鋼筋混凝土抗震墻的設(shè)計(jì)體會(huì)

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摘要：本文針對(duì)目前應(yīng)用廣泛的剪力墻結(jié)構(gòu)，分析對(duì)比新、舊規(guī)范對(duì)剪力墻的具體要求，結(jié)合規(guī)范與工程實(shí)際，總結(jié)了自己的設(shè)計(jì)體會(huì)和一些在設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題。

  關(guān)鍵詞：抗震墻軸壓比彎曲變形抗震墻廣泛用于多層和高層鋼筋混凝土房屋，規(guī)范規(guī)定的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋中,除框架結(jié)構(gòu)外，其余幾種結(jié)構(gòu)體系均與剪力墻有關(guān)，所以有必要對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)作一個(gè)重點(diǎn)研究。在受力方面，因?yàn)榧袅Φ膭偠却?，容易滿(mǎn)足小震作用下結(jié)構(gòu)尤其是高層結(jié)構(gòu)的位移限值。在地震作用下，其變形小，破壞程度低，可以設(shè)計(jì)成延性抗震墻，大震時(shí)通過(guò)連梁和墻肢底部的塑性鉸范圍內(nèi)的塑性變形，耗散地震能量，在與其他結(jié)構(gòu)共同工作的同時(shí)，能吸收大部分的能量，降低其他結(jié)構(gòu)的抗震要求，在設(shè)防較高的地區(qū)（8度及區(qū)以上地區(qū)）優(yōu)點(diǎn)更為突出?？拐饓τ蓧χ瓦B梁兩部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循強(qiáng)墻弱梁、強(qiáng)剪若彎的原則。即連梁的屈服先于墻肢，連梁和墻肢均應(yīng)為彎曲屈服。與舊規(guī)范相比，新規(guī)范在剪力墻抗震設(shè)計(jì)特別是在抗震構(gòu)造方面有比較大的變化。主要包括：（1）底部加強(qiáng)區(qū)高度的變化；（2）墻肢組合截面的彎矩、剪力設(shè)計(jì)值和連梁組合的設(shè)計(jì)值；（3）分布鋼筋的最小配筋率；（4）增加了剪力墻的軸壓比的限值；（5）將邊緣構(gòu)件分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件；兩種邊緣構(gòu)件的構(gòu)造不同，加強(qiáng)了應(yīng)加強(qiáng)的部位，放松了可放松的部位，使抗震墻的設(shè)計(jì)更具合理性；（6）新規(guī)范取消了舊規(guī)范的“弱連梁”和“小墻肢”的術(shù)語(yǔ)，代之以“跨高比”和墻肢長(zhǎng)度和厚度的比值，應(yīng)當(dāng)說(shuō)在概念上是沒(méi)有區(qū)別，但89規(guī)范雖然對(duì)“弱連梁”作了規(guī)定，但在設(shè)計(jì)中難以確定什么是弱連梁。在進(jìn)行抗震墻設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下的要求：1、抗震墻的布置要求：作為主要的抗側(cè)力構(gòu)件，合理的布置是構(gòu)建良好抗震性能的基礎(chǔ)。應(yīng)遵循“八字方針”即“對(duì)稱(chēng)、均勻、周邊、連續(xù)”外，還須注意：（1）將長(zhǎng)墻分成墻段：對(duì)于抗震墻結(jié)構(gòu)和部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)，若內(nèi)縱墻很長(zhǎng)，且連梁的跨高比小、剛度大，則墻的整體性好，在水平地震作用下，墻的剪切變形較大，墻肢的破壞高度可能超過(guò)底部加強(qiáng)部位的高度，新規(guī)范規(guī)定將長(zhǎng)墻分成墻段，使墻的高寬比大于2。墻段由墻肢和連梁組成。舊規(guī)范也有相同的規(guī)定。二者的區(qū)別在于連梁。舊規(guī)范為弱連梁，而新規(guī)范為跨高比不小于6的連梁，其目的是：設(shè)置剛度和承載力較小的連梁，在地震作用下可能先破壞，使墻段成為抗側(cè)力單元，且墻段以彎曲變形為主。（2）避免墻肢長(zhǎng)度突變：抗震墻和部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的墻肢的截面長(zhǎng)度，沿高度不宜有突變，當(dāng)抗震墻的洞口比較大時(shí)，以及一、二級(jí)抗震墻的底部加強(qiáng)區(qū)，不宜有錯(cuò)洞布置的剪力墻。2、框支層墻體的布置要求：（1）對(duì)框支層剛度的要求：部分框支的抗震墻結(jié)構(gòu)的框支層，抗震墻減少，側(cè)向剛度降低，在地震作用時(shí)有可能將變形集中在框支層，框支層是使結(jié)構(gòu)具有良好抗震性能的關(guān)鍵部位。對(duì)于矩形平面的部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)，為避免框支層成為薄弱層或軟弱層，新規(guī)范第規(guī)定：框支層的側(cè)向剛度不應(yīng)小于上一層非框支層側(cè)向剛度的50％（應(yīng)該說(shuō)規(guī)范的要求并不過(guò)分，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免這種對(duì)抗震極為不利的結(jié)構(gòu)形式。與建筑師一起努力，為建造牢固的建筑產(chǎn)品而共同奮斗）。新規(guī)范取消了舊規(guī)范對(duì)框支層落地剪力墻數(shù)量的規(guī)定，從設(shè)計(jì)上講比原規(guī)范抽象但卻更加合理，所以我建議：在平面布置時(shí)可以借用原規(guī)范的數(shù)量控制作為直觀的手段，然后進(jìn)行量化計(jì)算。（2）框支墻落地的間距不宜過(guò)大：框支層的水平地震剪力主要由落地剪力墻承擔(dān)，作用在緊鄰框支層的上一層非落地剪力墻的水平力亦通過(guò)框支層樓板傳到落地墻，為保證樓板有足夠大的平面內(nèi)剛度（傳遞水平力），新規(guī)范規(guī)定：落地墻的最大水平間距不宜大于24米，取消了原“四開(kāi)間”的含糊概念。另外，新舊規(guī)范均對(duì)框支層樓板提出了具體的特殊規(guī)定（詳見(jiàn)附錄），希望能引起設(shè)計(jì)者的高度重視。（3）部分落地墻宜設(shè)計(jì)成筒體，以增加抗扭剛度和抗側(cè)剛度。此條在實(shí)踐中似較難作到，但須與建筑專(zhuān)業(yè)很好協(xié)調(diào)的話(huà)，相信一定會(huì)有很明顯的效果。3、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻布置要求：框架-抗震墻結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中運(yùn)用最多（對(duì)高層而言）。布置要點(diǎn)是：位置和數(shù)量，抗震墻的數(shù)量以滿(mǎn)足剛度即滿(mǎn)足層間位移限值為宜，位置相對(duì)靈活，但應(yīng)符合規(guī)范相關(guān)的具體規(guī)定。（1）沿房屋高度，抗震墻宜連續(xù)布置，宜全長(zhǎng)貫通，避免切斷，且洞口宜上下對(duì)齊，避免墻肢長(zhǎng)度的突變。對(duì)外墻而言較容易作到，這與上述的“八字方針”相統(tǒng)一，內(nèi)墻有時(shí)相對(duì)較困難。（2）不宜開(kāi)大洞口，避免削弱抗震墻的剛度。雖然取消了舊規(guī)范對(duì)洞口面積的限值的規(guī)定，但在實(shí)際中對(duì)此條規(guī)定較難掌握，由此引起的爭(zhēng)執(zhí)亦屢見(jiàn)不鮮。（3）洞邊距柱端（指距柱內(nèi)側(cè)）不小于300㎜，以保證柱作為邊緣構(gòu)件的作用和約束邊緣構(gòu)件的長(zhǎng)度。（4）雙向抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)形式。且縱橫墻宜相連，使彼此成為有翼緣的剪力墻，不但可以增加剛度，同時(shí)還能有效地提高塑性變形的能力。（5）對(duì)于較長(zhǎng)的房屋，不宜在房屋的端部設(shè)剪力墻，以避免溫度應(yīng)力對(duì)剪力墻的不利影響。（6）對(duì)于一、二級(jí)抗震墻，其連梁的跨高比不宜大于5。且高度不小于400㎜。連梁有較大的剛度，可保證墻體的整體性能良好并能增大耗能能力。（7）柱中線與梁、墻中線不宜大于柱寬的1/4，以減少地震作用對(duì)柱的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。否則應(yīng)通過(guò)加水平腋的方法或者加強(qiáng)柱內(nèi)配箍率等方法加以彌補(bǔ)。4、抗震墻及連梁的截面尺寸的有關(guān)規(guī)定：新老規(guī)范基本相似，但具體數(shù)值并不相同。主要包括：截面尺寸、最大剪壓比、最小墻體厚度等。（1）最大剪壓比限值：對(duì)剪跨比大于2的剪力墻和跨高比大于2.5的連梁，剪壓比不應(yīng)大于0.2；剪跨比小于2的剪力墻和跨高比小于2.5的連梁，剪壓比不大于0.15。原因是：剪跨比小的墻和跨高比小的連梁其剪切變形較大，甚至以剪切變形為主，故對(duì)剪壓比的要求應(yīng)更嚴(yán)格一些。實(shí)驗(yàn)表明：剪壓比超過(guò)一定值時(shí)，將過(guò)早出現(xiàn)斜向裂縫,增加水平筋和箍筋的方法沒(méi)有作用，在箍筋水平筋未屈服前混凝土即已在剪壓的共同作用下破碎。合理的方法是：加大混凝土強(qiáng)度等級(jí)，加厚墻梁或加長(zhǎng)墻的長(zhǎng)度，但不宜加高梁的高度。在計(jì)算墻肢的剪跨比時(shí)彎矩和剪力均取地震作用下的效應(yīng)組合的計(jì)算值，當(dāng)樓層上下端計(jì)算彎矩不同時(shí)，取較大值。（2）抗震墻的最小厚度：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的底部加強(qiáng)區(qū)不小于200㎜且不小于層高的1/16；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的其他部位不小于160㎜且不小于層高的1/20；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的墻的周邊應(yīng)設(shè)置梁或暗梁與端柱組成邊框。其他結(jié)構(gòu)的一、二級(jí)不小于160㎜且不小于層高的1/20（其他結(jié)構(gòu)的三、四級(jí)不小于140㎜且不小于層高的1/25）；其他結(jié)構(gòu)的一、二級(jí)底部加強(qiáng)區(qū)不小于200㎜且不小于層高的1/16（無(wú)端柱或翼墻時(shí)不小于層高的1/12）。新規(guī)范對(duì)二級(jí)剪力墻的厚度要求比原規(guī)范嚴(yán)格；增加了四級(jí)抗震等級(jí)下剪力墻的厚度和一、二級(jí)抗震墻底部加強(qiáng)區(qū)的墻厚的要求。5、墻的水平分布筋起抗剪作用，以防止墻體在斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪切破壞，同時(shí)起到抵抗溫度應(yīng)力防止砼出現(xiàn)裂縫的作用。設(shè)計(jì)中當(dāng)建筑物較高較長(zhǎng)或框剪結(jié)構(gòu)時(shí)配筋宜適當(dāng)增加，特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當(dāng)增加。墻的豎向鋼筋主要起抗彎作用。在一些多層、低高層剪力墻中電算結(jié)果多為構(gòu)造配筋；但配筋時(shí)所取的配筋率有人往往扣除了約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件中的鋼筋，筆者認(rèn)為豎向最小配筋率應(yīng)該包括邊緣構(gòu)件中的鋼筋，墻肢的豎向配筋原則也應(yīng)該盡量將鋼筋布置在墻端部邊緣區(qū)并保證鋼筋間距≤300mm，也應(yīng)該注意防止豎筋過(guò)多使墻的抗彎強(qiáng)度大于抗剪強(qiáng)度，對(duì)抗震不利。