高层剪力墙住宅转角窗处结构设计.pdf

与 建 材装 饰2015 年 6 月 高层剪力墙住宅转角窗处结构设计 吴少茹 （广东中山建筑设计院股份有限公司） 摘要： 近几年， 随着国民经济的不断增长和城市化进程的推进， 人们对住宅的要求越来越高， 布局合理， 采光通风好， 视野开阔的户型备受人们青睐， 转角窗的设置则尤为突出， 这样受力复杂的角部墙肢， 多采用短肢剪力墙， 由于转角窗的 设置而被去掉， 因此地震时转角窗处的构件受力便更加复杂， 致使结构的抗震性能有所降低。 关键词： 高层剪力墙； 住宅； 转角窗； 结构 中图分类号： TU318文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 （2015） 23-0001-01 1 转角窗的设置情况对剪力墙结构影响 转角窗的设置对剪力墙结构的影响是十分直接而深远的， 从 墙肢的平面布置分析， 脚步外墙距刚心的距离相对较大， 在 X、 Y 两个方向上会产生很大的抗扭刚度，与此同时该部分在联系纵 横墙协同作业中占据着相对优越的部位，对于整个结构设计的 多重指标调整都扮演着举足轻重的角色。由于在角部墙体进行 开洞后，整个结构的抗震性以及抗扭刚度都会受到相对严重的 影响， 一旦控制不好， 将会形成 “扭转不规则” 的平面类型， 极易 违反我国相关制度规范和条文。鉴于转角处墙体开洞后， 并没有 竖向构建的有效约束， 水平方向的约束就成为唯一的约束， 因此 一旦核心筒位置有所偏移或者总体结构的对称情况无法满足应 有标准， 约束相对脆弱的转角处梁板便十分容易变形， 严重的情 况下， 甚至会出现挤坏塌落的后果， 因此必须对转角窗的设置给 予高度重视。 2 整体计算分析 目前高层结构的计算分析一般采用中国建研院的 TAT、 SATWE、 TBSA 软件， 但对不落地窗结构， 如按普通剪力墙做法， 即先在平面周边布墙再在拐角处开洞， 将过梁看作连梁， 则表面 上似乎严格按实际情况输入程序计算， 但由于程序本的缺陷， 使 拐角处自动产生 1 个小于 150mm 的短肢剪力墙，且必须观察立 面模型才可能发现， 故较易疏忽。该小墙肢作为角窗挑梁自由端 的一个支点， 与实际情况不符， 加上由于该构件过小且超筋， 结 构一受力即产生破坏而给整体计算来麻烦，这是不可取的。因 此， 对转角窗上连梁应按普通框架梁考虑， 梁高按实际输入， 不 落地窗处和落地窗处分别约为 1400mm、 500mm，这种计算模型 与实际受力情况相吻合。该过梁两个方向均为悬挑构件， 梁截面 相同， 当两个方向悬挑长度不同时， 应将长跨作为次梁， 短跨作 为主梁， 形成主次关系， 两个方向悬挑长度相差不大时， 长跨仍 有可能悬臂受力， 在端部也可认为互为铰接关系。角窗上连梁参 与空间协同计算， 对其结果应进行复核。对该处连梁上筋应按悬 挑梁进行配筋， 同时由于该处连梁互为支座， 梁下部应配置一定 数量的底筋。因该处连梁在整体作用时内力可能存在调幅， 使梁 弯矩按塑性调幅连续梁边跨跨中弯矩，增加悬臂梁底筋对结构 刚度有利， 故不宜少于 2f20。 3 角窗相连墙肢的设计与构造 进行角窗设计与构造时， 要严格地对角窗单向宽度的尺寸进 行控制， 确保最大边要小于或者等于 800mm。 剪力墙开间宽度应 当控制在 4.9m 以内， 从而在角部构造出小开间， 对角部的剪力墙 筒体结构进行有效地切除。为保障洞口边剪力墙的安全性， 还应 尽可能地设置翼墙、 端柱或暗柱， 为结构的延展性以及抗震性有 效改善提供必要支撑。暗柱设置时应当将约束边缘构件作为设置 参考， 宽度要保持与窗台宽一致。 出现宽度无法满足要求的情况则 要相应地对墙肢厚度进行调整，保证剪力墙截面的高厚比不得小 于 8。举例说明， 3 层以下墙肢的厚度通常选择在 300mm， 4耀18 层 墙肢的厚度选择为 250mm， 18 层及其以上墙肢厚度选择取 200mm。 墙肢设计要参考应实际的弯矩情况， 柱内受拉钢筋要确保 在相对较大的范围内进行配置， 正常情况下， 范围等于暗柱的宽度 范围， 最常见的便是宽为 600mm。为了简化运算， 暗柱的配筋可以 采用以下的数据进行参考使用。 墙厚 200耀300mm， 暗柱主筋采用 8 根 22 的二级钢筋，抗震等级一级，暗柱箍筋采用 8100。墙厚 300耀400mm， 暗柱主筋采用 10 根 22 的二级钢筋， 抗震等级二级。 墙厚300耀400mm， 暗柱主筋采用 12 根 22 的二级钢筋。 4 对角窗上转角梁的设计与构造 在转角窗的上下部分全部都要保证设置有转角梁。 同时需要 注意在设计过程中， 设计者应尽可能的避免设计非落地窗。转角 梁的梁高可以在一定范围内进行加高，梁的宽度要保持与墙宽 相等，混凝土的等级以及抗震等级最好要与其相连的剪力墙的 等级相同。在转角梁的设置过程中， 施工人员应当对上下的窗台 板进行加厚， 确保两块窗台板与转角梁构成一个 “” 字形梁， 与端 柱共同构成一个能够利用该梁的抗扭刚度进行剪力以及弯矩进 行传递的抗侧力结构， 与此同时对斜向钢筋的加强双重作用下， 对于该部分结构的抗震能力有着十分明显的改进作用。 5 板内暗拉梁的设计与构造 设计人员在进行板内暗拉梁的设计时，最好能够确保转角所 从属的居室内楼板厚度不小于 150mm， 尽可能在拉结暗梁设计时 将方向设计为斜向，这样可以高效地控制扭转应力对转角处的弱 板扭转的影响， 从而有效地将局部变形、 甚至是挤坏脱落的情况进 行控制。 条件允许的情况下， 设计人员应当对斜梁的截面高度进行 适当的增加，达到对角部纵横墙的协同工作的能力进行提高的同 时， 有效改善结构抗扭刚度的能力。在进行构造时， 暗梁配筋如果 条件允许的话应当保障上下使用的配筋相同，同时配筋率尽可能 的不小于 45ft/fy和 0.2 中的相对较大的， 通常进行构造时， 会将上 下的配置均设置为 4准16，