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1、某高层剪力墙住宅转角窗设计摘要： 综合实践及设计经验,对设置转角窗的高层住宅剪力墙结构采取相应的加强措施,减小转角窗对结构带来的不利影响,以供类似设计工作参考。关键词：转角窗;高层住宅楼;剪力墙;转角梁1.引言 近年来随着房地产行业的蓬勃发展,人们对建筑产品的外观、使用等方面的要求也日益提高，而高层住宅的转角窗以其新颖的立面、开阔的景观及良好的室内空间感等特点从一推出便迅速受到市场的认可，更大有普及之势。然而,站在结构设计的观点上，转角窗削弱了抗扭刚度较大的转角墙，必然做成扭转位移的增大，导致结构位移计算难以满足规范【2】要求，为此，必须采取切实可行的措施加强结构的抗扭刚度。本文将结合笔者所设
2、计的某项工程来阐述针对高层剪力墙住宅转角窗所采取的措施及体会。 2.工程概况 本文所述的工程实例为惠州市博罗县“龙湾新城”主楼，建筑面积17788m2,主体由地下1层，地上28层组成,裙楼为框架结构、塔楼为剪力墙结构,建筑檐高84m,建筑从2层至27层角部设置转角非落地窗,28层角部设置转角落地窗(如图1所示)。 3.工程计算及构造措施 3.1计算分析 本工程的计算分析采用中国建筑科学研究院的SATWE软件，根据文献【3】，对于转角窗结构模型的建立一般有两种方法：第一种方法是剪力墙开洞法，就是在剪力墙转角处在两个方向直接开窗洞，对开洞所形成的转角墙梁按连梁的方式进行计算，08版本以后的SATW
3、E可以实现合理的墙元网格划分解决了以前版本开设转角窗洞时自动形成两个300mm短墙肢导致计算失真的问题。但是，转角连梁实际的受力情况要比普通连梁复杂，所以这种方法只适用于折线连梁合并跨度小于2.5的情况。第二种方法是建转角梁法，转角梁截面尺寸为：梁宽同墙厚，梁高同窗间墙高，如本工程中，当转角窗不落地时梁高取1050mm；当转角窗落地时梁高取600。该转角梁两个方向均为悬挑构件，梁截面相同，两个方向梁的交点可认为互为铰支座。比较了两种方法，笔者认为第二种方法输入的模型更符合实际情况，本工程采用了第二种方法输入。 根据电算结果，本工程的周期比Tt/T1=0.620.9，位移比=1.251.5，位移
4、角=1/12111/1000均满足规范【2】要求，这说明截面较高的转角梁能有效地增加抗扭刚度，减小扭转位移，使转角窗的弱扭转问题得到很好的解决。另外，根据文献【4】，转角梁参与空间协同分析时，应考虑扭转的藕联影响，转角梁的负弯矩调幅系数、扭矩折减系数均应取1.0，并且对电算结果应进行复核方可用于实际工程。手算复核时考虑到地震作用下转角梁的相互简支的作用可能失效，因此，固端弯矩可取M=1/2ql2。同理，跨中弯矩查文献【5】得知，可按M=9/128ql2弹性计算，但是考虑转角梁在极限状态下有可能端部先开裂而引起弯矩调幅，致使固端弯矩有部分向跨中转移，从而加大了跨中弯矩，所以近似取M=(9/128
5、)x1.2=1/12ql2。 除精确的计算外，还需配备全面、细致的构造措施，方能达到理论与实际的有效统一，以下是本工程所采取的几点构造措施。 3.2转角梁的构造措施 (1)梁顶面、底面纵筋应按连梁的要求伸入墙肢，长度不应小于LaE且不小于600mm；梁箍筋应全长加密，间距及直径按相同抗震等级的框架梁加密区要求；在顶层，伸入墙肢的长度范围内应配置箍筋，间距不大于150mm，直径同梁箍筋。 (2)梁高范围内应配置足够数量的抗扭腰筋，其规格宜与墙肢水平筋相同，其作用是抵抗因梁转折而产生的相互扭矩及结构平面周边扭转应力对梁产生的侧向扭矩，并防止因梁截面高度较大而产生的温度裂缝。腰筋直径不小于8mm，间
6、距不大于200mm，当梁合并跨高比不大于2.5时，其两侧腰筋的总面积配筋率不小于0.3%。 (3)适当加强梁底配筋，可有效防止挠度过大的超限，一般构造上不应小于220。转角梁交点处梁纵筋应上下弯锚，长度不小于LaE。(如图2所示) 3.3楼板的构造措施 (1)由于转角窗处局部板没有墙、柱等竖向构件的可靠约束，只有转角梁的弹性约束，因此，转角窗房间的楼板宜适当加厚，一般取不小于150mm，同时，板配筋宜适当加大，板配筋率取不小于0.25%，并作双层双向拉通布置。 (2)转角处板内设置连接两侧墙体的暗梁，这样既可加强板边约束，又可使偶然偏心或双向地震所产生的扭转应力通过暗梁直接传至剪力墙，改变了沿
7、转角梁传递的原路径，从而有效地避免了大扭转应力使转角处的楼板因扭转导致局部变形过大甚至挤压脱落的可能。暗梁截面宽一般取500mm，上下各设416加强筋，钢筋须锚入两侧剪力墙45d，箍筋可配8200，当加强筋遇板筋时，板筋应设在上排，使暗梁成为板的支座。(如图2所示) 3.4剪力墙的构造措施 (1)转角窗两侧应避免采用短肢剪力墙和单片剪力墙，宜采用“T”、“L”、“”形等带翼墙的截面形式的墙体。这样是因为短肢剪力墙和单片剪力墙的抗扭性能较弱，不能很好的控制角部位移。 (2)转角窗两侧墙肢应沿墙全高设置约束边缘构件，其暗柱截面高度应不小于600mm。这是由于转角梁根部弯矩层层叠加下传至首层墙底时，
8、使墙底弯矩很大，暗柱计算配筋也相应较大，所以需要较大的暗柱截面。另外，也为了配合楼板暗梁的钢筋锚固。 (3)转角窗两侧的墙肢长度不宜小于2000mm，这是因为墙肢过短时，可能会出现抗弯不足的情况，使计算配筋太大而，难以配置；若不能增加肢长时，则应增加墙厚，以满足计算配筋为止。 (4)为了提高转角窗两侧墙肢的抗震延性，宜把墙肢的抗震等级提高一级，并按提高后的抗震等级满足轴压比限值要求。 4.结语 本工程主体结构已完成，据现场观察，转角窗部分的梁、板、剪力墙均达到设计要求，且使用良好，这说明本工程采取的技术措施是有效及可行的。总结笔者的经验体会主要有：转角窗的结构模型宜采用建转角梁的方法；转角梁的配筋应手算复核，并应适当加强底筋和抗扭腰筋；转角窗房间应加大板厚及配筋，同时应设置暗梁以增加整体性；转角窗两侧墙体应加强，墙肢内暗柱应不小于600mm，且墙肢长度不宜小于2000mm。 参考文献: 【1】 混凝土结构设计规范(GB50010-2010). 【2】 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010). 【3】 PKPM多高层结构计算软件应用指南. 【4】 全国民用建筑工程设计技术措施结构(结构体系)2009版. 【5】 建筑结构静力计算手册(第二版).