2024年9月30日发(作者：办公室装修设计平面图)
高层住宅大尺度转角窗结构受力分析和
设计要点
摘要：本文主要讨论了房地产行业高层住宅剪力墙结构中大跨度转角飘窗的
设计问题。为了满足住宅户内空间通透性和景观资源利用率的高标准要求，高层
豪宅项目普遍设置大尺度的转角飘窗。设计人员在对大部分设置了转角飘窗的项
目进行结构分析时，更多关注整体指标的情况。然而，随着转角飘窗的悬挑跨度
进一步加大，悬挑梁高度进一步降低，悬挑梁内外跨梁面存在较大高差导致支座
钢筋无法拉通直锚等情况的出现。需要设计人员对大尺度转角窗的局部受力情况
进行全面分析，以确保结构安全和居住品质。本文以下两个方面阐述高层住宅剪
力墙结构中大跨度转角飘窗位置局部受力情况的分析及设计注意事项：1）悬挑
梁柱内弯锚情况。2）较小梁高下的大跨度转角飘窗舒适度情况。
关键词：高层剪力墙结构；大尺度转角窗；悬挑梁柱内弯锚；结构舒适度验
算
随着社会经济水平的不断提升，房地产行业已步入新的发展阶段。在一二线
城市的房地产市场中，改善型住宅逐渐成为主流，客户对产品品质的要求也日益
提高，这主要体现在对建筑平面和立面的多样化、实用化方面。为了满足人们对
住宅户内空间通透性和景观资源利用率的高标准要求，高层豪宅项目普遍选择在
主卧或客厅等位置设置大尺度的转角飘窗。
然而，在结构设计过程中，高层建筑四角的剪力墙作为重要构件，其角部竖
向构件远离刚心，离刚心越远的抗侧力构件对整体扭转刚度的贡献越大。因此，
开设转角窗即在剪力墙角部开洞，对结构的整体效应产生一定程度的不利影响，
削弱了建筑物角部的刚度，导致角部扭转效应增大，结构的周期和位移也随之增
大，同时使角部附近的构件受力更加复杂。
目前，设计人员在对大部分设置了转角飘窗的项目进行结构分析时，更多关
注整体指标的情况。经过多个项目的论证，结构工程师在建筑方案阶段就介入设
计，按照规程规定进行设防烈度下地震作用内力分析，并对转角飘窗对结构的削
弱情况进行评估。同时，采取相应的加强措施，通过对相应单体的多遇地震下墙
肢偏拉、设防地震下墙肢拉应力、罕遇地震弹塑性分析表明，结构的整体指标是
可以满足规程要求的。【1】
随着方案要求的进一步提高，为了追求角部卧室或客厅开间加大，转角飘窗
的悬挑跨度进一步加大；同时，为了追求更极致的视野，飘窗悬挑梁高度进一步
降低；此外，为了提高室内空间的利用率，悬挑梁内外跨梁面存在较大高差，导
致支座钢筋无法拉通直锚。以上问题都给转角飘窗的结构设计带来了很大的困难。
如果没有对局部受力情况进行全面分析，可能会给后续的结构安全和居住品质带
来较大的风险。
本文以保利在佛山的某项目为例，从以下两个方面阐述高层住宅剪力墙结构
中大跨度转角飘窗位置局部受力情况的分析及设计注意事项：
（1）悬挑梁无可以直锚的内跨结构：在设计过程中，需要特别注意悬挑梁
的锚固方式。由于悬挑梁内外跨梁面存在较大高差，无法直接锚固支座钢筋。因
此，需要采取其他有效的锚固措施。
（2）较小梁高下的大跨度转角飘窗舒适度情况：在大跨度转角飘窗的设计
中，除了考虑结构的承载能力外，还需要考虑居住者的舒适度。较小的梁高可能
导致结构出现较大的挠度和较低的自振频率，影响居住体验。
通过对以上两个方面的分析与设计注意事项的总结，可以为后续同类型项目
的转角飘窗结构设计提供参考和借鉴。
一、项目概况
该项目位于南海区桂城街道石肯板块，桂澜路和绿景路交汇处，靠近奇槎板
块，总建筑面积为29.6万㎡，地上24.5万㎡，地下5.1万㎡，共10栋住宅塔
楼，高度100~130m。本次分析楼栋为T3户型：塔楼建筑高度为100m，33F，层
高2.90m。本工程标准层局部户型存在较大悬挑如图1所示，受限于建筑立面要
求，外立面悬双向挑梁跨度2.9~3.3m。
图1
标准层结构局部平面示意
二、悬挑梁高与内跨梁梁高不同的情况
角部户型悬挑梁高与内跨梁梁高不同，具体详图2，且悬挑梁面标高较内跨
梁面高，出现悬挑梁面钢筋无法与内跨梁拉通的情况，悬挑梁面钢筋需要锚入框
架柱内进。由于悬挑梁面标高较高于内侧梁标高，导致悬挑梁钢筋无法贯通至内
侧梁，梁面筋需在框架柱内弯折，其钢筋锚固受力相对于钢筋拉通情况受力差。
同时考虑到位角部双悬挑，结构冗余度略差，所以考虑通过多个模型下的计算和
钢筋构造加强措施来确保结构的安全。
在角部户型中，悬挑梁的高度与内跨梁的高度存在差异，具体详图2。由于
悬挑梁面高于内跨梁面，悬挑梁的钢筋无法贯通至内侧梁，为了解决这个问题，
悬挑梁面的钢筋需要采用弯锚的形式在框架柱内弯折。这种锚固方式相对于钢筋
拉通直锚的情况，受力较差。同时考虑到角部双悬挑的结构冗余度较低，我们需
要考虑通过多个模型的计算分析，以及针对性地加强钢筋构造措施来确保结构的
安全性。
图2 转角飘窗梁高示意
（蓝色梁面标高为H，红色梁面标高为H+0.45m）
（一）计算分析
1、按正常使用截面（内跨梁 200x700，外跨梁 200x1050）设计，配筋结果
如图3a，从分析结果可以看出，悬挑梁的配筋较小，实际施工图配筋时，面筋采
用 4D25，As=1960mm
2
，远大于 1000mm
2
。
2、偏安全考虑，外跨梁按 200x700（内侧梁高）设计，配筋结果如图3b，
从分析结果可以看出，当悬挑梁截面调整为 200x700mm 时，其梁的配筋仍较小，
实际施工图配筋时，面筋采用 4D25，As=1960mm
2
，远大于1100mm
2
。
3、考虑极端情况，角部一端悬挑失效，悬挑荷载传递至另一悬挑端。①左
侧悬挑梁失效情况，配筋结果如图3c。②下侧悬挑梁失效情况，配筋结果如图
3d。从分析结果可以看出，左侧悬挑梁端失效时，下侧悬挑梁计算配筋较失效前
更小，主要是因为地震工况下的弯矩基本变为0。当悬挑梁截面调整为
200x700mm时，其梁的配筋仍较小，实际施工图配筋时，面筋采用4D25，
As=1960mm
2
，远大于500mm
2
；下侧悬挑梁端失效时结果相似，即当悬挑梁截面调
整为200x700mm时，其梁的配筋仍较小，实际施工图配筋时，面筋采用4D25，
As=1960mm
2
，远大于 800mm
2
。
图3a 正常截面 图3b 偏安全
考虑截面
图3c 左侧悬挑梁失效 图3d 下侧悬
挑梁失效
综上分析对比来看，实配4D25 As=1960mm
2
，远大于各种不利情况下的计算
结果。安全余量在1980/1100=80%以上，结构具有较大的安全储备。
（二）悬挑梁钢筋锚固段分析
考虑到悬挑梁钢筋的直段的锚固长度不足，需要根据图集要求进行弯折，结
合国标图集和国外规范锚固长度滑移验算，假定柱宽600mm进行悬挑梁钢筋锚固
段分析：
根据22G101 国标图集关于悬挑梁钢筋锚固构造要求（图4），按25mm钢筋
直径，直锚段长度0.4l
ab
=0.4*35*25=350mm，柱宽600mm扣除保护层厚度 25mm，
实际直锚段富余量约为（600-25）/350=1.64 倍。
综上所述，对于悬挑梁高与内跨梁梁高不同的情况本文建议：
（1）悬挑梁的构造锚固长度要求按国标图集22G101的构造要求（直锚固段
大于0.4L
ab
）。
（2）悬挑梁配筋可以考虑适当加强。
（3）悬挑方向的框架柱建议按600mm考虑。
三、较小梁高下的大跨度转角飘窗舒适度分析
该项目主卧大转角飘窗悬臂梁原截面为1050~1250mm，由于佛山实行面积新
规，建设单位将悬挑梁截面高度调整为750mm，需在满足承载力和挠度的前提下，
进行舒适度分析。选取典型标准层舒适度计算模型如下图5所示。
图5 舒适度考察位置
（一）悬挑楼盖行走舒适度分析
楼盖舒适度分析依据《建筑楼盖结构振动舒适度技术规范》JGJ/T 441-
2019（以下简称舒适度规范），考虑本工程为住宅，楼面有效均布活荷载按规范
3.2.3条0.30kN/m2考虑(恒载按1.2kN/m2)，根据该规范3.1.3条，舒适度计算
时，钢筋混凝土楼盖的混凝土弹性模量按现行国家标准《混凝土结构设计规范》
GB50010的规定数值放大1.20倍。
根据舒适度规范5.1.1条：行走激励为主的楼盖结构可按单人行走激励计算
楼盖的振动响应；5.1.2条：对于布置规则、质量分布均匀和边界条件简单的楼
盖结构，可将楼盖简化为单自由度体系，仅考虑楼盖的第一阶竖向自振频率，计
算行走激励下楼盖最不利振动点的峰值加速度。
行走激励的荷载则执行《舒适度舒规》第5章相关规定，在所分析结构不利
振动点(为该阶振型最大振动位置处)施加一定持续时间的行走激励，计算该观察
点的最大振动峰值加速度。计算时结构阻尼比取0.05。行走荷载如下所示，分析
时荷载时长不低于15s。
计算可得，悬挑梁截面取300*750mm时，第一阶竖向振动固有频率为9.27Hz，
根据计算的荷载频率范围，悬挑梁第一阶竖向自振频率f
1
/3大于2.2Hz，则行走
激励荷载频率采用2.2Hz，曲线如图6所示。在最不利点加载行走荷载，计算得
到的最不利点在2.2Hz行走荷载作用下的竖向振动加速度为0.0822m/s
2
，如图7
所示。
根据《舒适度规范》5.3.4条，经过有限元计算后提取最不利点的峰值加速
度，取其0.5倍进行舒适度判断，则在人行走荷载激励作用下，最大竖向振动加
速度为a
max
/2<0.05 m/ s
2
，满足规范对竖向舒适度的要求。
图6 行走荷载曲线 图7 竖向振动
加速度
（二）悬挑楼盖有节奏运动（跳跃）舒适度分析
楼盖舒适度分析依据简称《舒适度规范》，楼面有效均布活荷载按规范
3.2.3条0.20kN/m2考虑(恒载调整为按1.0kN/m2)，其余参数同上一节，有节奏
运动时程函数按《舒适度规范》6.2.2节确定，其中有节奏人群均布荷载Q
p
取健
身操、室内体育活动中的较大值0.20kN/m2，同时补充验算单人集中荷载作用下
Qp=0.85kN（单人重量85kg）情况下的楼盖舒适度。根据计算的荷载频率范围，
悬挑梁第一阶竖向自振频率f
1
/3大于2.75Hz，所以有节奏运动激励荷载频率应
采用2.75Hz，曲线如图8所示。在最不利点加载有节奏运动荷载，计算得到的最
不利点在2.75Hz有节奏运动荷载作用下的竖向振动加速度为0.0798m/s
2
，如图9
所示。
图8 行走荷载曲线 图9 竖向振动
加速度
根据《舒适度规范》5.3.4条，经过有限元计算后提取最不利点的峰值加速
度，取其0.5倍进行舒适度判断，则在有节奏运动荷载激励作用下，最大竖向振
动加速度为a
max
/2=0.07981/2=0.04 <0.05 m/ s
2
，满足规范对竖向舒适度的要求。
综上所述：梁截面为300*750时，转角窗部位的舒适度复核均满足要求。
结语：
综上所述，经过对高层剪力墙结构的大尺度转角窗薄弱位置局部受力分析，
本文建议采用以下加强措施：
（1）悬挑梁的构造锚固长度要求按国标图集22G101的构造要求，确保直锚
固段大于0.4Lab，现场做好施工交底，确保柱内弯锚尺寸满足要求。
（2）悬挑梁配筋采用多个计算假设进行复核，采用包络设计的方式考虑适
当加强，确保悬挑梁承载力和挠度满足规范要求。
（3）为确保直锚段距离，以及竖向构件的整体刚度，悬挑方向的框架柱建
议按600mm考虑，剪力墙肢也不宜小于600mm。
（4）悬挑跨度3500时，悬臂梁高度采用750mm可满足舒适度要求，梁截面
建议不小于300*750；当悬臂长度在4000时，悬臂梁高度750时舒适度不满足要
求，需进行加高。梁高建议不小于1050，如采用200~250*1050。
参考文献：
[1] 郑震云，戴云景. 某高宽比大于4且带有转角飘窗的装配式剪力墙结构
设计[J]. 2022年工业建筑学术交流会论文集（中册）,2022-10-14:84-87+232.
[2] 李慧琛. 某高层住宅设计中的常遇问题[J]. 山西建
筑,2012,38(13):57-58.
[3] 李娜. 浅谈高层结构转角窗设计[J]. 门窗. 2012(07):136+141.
[4] 刘燕超. 剪力墙结构中角窗设置对局部应力的影响和加强方法[J]. 沈
阳建筑大学硕士论文.2018年第07期:页数79.
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