（有效）如何优化剪力墙结构设计降低其综合造价20141121

院标

主要内容：以A级高度纯住宅建筑剪力墙结构设计为例讲解优化剪力墙结构设计、降低其综合造价的措施，列举了几个典型结构设计技术问题的处理案例来强化优化设计的重要性，旨在加强结构设计人员在施工图设计中的优化意识，提高结构设计水平和质量。

如何优化剪力墙结构设计降低其综合造价

目前，在民用项目设计中，开发商越来越重视成本核算，有的开发商还要求将含钢量写入设计合同里。这说明：现阶段房地产市场要求作为服务开发商的设计院精心设计、优化设计，设计院才能在民用项目设计市场上立足与发展。另外，优化设计本身也是一个优秀设计从业者所必备的基本素质要求。对于纯粹的高层住宅建筑，考虑到建筑平面中隔墙较多和使用美观等因素，多采用剪力墙结构体系。和框架-剪力墙结构相比，剪力墙结构空间整体性较好，具有更好的抗震性能，一般来说，剪力墙结构用钢量也比框架-剪力墙结构少。我院近几年设计的A级高度纯住宅项目对照性价比大都采用剪力墙结构。下面我就以剪力墙结构为例，谈谈如何优化这类结构设计、降低其综合造价。

一、结构费用：

大量的统计数据表明：纯住宅类结构费用占整个项目的建安直接成本的50～70%。所以，控制结构费用可较大幅度降低项目开发成本。

二、优化剪力墙结构设计降低其综合造价的措施

1、参与住宅项目前期建筑方案（结构专业对建筑的平立面布置基本要求） 结构专业参与住宅项目前期建筑方案，在满足开发商建筑功能和开发理念（如xxxxx的“唯美主义”的开发理念）要求的基础上尽量使建筑平面简单化、周正化、沿高度方向均匀化，对结构成本的控制非常有利，因此结构专业参与住宅项目前期建筑方案讨论非常重要。 1.1平面布置

原则上来说，结构平面形状应尽量简单、规则，刚度和承载力分布均匀，避免采用严重不规则的平面布置，避免应力集中的凹角、收缩，避免楼、电梯间偏置。建筑平面越简单规则对称（俗称“周正”），结构刚度中心和质量中心将越接近，将大大减小结构的扭转效应，从而达到节省工程投资的目的。梁柱、剪力墙

- 1 -

院标

平面布置还应满足建筑使用功能的要求，保证建筑的美观实用。 抗震设计的高层建筑，除了上述原则外，其平面布置尚宜符合下列要求： 1) 平面长度不宜过长，突出部分长度L、l不宜过大，L、l等值满足以下要求：

6、7度设防烈度，L/B≤6.0， l／Bmax≤0.35，l／b≤2.0； 8、9度设防烈度，L/B≤5.0， l／Bmax≤0.30，l／b≤1.5； 2) 不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形；

3) 楼面凹入或开洞尺寸不宜大于楼面的一半；楼板开洞总面积不宜超过楼面面

积的30%。在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。 4) 剪力墙尽量对称布置，贯通全高。

5) 当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规

则的结构时，宜设置防震缝将其划分为较简单的几个结构单元。不设防震缝时，应进行更细致的抗震验算并采取加强措施。 1.2竖向布置

1.2.1 高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。结构刚度沿竖向突变、外形外挑或内收等，都会产生某些楼层的变形过分集中，出现严重震害甚至倒塌。这些楼层将是结构薄弱层，必须采取更严格的计算措施和构造措施，工程造价也将因此大大增加。例如某楼层抗侧刚度小于其上一层的70%或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%，或结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%，或某楼层竖向抗侧力构件不连续时，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数，特一、一、二级转换构件水平地震作用计算内力另外还应分别乘以增大系数1.8、1.5、1.25，8度抗震设计时转换构件尚应考虑竖向地震的影响，高位转换时其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级尚宜提高一级采用。上述竖向不规则结构对于计算的要求也更加严格，应采用至少两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力位移计算，应采用弹性时程分析法进行补充计算，宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形，并应对薄弱部位采取更可靠的抗震加强构造措施。由于计算工作繁复，设计单位往往对无法计算清楚的地方采用加大截面、增加配筋等手段来进行加强，这样就对工程建设成本的控制非常不利。

- 2 -

院标

1.2.2 竖向构件布置应该经济合理，在满足结构抗侧刚度和抗扭刚度的前提下，应尽量减少剪力墙的数量和墙肢截面面积，降低建筑的刚度，减小结构的地震反应。应尽量避免采用一字型剪力墙和短肢剪力墙。对于墙肢较长又无法减小长度的剪力墙，应采用开洞等手段将它设计成联肢剪力墙，使之具有较好的变形能力，能吸收和耗散更多的地震能量，这样才能满足抗震设计增加结构超静定次数，具有多道抗震防线的要求，使结构形成总体屈服机制。当底部墙厚超过200mm的剪力墙如果采取沿塔楼高度分段变墙厚，即分段将 厚度调整至200mm（有的项目如业主和当地做法允许可调整至180mm），对结构成本的控制非常有利。

1.2.3 抗震设计的高层建筑，其竖向布置尚宜符合下列要求：

1) 抗震设计时，当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度房屋高度之比大于

0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸不宜小于下部楼层水平尺寸的0.75倍，当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下部楼层的水平尺寸不宜小于上部楼层水平尺寸的0.9倍，且水平外挑尺寸不宜大于4m。 2) 结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。 3) 高层建筑宜设地下室。

2、适宜的结构主体形式

对于纯粹的高层住宅建筑，考虑到建筑平面中隔墙较多和使用美观等因素，多采用剪力墙结构体系。和框架-剪力墙结构相比（如广东地区住宅人们就不反对采用框架-剪力墙结构），剪力墙结构空间整体性较好，具有更好的抗震性能，一般来说，剪力墙结构用钢量也比框架-剪力墙结构少。我院近几年设计的A级高度住宅项目对照性价比大都采用剪力墙结构。 3、合理的房屋高度和高宽比

3.1 A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度和最大高宽比：

A级高度钢筋砼高层建筑的最大适用高度（m）

设防烈度 结构类型 非抗震设计 6度 全部落地剪力墙 150 140

7度 120 8度 100 9度 60 - 3 -

院标 部分框支剪力墙 130 120 100 80 不应采用 钢筋砼高层建筑适用的最大高宽比

设防烈度 结构类型 非抗震设计 6度 剪力墙 7 6 7度 6 8度 5 9度 4 普通高层住宅其建筑高度应控制在A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度的允许范围内，高宽比不宜超过A级高度钢筋混凝土高层建筑适用的最大高宽比。若突破上述限值，则须按照B级高度钢筋混凝土高层建筑进行设计，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施均会相应加严，从而造成工程投资的增加。例如设防烈度为七度的剪力墙结构A级高度高层建筑，主体高度≤80m时其结构抗震等级为三级，主体高度＞80m时其结构抗震等级为二级，而B级高度其结构抗震等级为一级。再如结构位移比，A级高度高层建筑不应大于1.5，而B级高度为不应大于1.4；结构周期比，A级高度高层建筑不应大于0.9，而B级高度为不应大于0.85，这些差别都将令工程造价有较大的增加。

规范中的高层建筑高宽比限值不是必须满足的，主要影响结构设计的经济性。

3.2 确定抗震等级的临界主体高度。

高层建筑其抗震等级与建筑高度、抗震设防烈度、抗震设防类别、结构体系、建筑场地土类别等均有关系，不同的结构体系有不同的确定抗震等级的临界主体高度，超过这个临界高度后建筑抗震等级将提高一级，建筑抗震等级越高，工程造价也就越高，因此对主体高度在临界高度附近的建筑应特别注意这个问题。在Ⅱ类场地土上抗震设防烈度为6～8度的乙类建筑，剪力墙结构的临界高度为80m, 框架-剪力墙结构的临界高度为60m, 框架结构的临界高度为30m。当设防烈度为七度时，23层的剪力墙结构高层住宅，各层层高均为3.5 m，则其主体高度为80.5m，结构抗震等级为二级，若我们将主体高度控制在≤80m时其结构抗震等级将降为三级，只是0.5m的高度，就可以令整栋建筑抗震等级降低了一级，也使工程建设成本得到很好的控制。 4、荷载与地震作用的影响

- 4 -

院标

高层建筑的重力荷载主要包括结构自重和使用活荷载，是高层建筑承受的长期发生作用的最基本荷载。它直接关系到建筑的质量大小、建筑的地震反应大小、结构构件尺寸、地基基础大小等等。水平荷载主要是地震作用和风荷载。重力荷载直接决定了建筑物的质量的大小，而建筑物的质量是建筑物的重要固有特性，是地震作用计算、结构振动特性计算的基础数据，建筑物质量越大，建筑物对地震的反应越大，作用在建筑结构上的地震作用也就越大，结构构件的截面和配筋、结构基础也将越大，从而工程投资也将加大。

因此结构设计时应注意以下几个方面：

1）应尽量采用轻质高强的建筑材料，减轻建筑物自重，减小地震反应和地震作用，减小基底应力。

2）使用活荷载在设计时应按照《建筑结构荷载规范》的相关要求进行折减。 3）应注意重力荷载计算的准确性。目前我国最常用的多高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE在计算荷载时，未扣除板与梁柱剪力墙重叠部分的重量，这部分引起重力荷载增加约5％～12％。

根据对以往设计的工程的统计，剪力墙结构的高层住宅其结构平均质量为13～15kN/m2,20层以下取中下限，30层左右取上限，可供设计时作为判别结构重力荷载设计是否合理的参考依据。 5、多高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE的一些主要计算参数的选取

1) 水平力与整体坐标角： 一般情况下取0度，平面复杂（如L型、三角型）或抗侧力结构非正交时，理应分别按各抗侧力构件方向角算一次，但实际上按0、45度各算一次即可；当程序给出最大地震力作用方向时，可按该方向角输入计算，配筋取三者的大值。根据抗震规范5.1.1-2规定，当结构存在相交角大于15度的抗侧力构件时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。

2) 钢筋砼容重：考虑饰面的影响及扣除板与梁柱剪力墙重叠部分的重量，框架结构取25kN/m3，剪力墙结构取26～27kN/m3。

3) 周期折减系数：周期折减的目的是为了充分考虑填充墙刚度对计算周期的影响，折减得越多，地震作用越大。剪力墙结构填充墙较多时取0.8~0.9，填充墙较少时取0.9~1。

4) 计算振型个数：按侧刚计算时：单塔楼考虑耦联时应大于等于9；复杂结构

- 5 -

院标

应大于等于15；N 个塔楼时，振型个数应大于等于N×9。地震作用有效质量系数要大于等于0.9，基底的地震剪力误差已很小，可认为取的振型数已满足要求。

5) 是否考虑偶然偏心：高层建筑计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。 6) 是否考虑双向地震扭转效应：质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响。不应与偶然偏心同时考虑。 7) 梁端弯矩调幅系数： BT = 0.85。

8) 梁设计弯矩增大系数： BM = 1.00。已考虑活荷载不利布置时，宜取1.0，对于住宅、办公楼等活荷载较小的建筑，宜取1.0。

9) 连梁刚度折减系数： BLZ =0.5~ 0.70。通常当设防烈度为6、7度时可取0.7，当设防烈度为8、9度时可取0.5，为保证连梁承受竖向荷载的能力，折减系数不宜小于0.5。

10) 中梁刚度增大系数： BK = 2.00。 11) 梁扭矩折减系数： TB = 0.40。 12) 全楼地震力放大系数： RSF = 1.00。

6、高层建筑结构设计的一些控制性的目标参数

高层住宅由于建筑使用功能的要求，平面形状一般由建筑专业确定，结构设计人员只能在此基础上想办法提升建筑结构的抗震性能，因此，高层结构设计的难点在于竖向承重构件（柱、剪力墙等）的合理布置。要判断一个结构设计是否经济合理且具有足够的安全度，可以从以下几个方面来进行：

1） 竖向构件的轴压比：主要为控制结构的延性。一级（9度）的抗震墙，底部加强区部位在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比不宜超过0.4，一级（7、8度）的抗震墙不宜超过0.5，二级的抗震墙不宜超过0.6。独立小墙肢其轴压比相应减小。

2）位移角（楼层层间最大位移与层高之比） ：主要为控制结构的抗侧刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求，避免结构出现较大的P-Δ 效应。剪力墙结构不宜大于1/1000，框架结构不宜大于1/550。 3）位移比（楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移与楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的比值）：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。A级高度高层建筑位移比不宜大于该楼层平均值的1.2

- 6 -

院标

倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂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1.4倍。

4）周期比（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）：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响。A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。

5）剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性。 具体规定详下表。

类别 扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构 7度 0.016(0.024) 8度 0.032(0.048) 0.024(0.032) 9度 0.064 0.04 基本周期大于5s的结构 0.012(0.018) 注：（1）基本周期介于3.5s和5s之间的结构线性插值；

（2）7、8度时括号内数值分别用于基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。

剪重比是一个灵活的指标，不能绝对化，更不能孤立地来看待它，而应该结合刚度、周期等其他因素来统一考虑。规范之所以作剪重比的要求，是由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3.5s的结构，由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响，但是规范所采用的振型分解反应谱法尚无法对此作出估计。出于结构安全的考虑，增加了对各楼层水平地震剪力最小值的要求，规定了不同烈度下的剪力系数，以弥补加速度反应谱的不足，结构水平地震作用效应应据此进行相应调整。当楼层计算水平地震剪力不满足剪重比要求时，可相应调整增加楼层的地震剪力来满足剪重比要求，而调整增加楼层的地震剪力来满足剪重比要求时对结构成本的控制非常不利。但是调整增大的幅度不应大于1.2，调整幅度大于1.2时应调整结构抗侧刚度而不是简单地增大楼层地震剪力来满足剪重比的要求。当然，最新的多高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE程序可单层单独调整剪重比也是一个技术进步。 6）侧向刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚

- 7 -

院标

度平均值的80%。

7）层间受剪承载力比：控制竖向不规则性。A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%。

8）刚重比：主要为控制结构的稳定性及P-Δ 效应，以免结构产生滑移和倾覆。剪力墙结构刚重比≥1.4，框架结构刚重比≥10时，结构满足整体稳定要求。剪力墙结构刚重比≥2.7，框架结构刚重比≥20时，可不考虑结构P-Δ 效应。 9）振型参与质量：主要是保证计算中考虑了足够多的振型数，保证振型分解反应谱法得到的结果不至于失真，振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量90％所需的振型数。

一般说来，计算结果尽量接近这些参数附近但原则上不超限而且剪力墙、梁（含连梁）、板大部分是构造配筋、含钢量保持在较低水平则可基本判断这个结构设计较为经济合理。

（见7.5度抗震区常德项目5#栋、6#栋含钢量偏高优化案例1附图说明）。 7、主体结构构件材料要求

1) 现浇框架梁、墙节点的混凝土强度等级，按一级抗震等级设计时，不应低于

C30；按二～四级和非抗震设计时，不应低于C25。现浇框架梁的混凝土强度等级不宜大于C40。

2) 剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C25。 3) 钢筋：

a. 竖向构件纵筋采用HRB335,箍筋采用HPB300或HRB335甚至HRB400，水

平分布钢筋采用HPB300或HRB335。

b. 梁：对于跨度较大内力较大的梁，纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB300

或HRB335甚至HRB400；对于跨度较小内力较小的梁，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB300。应进行综合比较后确定梁钢筋级别。

c. 板：纵筋采用HRB400或HPB300，应根据计算及构造进行综合比较后确

定钢筋级别。

8、主体结构构件截面尺寸构造要求

1) 框架主梁截面高度hb可按（1/10～1/18）lb确定，lb为主梁计算跨度；梁

净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的截面宽度不宜小于200mm，梁截面的

- 8 -

院标

高宽比不宜大于4。

2) 剪力墙结构：按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位

不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200mm；其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm。当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时，其底部加强部位截面厚度尚不应小于层高的1/12；其他部位尚不应小于层高的1/15，且不应小于180mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm；其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25，且不应小于160mm；非抗震设计的剪力墙，其截面厚度不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25，且不应小于160mm；当墙厚不能满足上述要求时，应验算墙体的稳定。剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160mm。短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm。 较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成长度较为均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2。墙肢截面高度不宜大于8m。 4) 其它结构梁、板

a. 板厚应尽量与板跨相匹配，以适用经济配筋率，同时参照下表选取： 位 置 电梯前室 户内板 厨、卫、房、阳台 客厅 屋面板 结构板最小厚度（mm） 120 100 110 120 b.板的配筋计算，一般采用塑性算法，取适当的调幅系数（如1.8）而不采用弹性算法，同样条件下后者比前者板配筋多10～20%，是因为弹性算法是取板某几处配筋的最大值作为计算配筋值，这种算法偏于保守。 c. 斜屋面水平梁板的设置

原则上不设水平梁板，建筑要求除外。如结构设计及计算需要设置水平梁时（如平衡较大的水平推力时），可考虑设置斜屋面下水平梁，水平梁的设置位置应协调建筑确定，尽量设置在有墙处，但是一般不设水平楼板。

9、关于转换层（剪力墙结构包括全部落地剪力墙、部分框支剪力墙） 9.1转换层结构设计的一般原则

- 9 -

院标

1) 选择合理的转换结构构件。在高层建筑结构的底部，当上部楼层部分竖向构

件（剪力墙、框架柱）不能直接连续贯通落地时，应设置结构转换层，在结构转换层布置转换结构构件。转换结构构件可采用梁、桁架、空腹桁架、箱形结构、斜撑等。一般不应采用传力复杂、抗震不利而且造价较高的平厚板转换。

2) 结构平面形状应尽量简单、规则、对称，水平荷载的合力作用中心与结构刚

度中心应尽量重合，以减少结构扭转的不利影响。

3) 应使尽可能多的上部竖向构件能向下落地连续贯通，核心筒应上下连续贯

通。

4) 转换层结构应传力直接，尽量避免多级复杂转换。

5) 应尽量强化转换层下部结构刚度，弱化转换层上部结构刚度，使上下主体结

构侧向刚度尽量接近，平滑过渡。应尽量提高转换层下部结构构件的抗震承载能力和延性，还应保证转换层上部1～2层不落地剪力墙承载能力和延性，避免不落地剪力墙根部的破坏。

6) 9度抗震设计时不应采用带转换层的结构。

7) 转换层结构的设置楼层应尽量降低。底部大空间部分框支剪力墙高层建筑结

构在地面以上的大空间层数，8度时不宜超过3层，7度时不宜超过5层，6度时其层数可适当增加；底部带转换层的框架-核心筒结构和外筒为密柱框架的筒中筒结构，其转换层位置可适当提高。 8) 与转换层相邻楼层的楼板应适当加强。

9) 转换层结构的计算、截面设计及构造措施等还应满足框架结构、框架－剪力

墙结构等的有关规定。 9.2转换层结构布置

1) 底部带转换层的高层建筑结构的布置应符合以下要求： a. 落地剪力墙和筒体底部墙体应加厚；

b. 转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比应符合下面规定；底部大空间为

1层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2。底部大空间层数大于1层时，其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3。当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向

- 10 -

院标

刚度尚不应小于相邻上层楼层侧向刚度的60%。 c. 框支层周围楼板不应错层布置；

d. 落地剪力墙底层洞口宜设在墙体中部；转换梁上1层不落地剪力墙内不宜

设边门洞，不宜在中柱上方设门洞；剪力墙洞口宜上下对齐，以形成明确的墙肢，当不能避免小墙肢时，其截面高度不得小于3倍墙肢厚度。 e. 长矩形平面建筑中落地剪力墙的间距l宜符合以下规定：

非抗震设计：l≤3B且l≤36m； 抗震设计：

底部为1～2层框支层时： l≤2B且l≤24m

底部为3层及3层以上框支层时：l≤1.5B且l≤20m 其中 B——楼盖宽度。

f. 落地剪力墙与相邻框支柱的距离，1～2层框支层时不宜大于12m，3层及3

层以上框支层时不宜大于10m。

2) 转换层楼板不应在大空间范围内开大洞口。楼、电梯间处宜将其周边落地剪

力墙围成筒体。

3) 转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上。当

结构竖向布置复杂。B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层，不宜采用框支主、次梁方案。

4) 框支梁截面中心线宜与框支柱截面中心线重合，框支梁截面中心线宜与转换

层上部不落地剪力墙截面中心线重合。 9.3 转换层结构房屋高度和抗震等级

1） A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度

部分A级高度钢筋砼高层建筑的最大适用高度（m）

设防烈度 结构类型 非抗震设计 6度 部分框支剪力墙结构 130 120 7度 100 8度 80 9度 不应采用 2） A级高度钢筋混凝土高层建筑的抗震等级

结构类型

抗震设防烈度 - 11 -

院标 6度 7度 8度 9度 高度(m) ≤80 ＞80 ≤80 ＞80 ≤80 ＞80 非底部加部分框支 剪力墙 结构 强部位的剪力墙 底部加强部位的剪力墙 框支框架 二 二 一 一 三 二 二 一 四 三 三 二 二 不应 采用 3）对部分框支剪力墙结构，当转换层的位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级尚宜按上表的规定提高一级采用，已经为特一级时可不再提高。 9.4转换层结构构件材料

1) 砼：转换层楼面应采用现浇楼板，其混凝土强度等级不应低于C30。框支梁、

框支柱、箱形转换结构的混凝土强度等级均不应低于C30。落地剪力墙在转换层以下的墙体不应低于C30。 2) 钢筋：

a. 竖向构件纵筋采用HRB335,箍筋采用HPB300或HRB335，水平分布钢筋采用

HRB335。

b. 梁：对于框支梁或跨度较大内力较大的梁，纵筋采用HRB400，箍筋采用

HPB300或HRB335；对于非框支梁，梁跨度较小内力较小时，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB300。应进行综合比较后确定梁钢筋级别。 c. 板：纵筋采用HRB335。

9.5 转换层结构构件截面尺寸构造要求

1) 框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截

面厚度的2倍，且不宜小于400mm；当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。梁截面高度，抗震设计时不应小于计算跨度的1/6，非抗震设计时不应小于计算跨度的1/8；当梁高受限时可采用加腋梁。 2) 框支梁截面组合的最大剪力设计值应符合下列要求： 3) 无地震作用组合时 V≤0.20βCfcbh0

- 12 -

院标 4) 有地震作用组合时 V≤(1/γRE)（0.15βCfcbh0）

5) 框支梁不宜开洞。若需开洞时，洞口位置宜远离框支柱边，上、下弦杆及开

洞部位应加强，被洞口削弱的截面应进行承载力计算。

6) 当框支梁上部的墙体开有门洞，洞口靠近框支梁端部且梁的受剪承载力不满

足要求时，可采取框支梁加腋或增大框支墙洞口连梁刚度等措施。 7) 框支柱截面轴压比要求：

结构类型 部分框支剪力墙结构 抗震等级 特一级 0.5 一 0.6 二 0.7 8) 当采用C60以上高强砼，柱剪跨比小于2时，轴压比限值应比上表适当从严。

当采用沿柱全高加密井字复合箍、设芯柱等加强措施时，轴压比限值可比上表适当放宽。

9) 框支柱截面的组合最大剪力设计值应符合下列要求： 10) 无地震作用组合时 V≤0.20βCfcbh0

11) 有地震作用组合时 V≤(1/γRE)（0.15βCfcbh0）

12) 框支柱截面宽度，非抗震设计时不宜小于400mm，抗震设计时不应小于450mm；

柱截面高度，非抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/15，抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/12。

13) 底部加强部位剪力墙墙肢轴压比要求：

抗震等级 轴压比N/fcA 特一级 0.4 一级 0.5 二级 0.6 14) 当框支梁上部的墙体开有边门洞时，洞边墙体宜设置翼缘墙、端柱或加厚，

并应按约束边缘构件的要求进行配筋设计。

15) 转换层楼板厚度不宜小于180mm，与转换层相邻楼层的楼板应适当加强。 16) 落地剪力墙和筒体外周围的楼板不宜开洞。楼板边缘和较大洞口周边应设

置边梁，其宽度不宜小于板厚的2倍。与转换层相邻楼层的楼板也应适当加强。

9.6 转换层结构造价

有统计资料表明：根据下部柱网大小不同，A级高度纯住宅梁式结构转换层按建筑面积算钢筋含量一般280～420kg/m（相当于5～10层普通楼层钢筋用

2

- 13 -

院标

量），按建筑面积算含砼量一般 0.5～1.2 m/m（相当于3～5层普通楼层砼用量）。结构转换层造价较高，对结构成本的控制不利。所以，除非功能特别需要一般高层住宅均不设结构转换层。

3

2

10、关于基础设计

10.1 基础设计的一般原则

1) 安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境。 2) 因地制宜、就地取材、节约资源。

3) 地基必须稳定，在建筑物设计基准期内，不会发生开裂、滑动、塌陷等有害现象，作用在地基上的荷载不超过地基的承载能力。

4) 地基的变形（沉降和不均匀沉降）不超过建筑物的允许变形值，保证建筑物不因地基的变形而发生开裂、损坏或影响正常使用。 10.2 基础设计方案必须综合考虑以下因素

1) 地质条件：土层、岩层的分布、厚度、物理土力学指标，地基承载力特征值、

压缩（变形）模量、各种桩端、桩侧阻力特征值，地下水设防水位、对结构的腐蚀性，不良地质条件描述、地震设计参数、砂土液化等级等。 2) 上部结构形式、建筑使用功能、合理归类柱底轴力的数量级。 3) 柱网布置方案。

4) 周边已有建筑或地下室的基础情况。 5) 周边将来规划的建筑或地下室的情况。 6) 当地使用经验较为成熟的地基、基础形式。 7) 当地施工经验、施工机械配置、施工能力情况。 8) 场地施工道路情况。

9) 场地环境情况，是否对噪音有控制。

10) 当地各种地基处理、桩基础的综合单价，建筑材料（成品）的供应情况、市场价，土方开挖、回填的综合单价。

11) 当地质检部门对地基、基础验收的特殊规定。

12) 当地规范、政府文件对地基基础方面的指导性政策。地基基础规范以地方规范优先，国家规范次之。 10.3 地基基础设计选型原则

1) 地基和基础选型应根据结构特点、地质条件和施工条件等方面的因素从技术

上确定两个以上的比较合适的方案。

- 14 -

院标

2) 对初定的两个方案进行经济比较，优选经济性好，施工快速的方案。 3) 纯地下室或框架结构有地下室且地基条件较好的，可采用独立基础加地下室底板的形式，设防水位低于地下室底板以下的设构造止水板即可。当地基条件较差时，可采用筏板基础或柱下桩基础加地下室底板的形式。当采用筏板基础时，宜在柱下设倒置于底板以下的柱帽，不宜采用等厚度筏板，不得采用凸出于底板的正柱帽。筏板基础内不设暗梁或明梁。

4) 剪力墙结构的高层住宅，不设地下室且地基条件较好的优先选用交叉墙下条形基础，如地基条件不是很好，导致条形基础接近满堂红时则采用纯筏板基础。

5) 地基条件较差时，当采用天然地基不能满足承载能力和变形的情况下，可考虑采用桩基础。

6) 当地基条件基本满足承载力要求但不满足变形要求的情况下，可考虑当地常用的地基处理形式对地基进行处理，再按天然地基的原则选择基础形式。 7) 当采用天然地基或地基处理的基础方案经过经济比较其经济指标反而较桩基础方案差的情况下，可考虑采用桩基础。 10.4 桩基础设计原则

1) 当天然地基或经地基处理后的人工地基无法满足结构的荷载和变形要求，或

经经济比较，采用天然地基或人工地基的基础造价反而比桩基础高时，可以选用桩基础。

2) 桩基础应根据建筑物的使用要求、上部结构类型、荷载大小及分布、工程地质条件、施工条件、对周围环境造成影响以及当地政府的有关规定等因素选用合适的桩型。

3) 常用的桩型有钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、锤击（静压）预应力管桩、锤击（振动）沉管灌注桩、沉管夯扩桩、长螺旋压灌混凝土桩。每一种桩型都有其适用和禁忌的范围，应采用适宜的方法，不应采用禁忌的方案，介于两者之间的应慎用，如采用需进行充分论证。

4) 桩基础应优先采用当地经验成熟的方案，不成熟的或当地使用较少的方案应组织专家论证会确认可行方可采用。

5) 大范围的桩基础工程，应先在有代表性的小范围内进行现场试验或实验性施工，并进行必要的承载力试验，以检验方案的可行性，取得设计和施工参数。设计参数优先采用静载试验结果。

6) 布桩原则：尽量直接布置在竖向构件之下，大直径桩宜采用一柱一桩，在可

- 15 -

院标

能布置单独承台时不宜采用联合大承台或桩筏基础，在满足桩距要求的前提下，桩尽量靠近竖向构件布置。多桩承台或群桩，桩群合力点应尽量与上部长期荷载合力点重合。

7) 单桩或两桩承台应在垂直于单桩的方向设置基础拉梁，拉梁面平承台面，拉梁按受拉构件设计。剪力墙下条形桩基不宜单排布桩。 8) 伸缩缝或抗震缝处柱或剪力墙可共用同一承台。

9) 相邻桩底高差，端承桩不宜超过桩中心距，摩擦桩不宜超过桩长的1/10。 10) 地震区的摩擦桩不应小于6米，小于6米时建议改用天然地基的墩基础等深基础方案。

11) 摩擦为主的桩优先选用细长桩，充分发挥桩侧阻力。端承为主的桩，当桩承载力由桩端阻力控制时优先采用扩底桩，以充分发挥桩身的承载能力；当桩承载力由桩身强度控制时优先选用大直径桩或提高桩芯混凝土强度等级。 12) 同一结构单元尽量避免同时采用端承桩和摩擦桩，也宜避免同时采用天然（人工）地基和桩基础。当地质条件特殊且充分估计其可能产生的差异沉降对上部结构影响并采取相应加强措施时可混合采用。

13) 桩基础的承载能力检测和质量检测方案应按规范和地方规定制定。 14) 对于适宜采用桩基础的建筑，上部竖向构件在满足建筑使用功能的前提下尽量采用大柱网、大的剪力墙间距。 10.5 其他

1) 地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合应按下列规定执行：

a. 按修正后的地基承载力特征值确定基底面积及埋深或按单桩承载力特征

值确定桩数时，应采用极限状态下荷载效应的标准组合。

b. 计算地基变形时，应取正常使用极限状态下的准永久组合，不应计入风

荷载和地震作用。

c. 计算土压力、地基或斜坡的稳定及滑坡推力时，荷载效应取承载能力极

限状态下荷载效应的基本组合。分项系数取1.0。

d. 基础构件设计，应采用承载能力极限状态的基本组合，采用相应的分项

系数。

2) 首层地面推荐的做法：

a. 回填土厚度≥1.5米采用钢筋混凝土梁板，墙下设钢筋混凝土基础梁。 b. 回填土厚度<1.5米或虽为挖方但地表土较为软弱的可采用素混凝土地

面，墙下设钢筋混凝土条形基础。

c. 挖方区地表为老土层采用素混凝土地面，填充墙下设素混凝土条形基础，

- 16 -

院标

如首层层高小于4米的，可采用墙下局部加厚地面的做法。

11、地下室结构设计

12、11.1 地下室结构体系

纯地下室部分一般采用钢筋混凝土框架结构体系。当采用其它结构体系如剪力墙或框架—剪力墙结构体系时，应进行技术经济分析和详细的方案说明。地下室与塔楼合并设计时一般不设转换层，当塔楼因建筑功能要求需要设置结构转换层时可应先论证转换层方案经相关领导审批后方可实施（由于车道等需要局部转换除外）。地下室顶板高差小于1m且长边尺寸不超过150m时一般不设伸缩缝，有利于节省地下室结构的综合造价。一般不超过150m长的超长地下室可根据当地经验设置后浇带、膨胀加强带。当地下室与塔楼合并设计时，为了减少沉降差对结构构件的不利影响，可在塔楼周边设沉降后浇带。当地下室与塔楼差异沉降较大、设置沉降后浇带不能解决问题时应提出处理方案，必要时调整基础方案，以减少差异沉降。

11.2 地下室距离周边建筑物距离

地下室尽量与塔楼合并设计。地下室距离周边建筑物边线的距离，应根据工程实际条件进行综合考虑、优化设计，做到结构安全，经济合理，应尽可能减少基坑支护的费用。距离建筑物边线距离，主要与地质条件、基础型式、地下室底板标高、工程进度以及基坑支护等因素有关。在规划设计时，应配合建筑专业确定经济合理退缩距离。 11.3 地下室结构抗震等级

对于抗震设防区，纯地下室结构抗震等级根据具体情况采用三级或者四级。当地下室与塔楼合并设计时，塔楼和塔楼外的地下室应分别考虑。当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时，塔楼下地下一层的抗震等级按上部结构采用，地下一层以下采用三级或四级；地下室中超出上部塔楼范围且无上部结构部分（《抗规》中叫“相关范围即三跨且不小于20m”以外的地下室），结构抗震等级可根据具体情况采用三级或四级，合理确定建筑抗震等级高低，对工程建设成本控制有利。 12.4 地下室柱网

结构柱网越小，结构构件（主要是梁板）配筋越小，梁高相应较小，但停车效率会降低。因此结构柱网布置应在柱跨和停车效率之间找到最佳平衡点。在方案阶段，应配合建筑专业进行结构柱网布置，一般选择6~8.4m*8.4m经济柱网较

- 17 -

院标

好。结构布置原则：满足建筑使用功能要求，结构经济合理。框架柱尽量设计为偏长柱，柱长方向为车长方向，柱宽不宜小于顶板梁宽。柱净距须满足集团标准车位净距要求。一般按停放3台车设计柱跨。对于边跨，一般停车方式与中间跨垂直，边跨柱网不必与中间跨平齐，应按提高停车效率原则布置边跨柱网。 11.5 地下室梁高

一般情况下，结构梁高越高，梁钢筋含量越少，但地下室层高相应增加，挡土墙、柱高度相应增加，土石方工程量增加，基坑支护费用增加，抗浮设计水头增加，当然，地下室埋深不仅要满足高层结构最低埋深的要求，也不是埋深越浅越好，比如地下室埋深太浅则首层建筑地面总图布置就非常困难。因此应在结构梁高和地下室埋深之间找到一个比价经济合理的平衡点。在方案阶段，应根据结构柱网、建筑功能、是否考虑人防及人防等级、顶板覆土厚度、消防车荷载、抗浮设计、地质条件等因素确定经济合理的梁高，配合建筑专业进行层高设计。 11.6 地下室层高

地下室层高会直接影响：①土石方工程量；②基坑支护投资；③竖向构件如柱、挡土墙工程量；④抗浮设计成本。因此在满足使用功能的前提下，尽量减少地下室的层高，将地下室成本控制在最优。地下室层高应考虑以下因素：①结构梁高；②通风管高度；③喷淋头高度；④车位净高；⑤地面耐磨层（含找坡）高度。地面耐磨层及找坡做法应严格按照集团标准执行,地下室找坡高度（包含耐磨层）不得超过150mm。当地下室面积较大，排水比较复杂时，建议底板结构找坡，以减少找坡厚度，节省土建投资。对于局部设备房，需要较高的净空要求时，应由结构专业解决（顶板局部反梁、减小梁高、局部挖深等措施），不得因为局部设备房净空要求而增加整个地下室的层高。 11.7 地下室结构材料

纯地下室混凝土强度不宜太高，混凝土强度太高，不仅成本增加，而且由于水化热提高、不利于地下室构件的裂缝控制。混凝土强度宜C30，不宜高于C40。当地下室与塔楼合并设置、且塔楼混凝土强度高于C40时，塔楼与纯地下室部分混凝土强度应分别取值。地下室维护结构混凝土应满足抗渗要求。由于微膨胀剂或者聚丙烯等材料市场良莠不齐；一般采用商品混凝土，混凝土中是否按设计要求掺入微膨胀剂或者聚丙烯无法控制；混凝土膨胀或抗裂效果无法量化检测；掺入微膨胀剂等如果养护不当，反而不利于地下室裂缝控制。鉴于以上原因地下室混凝土不建议掺入微膨胀剂或者聚丙烯等类材料。应设置后浇带、加强带，并加强施工养护，以控制地下室裂缝。

地下室构件钢筋强度应按经济合理的原则设计。地下室底板、顶板板钢筋建

- 18 -

院标

议采用HRB335和HRB400钢筋，除底板、顶板外地下室中间层板钢筋可根据荷载、板厚等因素采用HRB400、HRB335钢筋，对于板厚较薄、配筋较小者也可采用HPB300钢筋。地下室梁纵筋建议采用HRB400、HRB335钢筋。柱、挡土墙纵筋采用HRB335钢筋。梁柱箍筋采用HPB300钢筋、HRB335钢筋甚至HRB400钢筋。 11.8 地下室设防水位

地下室抗浮设防水位是影响地下室抗浮设计、底板厚度及配筋的关键因素，抗浮水位提高1米底板水压反力增加10kPa，因此应根据地区水文资料、建筑周边环境等因素确定合理的抗浮水位至关重要。抗浮水位取值过高会增加结构成本，取值过低可能埋下安全隐患。据了解，在广州、长沙地区地下室上浮时有发生。对于山地建筑，应根据现场实际情况确定安全、合理的抗浮水位。当条件许可时可以采用排水措施降低抗浮水位。 11.9 地下室抗浮设计

分整体抗浮设计、局部抗浮设计。当地下室整体重量小于底板总水浮力时地下室须进行整体抗浮设计，地下室须进行整体抗浮设计一般有以下方案：①增加地下室重量抗浮；②采用抗拔桩抗浮；③采用抗拔锚杆抗浮。应根据地下室埋深、设防水位、地质情况、基础型式综合考虑，进行多方案技术经济比较确定最优方案。上部重量与水浮力相差不多时可以采用增加地下室重量的方式进行抗浮设计，相差较大时应选择抗拔桩或者抗拔锚杆等方案。增加地下室重量有两种方式：①增加地下室埋深，在底板上回填石屑等材料；②当条件许可时，可以提高混凝土容重例如铁屑、钢骨混凝土。当采用抗拔锚杆时，锚杆应均布布置，以减少底板厚度和配筋。当然，当地下室抗浮水位高于地下室底板一定高度时即使地下室整体抗浮设计验算足够，仍然还要对地下室底板的结构梁与板进行局部抗浮强度和裂缝控制设计。 11.10 地下室底板结构型式

地下室底板结构型式主要有有梁板式和无梁楼盖式两种，应根据地下室埋深、地质情况、设防水位、基础型式等因素综合比较确定。一般选取无梁楼盖经济合理。对于柱下独立基础或群桩基础应采用无梁楼盖结构型式，利用承台作为无梁楼盖的柱帽，可以充分发挥承台作用。对于设防水位低于底板标高、且无人防要求的地下室，可采用基础加止水板。

底板底钢筋应按通长底筋加支座短筋方式设置。 11.11 地下室顶板结构型式

- 19 -

院标

地下室顶板结构型式主要有无梁楼盖（预应力与非预应力）、有框架梁的大板结构、主次梁板结构（单方向和两个方向次梁）—井字梁或十字梁方案择优选取。应根据顶板柱网、层高要求、荷载等因素进行技术经济比较确定。一般而言成本顺序为：有框架梁的大板结构＞非预应力无梁楼盖＞两个方向次梁梁板结构＞单方向次梁梁板结构，预应力无梁楼盖与单方向次梁梁板结构综合投资基本持平。一般工程建议顶板采用主次梁结构。当采用预应力结构时应进行详细的技术经济分析，并保证工期满足工程进度要求。地下室顶层框架梁面筋应按通长面筋+支座短筋方式配置，应尽可能减少顶板通长面筋的比例，框架梁通长面筋应根据构造及受力要求设置。同理，顶板面筋应按通长面筋+支座短筋方式配置，应尽可能减少顶板通长面筋的比例，顶板通长面筋应根据构造及受力要求设置。以下因素对地下室顶板成本影响较大，在设计中应合理控制。

①覆土厚度。根据公司最新成本控制要求，顶板覆土厚度原则上按800mm设计。在单项设计时应结合建筑、园林等综合考虑，合理考虑，不得简单的按800mm考虑覆土荷载。在种大树区域，应根据园林要求合理确定局部荷载；顶板如果有较大面积广场，建议结合园林要求，适当抬高结构顶板，利用结构顶板作为广场的基底，以减少覆土工程量和结构重量；顶板如果有较大面积水景时，顶板应与水景底板一起设计。

②消防车荷载。由于消防车荷载较大，应与建筑协调尽量减少消防车通道面积。在结构设计中，应只在消防车通道和扑救面范围内考虑消防车荷载。消防车等效静荷载应区分不同的构件分别考虑、设计计算。一般而言，消防车等效静荷载大小顺序如下：墙、柱 < 框架梁 < 次梁 < 板。设计基础时不考虑消防车荷载，另外，消防车等效静荷载应考虑覆土厚度的有利影响。由于消防车是偶然作用，顶板裂缝验算应不包含消防车荷载。

③人防荷载。应根据《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005确定合理的顶板等效静荷载。有人防荷载组合时，分项系数应按规范取值，材料强度相应按规范进行调整。由于人防荷载是偶然作用，顶板裂缝验算应不包含人防荷载。 11.12 地下室挡土墙

地下室挡土墙一般按竖向构件设计，底端与底板刚接，顶端根据顶板厚度考虑为刚接或简支，也可取二者的平均值，局部车道等开口处应按顶端自由设计。挡土墙厚度大于等于300mm时，挡土墙不设壁柱。对于多层地下室应按竖向连续构件设计。挡土墙外侧竖向钢筋应按通长钢筋加支座短筋方式配置。 对于地下水位低于底板标高、无人防设计、底板仅设止水板时，地下室挡土墙应进行水平连续构件和竖向构件两个方案技术经济比较。按水平连续构件设计

- 20 -

院标

时，沿挡土墙设置壁柱，壁柱跨度应根据地下室埋深合理设置。合理控制迎水面和背水面砼裂缝宽度（不超过0.3mm），挡土墙水平分布钢筋应沿竖向分段设置，挡土墙外侧竖向分布钢筋也应沿竖向分段设置（即应按通长钢筋加支座短筋方式配置）有利于节省挡土墙结构造价。

以上观点纯属我个人收集的资料及总结，如有不妥或错误之处欢迎大家多提意见、批评指正。谢谢大家！！

- 21 -

院标

时，沿挡土墙设置壁柱，壁柱跨度应根据地下室埋深合理设置。合理控制迎水面和背水面砼裂缝宽度（不超过0.3mm），挡土墙水平分布钢筋应沿竖向分段设置，挡土墙外侧竖向分布钢筋也应沿竖向分段设置（即应按通长钢筋加支座短筋方式配置）有利于节省挡土墙结构造价。

以上观点纯属我个人收集的资料及总结，如有不妥或错误之处欢迎大家多提意见、批评指正。谢谢大家！！

- 21 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/p49p.html