的，從墻肢的平面布置分析，腳步外墻距剛心的距離相對較大，在X、Y兩個方向上會產(chǎn)生很大的抗扭剛度，與此同時該部分在聯(lián)系縱橫墻協(xié)同作業(yè)中占據(jù)著相對優(yōu)越的部位，對于整個結(jié)構(gòu)設(shè)計的多重指標調(diào)整都扮演著舉足輕重的角色。由于在角部墻體進行開洞后，整個結(jié)構(gòu)的抗震性以及抗扭剛度都會受到相對嚴重的影響，一旦控制不好，將會形成“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則”的平面類型，極易違反我國相關(guān)制度規(guī)范和條文。鑒于轉(zhuǎn)角處墻體開洞后，并沒有豎向構(gòu)建的有效約束，水平方向的約束就成為唯一的約束，因此一旦核心筒位置有所偏移或者總體結(jié)構(gòu)的對稱情況無法滿足應(yīng)有標準，約束相對脆弱的轉(zhuǎn)角處梁板便十分容易變形，嚴重的情況下，甚至會出現(xiàn)擠壞塌落的后果，因此必須對轉(zhuǎn)角窗的設(shè)置給予高度重視。

2　整體計算分析

目前高層結(jié)構(gòu)的計算分析一般采用中國建研院的TAT、SATWE、TBSA軟件，但對不落地窗結(jié)構(gòu)，如按普通剪力墻做法，即先在平面周邊布墻再在拐角處開洞，將過梁看作連梁，則表面上似乎嚴格按實際情況輸入程序計算，但由于程序本的缺陷，使拐角處自動產(chǎn)生1個小于150mm的短肢剪力墻，且必須觀察立面模型才可能發(fā)現(xiàn)，故較易疏忽。該小墻肢作為角窗挑梁自由端的一個支點，與實際情況不符，加上由于該構(gòu)件過小且超筋，結(jié)構(gòu)一受力即產(chǎn)生破壞而給整體計算來麻煩，這是不可取的。因此，對轉(zhuǎn)角窗上連梁應(yīng)按普通框架梁考慮，梁高按實際輸入，不落地窗處和落地窗處分別約為1400mm、500mm，這種計算模型與實際受力情況相吻合。該過梁兩個方向均為懸挑構(gòu)件，梁截面相同，當兩個方向懸挑長度不同時，應(yīng)將長跨作為次梁，短跨作為主梁，形成主次關(guān)系，兩個方向懸挑長度相差不大時，長跨仍有可能懸臂受力，在端部也可認為互為鉸接關(guān)系。角窗上連梁參與空間協(xié)同計算，對其結(jié)果應(yīng)進行復(fù)核。對該處連梁上筋應(yīng)按懸挑梁進行配筋，同時由于該處連梁互為支座，梁下部應(yīng)配置一定數(shù)量的底筋。因該處連梁在整體作用時內(nèi)力可能存在調(diào)幅，使梁彎矩按塑性調(diào)幅連續(xù)梁邊跨跨中彎矩，增加懸臂梁底筋對結(jié)構(gòu)剛度有利，故不宜少于2f20。

3　角窗相連墻肢的設(shè)計與構(gòu)造

進行角窗設(shè)計與構(gòu)造時，要嚴格地對角窗單向?qū)挾鹊某叽邕M行控制，確保最大邊要小于或者等于800mm。剪力墻開間寬度應(yīng)當控制在4.9m以內(nèi)，從而在角部構(gòu)造出小開間，對角部的剪力墻筒體結(jié)構(gòu)進行有效地切除。為保障洞口邊剪力墻的安全性，還應(yīng)盡可能地設(shè)置翼墻、端柱或暗柱，為結(jié)構(gòu)的延展性以及抗震性有效改善提供必要支撐。暗柱設(shè)置時應(yīng)當將約束邊緣構(gòu)件作為設(shè)置參考，寬度要保持與窗臺寬一致。出現(xiàn)寬度無法滿足要求的情況則要相應(yīng)地對墻肢厚度進行調(diào)整，保證剪力墻截面的高厚比不得小于8。舉例說明，3層以下墻肢的厚度通常選擇在300mm，4～18層墻肢的厚度選擇為250mm，18層及其以上墻肢厚度選擇取200mm。墻肢設(shè)計要參考應(yīng)實際的彎矩情況，柱內(nèi)受拉鋼筋要確保在相對較大的范圍內(nèi)進行配置，正常情況下，范圍等于暗柱的寬度范圍，最常見的便是寬為600mm。為了簡化運算，暗柱的配筋可以采用以下的數(shù)據(jù)進行參考使用。墻厚200～300mm，暗柱主筋采用8根22的二級鋼筋，抗震等級一級，暗柱箍筋采用8@100。墻厚300～400mm，暗柱主筋采用10根22的二級鋼筋，抗震等級二級。墻厚300～400mm，暗柱主筋采用12根22的二級鋼筋。

4　對角窗上轉(zhuǎn)角梁的設(shè)計與構(gòu)造

在轉(zhuǎn)角窗的上下部分全部都要保證設(shè)置有轉(zhuǎn)角梁。同時需要注意在設(shè)計過程中，設(shè)計者應(yīng)盡可能的避免設(shè)計非落地窗。轉(zhuǎn)角梁的梁高可以在一定范圍內(nèi)進行加高，梁的寬度要保持與墻寬相等，混凝土的等級以及抗震等級最好要與其相連的剪力墻的等級相同。在轉(zhuǎn)角梁的設(shè)置過程中，施工人員應(yīng)當對上下的窗臺板進行加厚，確保兩塊窗臺板與轉(zhuǎn)角梁構(gòu)成一個“[”字形梁，與端柱共同構(gòu)成一個能夠利用該梁的抗扭剛度進行剪力以及彎矩進行傳遞的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，與此同時對斜向鋼筋的加強雙重作用下，對于該部分結(jié)構(gòu)的抗震能力有著十分明顯的改進作用。

5　板內(nèi)暗拉梁的設(shè)計與構(gòu)造

設(shè)計人員在進行板內(nèi)暗拉梁的設(shè)計時，最好能夠確保轉(zhuǎn)角所從屬的居室內(nèi)樓板厚度不小于150mm，盡可能在拉結(jié)暗梁設(shè)計時將方向設(shè)計為斜向，這樣可以高效地控制扭轉(zhuǎn)應(yīng)力對轉(zhuǎn)角處的弱板扭轉(zhuǎn)的影響，從而有效地將局部變形、甚至是擠壞脫落的情況進行控制。條件允許的情況下，設(shè)計人員應(yīng)當對斜梁的截面高度進行適當?shù)脑黾?，達到對角部縱橫墻的協(xié)同工作的能力進行提高的同時，有效改善結(jié)構(gòu)抗扭剛度的能力。在進行構(gòu)造時，暗梁配筋如果條件允許的話應(yīng)當保障上下使用的配筋相同，同時配筋率盡可能的不小于45ft/fy和0.2中的相對較大的，通常進行構(gòu)造時，會將上下的配置均設(shè)置為416，箍筋的配置情況為10@100。

[1]張景坤.高層剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角窗處墻體剪力分析[J].企業(yè)導報，2013（16）.

[2]章天恩.鋼筋混凝土高層住宅轉(zhuǎn)角窗處結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].建筑結(jié)構(gòu)，2004（3）.

TU318

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1673-0038（2015）23-0001-01

2015-5-20