新规范、新趋势下浙江省高层住宅剪力墙结构基于轴压比的优化布置

董佳竹 廖建辉

杭州市建筑设计研究院有限公司 浙江 杭州 310000

1 近年来规范及需求的变化

1.1 装配式建筑的大力推广

最近几年全国各地都在大力推广装配式建筑。装配式建筑中，楼板采用叠合楼板。图集15G310-1《桁架钢筋混凝土叠合板》规定，叠合楼板最小厚度为130mm（60预制层+70现浇层），而不采用装配式建筑的普通住宅楼板厚度通常为110mm。楼板厚度的增加使得恒载标准值增加0.5KN/mm2。

1.2 住宅保温隔热等要求的提高

同时由于保温隔热节能等要求的提高，近几年来住宅建筑楼面做法要求亦有所提高。早年的建筑面层多采用50mm厚，而新要求下建筑面通常需要70-100mm，进一步增加了结构的自重荷载。据统计，楼板厚度及建筑面层的增加，使建筑自重荷载增加了22%～36%。

1.3 《中国地震动参数区划图》调整

根据《中国地震动参数区划图 （GB 18306-2015）》规定，全国城镇基本地震动峰值加速度有所调整，以浙江省为例，杭州、宁波、嘉兴多处地市基本地震动峰值加速度值由0.05g修改为0.10g。

2 新规范、新趋势对高层住宅剪力墙结构提出的新要求

由于《中国地震动参数区划图》的调整，浙江省部分地区抗震设防烈度由6度提高为7度，抗震等级随之提高，而抗震等级的提高对轴压比限值提出了更高要求。

高层住宅多采用钢筋混凝土剪力墙结构，尤其对80米以下的建筑根据《高层建筑混凝土建筑规程（JGJ3-2010）》3.9.3条规定抗震等级由四级提高为三级。《高规》7.2.13条规定三级剪力墙轴压比限值为0.6，而四级剪力墙对此未做要求。在具体工程设计中，设计人员一般控制四级剪力墙轴压比限值不超过框架柱轴压比限值即0.9。也就是说，由于《中国地震动参数区划图》的修改，浙江部分城镇高层住宅的轴压比上限较原规范下降了1/3。

一方面建筑自重的不断增加，使得轴压力设计值提高，而另一方面抗震等级的提高又对轴压比的限值提出了更为苛刻的要求。在多种因素的相互制约下，使得原本在高层住宅设计中较易满足的轴压比要求跃然成为影响剪力墙布置的关键因素。

于此同时跟社会生活、房地产行业发展相关联，大城市地价寸土寸金，房价节节攀升，建筑设计师们对建筑面积的利用率更为关注，对墙体厚度“斤斤计较”。该现象衍生出了近年来设计的又一方向，由原来往往每开间均布置剪力墙的设计方案转变为2开间布置一道墙体的设计需求，使得室内布置更加灵活及有更多的使用空间。而这一转变无疑对各种新规定下剪力墙的布置提出了更高的要求。

3 针对轴压比的各种优化方式

3.1 提高混凝土标号

根据规范定义，混凝土轴心抗压强度与轴压比成反比，提高混凝土标号无疑是最直接有效的控制轴压比的手段。

以往工程中，竖向构件的混凝土强度等级多采用C30-C40。随着施工技术的提高，稍高等级的混凝土运用越来越成熟，以及目前人力成本的不断提升，混凝土强度等级的适当提升对成本影响较小。

但高等级的混凝土对施工质量、水平要求提高，梁柱节点混凝土强度等级相差过大使得施工难度增加，加之高强混凝土构件的延性相对较差，对变形、裂缝控制也有所影响。混凝土强度等级也不可能一味提高。近期工程中，底部竖向构件多采用C45混凝土，由下自上逐渐减小，一般不超过C50为宜。

3.2 精细化设计，适当减少上部楼层墙体长度

高层住宅一般墙厚从上至下均为200mm，没有减少的空间，因此以往的设计中竖向构件除架空层外沿高度方向往往不做变化。为减轻自重，可将高层建筑沿竖向分段适当减少墙体长度，以减小轴压力设计值。此方法较适用于风荷载较小，地震力起控制作用的地区，应用时选择最大层间位移角曲线峰值以上的楼层缩减墙体长度。

3.3 设置少量框架柱

框架柱的轴压比限值较剪力墙约40%～60%之间，在对使用空间影响较小的区域适当使用框架柱也是控制轴压比限值的手段之一。不过具体设计中应控制框架柱的比例，《高层建筑混凝土建筑规程（JGJ3-2010）》8.1.3条规定框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总倾覆力矩的10%时，按剪力墙结构进行设计。

3.4 采用提高箍筋及设置芯柱的方法提高轴压比限值要求

对采取上述手段仍不能满足要求的部分柱，可充分利用《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土建筑规程》附注条文，通过设置满足一定要求的箍筋或芯柱提高轴压比限值。但该方法仅对柱截面有效，适用范围比较有限。

4 结束语

本文总结了近年来新规范、新趋势下轴压比限值指标已成为高层住宅剪力墙结构设计时一个关键性制约因素。本文介绍了提高混凝土标号、适当减少上部楼层墙体长度、设置少量框架柱等解决方法，同时给出了各项解决方式的适用情形。