從一張照片看剪力牆住宅

張利軍

住宅樓就是城鎮居民的家，是普通家庭最貴重的資產，所以住宅樓的關注度高，質量和安全問題的敏感度高。

家是少年兒童成長之所，是老年人頤養天年之地。據衛健委介紹，我國90%的老年人居家養老，只有3%入住養老機構。即使對於青壯年，一天24小時當中，在家的時間也是最長的。我們不能奢望住宅樓像幼兒園、中小學、養老院和醫院那樣，普遍提高抗震設防類別，但從概念方面增加結構的冗餘度和整體穩固性還是應該的，也是能做到的。但現實可能恰恰相反。在追求經濟效益最大化的利益驅動下，過渡控制材料用量，甚至掩耳盜鈴，玩文字遊戲……以至於剪力牆住宅被反覆“最佳化”以後，引起了業內的廣泛憂慮。

近日在網上看到一棟高層建築的照片。中部樓層嚴重破壞，但上部樓層和整體結構巍然屹立，表現出非常好的整體穩固性和抗連續倒坍能力。儘管無法獲得相關資料，但從照片和常規經驗判斷，應該是一棟鋼筋混凝土剪力牆住宅。由此不禁回想起30多年來親歷的高層住宅結構型式的演進歷程。頗有感慨，不吐不快。

照片展示的是偶然作用下的抗連續倒塌能力，與地震作用下的大震不倒是兩碼事，但二者在宏觀概念方面是可以相互借鑑的。所以，下面的敘述可能將二者“混為一談”。先說一些基本概念，再對照檢查當前一些比較普遍的做法。

一、剪力牆的基本概念

剪力牆的特點：

1。剪力牆是片狀結構。承受軸力和自身平面內的剪力、彎矩，平面外不受力。按牆上開洞情況，傳統分類方法剪力牆分為四類：

整體牆、小開口牆、聯肢牆、壁式框架。

開洞最多最大的壁式框架，依然強於框架，介於剪力牆和框架之間。在牆肢與連梁交接部位具有明確的剛域，是壁式框架的主要特徵。也就是說，儘管洞口多且大，但連梁對牆肢依然有較強的約束，可將同一個面內的各牆肢連為整體，而不是鬆鬆散散的多個獨立牆肢。

大家可能看出來了：上述分類中為什麼沒有短肢剪力牆？我的理解是，上述四類牆整體性較好，合稱普通剪力牆。短肢剪力牆整體性差，梁對牆肢的約束很弱，接近一個個獨立的異形截面。短肢剪力牆只有牆肢長厚比的要求，沒有整體剛度的要求，所以短肢牆屬於豎向構件，已不具有傳統意義上剪力牆的特徵，不屬於結構形式。

2。剪力牆洞口頂部的牆有個專有名詞叫連梁。傳統意義的連梁除了起到梁的作用外，還有一個重要作用是把各牆肢連為整體，形成聯肢牆或壁式框架，而不是一個個獨立的牆肢。連梁按跨高比分為：

強連梁：跨高比≤2。5；（引自北京院技術措施）

弱連梁：2。5＜跨高比＜5；

框架樑：跨高比≥5。

《抗規》和《高規》中，對連梁剪壓比的限值要求也是以跨高比2。5為分界線的。

3。普通剪力牆的牆肢以整體彎曲為主，連梁以受剪下為主，剪壓比超限問題比較突出。短肢剪力牆類似於框架柱，或比框架柱更弱，以區域性彎曲和剪下變形為主

二、結構佈置的基本要求

1。剪力牆洞口儘量上下對齊，行成明確的牆肢和連梁。

2。豎向荷載傳遞要簡單直接；各構件受力均衡。

3。豎向構件儘量軸心受力，減小偏心和扭轉。

三、不同時期剪力牆回顧

1。剪力牆拉通対直

高層剪力牆住宅的大規模建設始於90年代。當時電算尚不普及，功能也不發達。但在概念方面有一些很好的原則性要求，比如：

a。 牆的平面佈置儘量拉通対直，形成一片一片的剪力牆；

b。 牆上洞口上下對齊，形成明確的牆肢和連梁。剪力牆整齊、規則；

c。 連梁短且高，對牆肢約束較強。當時輕質砌塊品種比較少，牆面按建築需要開設門窗洞、施工洞外，其他部位基本都是實體牆。從下層門窗洞的上口到上層門窗洞的下口就是連梁高度。所以，除了陽臺門頂連梁外 ，其他連梁基本都是強連梁。

板式樓較易做到拉通對直，塔式樓較難做到，但每個方向至少要有兩道剪力牆拉通対直。下圖比較好地做到了拉通対直，形成近似井字形的平面骨架，再加上每層的整體式樓板，形成一個大箱體，即使區域性牆肢遭到破壞而失效，拉通対直的剪力牆相當於伸臂桁架，整體抗連續倒塌能力是很強的。

下圖Y方向的剪力牆沒有嚴格拉通對直，但三道綠線所示的剪力牆儘管有轉折，但整體性依然很強大。

2。不強求拉通対直，但剪力牆要四面閉合，互為翼牆

剪力牆拉通對直，嚴重影響戶型佈置，很難適應市場需要。隨著電算功能的提高和工程經驗的積累，設計中不再強求剪力牆拉通對直，但平面佈置要四面閉合，儘量避免禿頭牆（無翼牆）和一字牆。實際上相當於一束一束的小筒連為整體。透過層層樓板，連為箱體，整體性依然很強大。

對於設定轉角窗的情況，則要對牆肢和樓板採取加強措施，就是為了加強閉合（下圖摘自北京院技術措施）。

3。大量使用短牆肢（這裡用“短牆肢”，是為了與“短肢牆”區別開）

隨著房地產業的發展，對結構建造成本的控制越來越嚴，將大面積的剪力牆改為填充牆已成為普遍做法，出現了大量下圖所示的牆肢。這種做法的依據是《高規》條文解釋7。1。8條：“對於L形、T形、十字形剪力牆，其各肢的肢長與截面厚度之比的最大值大於4且不大於8時，才劃分為短肢剪力牆”，大量使用短牆肢，卻規避了短肢剪力牆，。

由於牆肢較短，樓面梁佈置變得很複雜，如下圖（為泛指，不指具體工程）：

剪力牆量倒是少了，但樓面梁層層疊疊，非常繁複。按豎向荷載傳遞途徑，出現了5級梁。經5次傳遞，最終傳給樓梯間側面的那根梁，這個戶型的樓面荷載寄託在這一根樑上，可謂千鈞一髮。為了迴避“樓面梁不宜支承在剪力牆連樑上”的規定，所有梁的跨高比均大於5，使得截面不是加大加強，反而故意減小，抗剪能力被人為削弱。

其實這是一個比較規整的戶型，結構佈置並不難。如下圖稍加修改，就會安全合理得多。粗步估算，每平米增加混凝土用量0。018m3。但在當前的市場環境下，就這麼一點點用料，很可能成為設計成敗的關鍵。

4。剪力牆有其名，無其實

下圖是一棟27層的板式住宅，層高2。9米。除紫色橢圓內的連梁為強連梁外，其它梁跨高比均大於5，對牆肢約束很弱。為了更為直觀，下圖第一張未畫出樓面梁。因為是6度區，計算結果均能滿足規範要求。

以X方向為例，除了紫色橢圓內是一道雙肢牆外，其他多數牆肢長度僅為600，按等慣性矩可換算為450x450的柱子。梁高均為370（2900-2400-130=370）。樑柱截面這麼小，還能有剛域嗎？很多梁端為鉸接，且紫線所示均為單跨。最南側這道剪力牆的結構立面如下圖，可以感受一下：這樣的結構名曰剪力牆，實則能比得上普通框架嗎？

5。安危寄予一線

下圖中牆肢均為L形，樓面梁搭了3級。三個角部的L形牆肢，加上樑又那麼弱小，無冗餘度可言，無整體性可言。任何一個牆肢都不容有閃失，可謂安危寄予一線。聯想到目前千家萬戶自作主張的裝修，隨意開牆破洞、改水改電……不禁不寒而慄。

紫色橢圓裡的L形牆承擔了這個戶型的絕大部分重力。但其形心、剪心、軸力作用點均不重合。彎剪扭+開口截面，即使對於理想彈性材料的鋼材，驗算也是非常複雜的。尤其邊角部位，受力更為複雜。即使對於雙軸對稱矩形截面柱，計算方法也是在長期大量試驗基礎上歸納總結出來的。如此大量使用異形截面短肢牆，是否也經過大量實驗深入研究？還是僅憑純理論計算？所以，我們能不能過分依賴計算結果，把傳統結構概念中的每一點利好都用幹用盡，值得思考。

四、對當前剪力牆結構的一些疑問和期望

1。 地震區大量使用異形截面豎向構件，我們對計算結果是不是足夠自信？我們一方面強調概念設計的重要性，一方面卻全交由電腦去算，算成啥樣是啥樣，甚至摳到小數點後幾位。我們對地震烈度的確定、對計算模型的假定有那麼精準和自信嗎？據瞭解，目前對開口截面鋼構件尚無受扭計算方法，我們對異形截面牆肢的驗算足夠充分嗎？另外，鋼結構有板件寬厚比限值，鋼筋混凝土異形截面在壓彎剪扭作用下，如何保證穩定？

2。 框架結構要控制樑柱偏心距，要驗算樑柱節點核心區。短牆肢與框架樑核心區是否也做了驗算？不驗算的話是否有隱患？

3。 是不是計算不超限、規範不突破，就真的萬事大吉了？有沒有削足適履之嫌？

4。 相對於商家的利潤來說，千家萬戶的生命和財產安全才是頭等大事。從結構佈置的概念和構造方面增加冗餘度、加強整體性，佈置備用傳力途徑，才是提高整體穩固性的根本，靠計算無能為力。計算只是一種模擬，儘量接近真實而已，不能精確反應真實情況。

5。 三十多年來，高層住宅在功能品質和居住體驗方面可謂脫胎換骨。但在整體安全性方面，值得反思和研究。

6。 出現上述現象與行業內卷有很大關係。好在現在有了“嚴格落實建設單位工程質量首要責任”的英明政策。下一步，希望消費者像關心得房率一樣關注含鋼率、實牆率；希望專家學者深入研究，提出新的技術指標和要求；希望廣大技術人員堅持原則，守住底線。同心合力，共同堵住這股“沒有最省，只有更省”的狂捲風。