趙 衛(wèi)

[摘 要]在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,盡管現(xiàn)行規(guī)范給出了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的若干條款,但規(guī)范不可能面面俱到,文章就實際設(shè)計中遇到的一些問題及體會進(jìn)行討論。

[關(guān)鍵詞]剪力墻 結(jié)構(gòu)設(shè)計 抗震

一、剪力墻的特點

剪力墻剛度大,易滿足地震或風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)尤其是高層結(jié)構(gòu)的位移限制。在地震作用下,其變形小、破壞程度低,可以設(shè)計成延性抗震墻,大震時通過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)共同工作時,能吸收大部分的能量,提高結(jié)構(gòu)受力能力,降低對其他結(jié)構(gòu)的抗震要求。在抗震設(shè)防要求較高的地區(qū)(8度及8度以上),其抗震優(yōu)點更為突出。

二、剪力墻的布置

(一)抗震墻結(jié)構(gòu)和部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)

剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置;抗震設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則,剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不宜過大。

較長的抗震墻宜開設(shè)洞口,將其分成長度較均勻的若干墻段,墻段之間宜采用弱連梁連接,每個獨立墻段的總高度與截面高度之比不應(yīng)小于3,墻肢截面高度不宜大于8m,墻肢長度沿結(jié)構(gòu)全高不宜有突變。剪力墻洞口宜上下對齊、成列布置,形成明確的墻肢和連梁。應(yīng)避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設(shè)置?？拐鸬燃墳橐弧⒍?、三級的剪力墻底部加強(qiáng)部位不宜采用錯洞墻,所有部位均不宜采用疊合錯洞墻。

(二)框架抗震墻結(jié)構(gòu)

抗震墻應(yīng)貫通房屋全高,且橫向與縱向的抗震墻應(yīng)相連?？拐饓?yīng)設(shè)置在墻面不需要開大洞的位置。房屋較長時,剛度較大的縱向抗震墻不應(yīng)設(shè)置在房屋的端開間?？拐饓Χ纯趹?yīng)上下對齊洞邊距端柱不應(yīng)小于300mm。

三、剪力墻的設(shè)計

(一)剪力墻的厚度

抗震設(shè)計時,剪力墻厚度不應(yīng)小于抗震規(guī)范的要求。目前在很多民用項目中,普遍存在由于使用功能需要而墻厚不滿足要求的情況。當(dāng)墻厚不能滿足上述要求時,應(yīng)驗算墻體的穩(wěn)定。

(二)底部加強(qiáng)部位

抗震設(shè)計時,一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部兩層二者的較大值,當(dāng)剪力墻高度超過150m時,其底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/10;底部帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu),其剪力墻底部加強(qiáng)部位的高度可取框支層加上框支層以上兩層的高度及墻肢總高度的1/8二者的較大值。

(三)剪力墻的設(shè)計原則

剪力墻的墻肢長度不大于墻厚的3倍時,應(yīng)按照柱的要求進(jìn)行設(shè)計,箍筋應(yīng)全高加密。剪力墻開洞形成的連梁,當(dāng)跨高比小于5時,按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中相關(guān)規(guī)定設(shè)計,當(dāng)跨高比不小于5時,宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計。

應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩。當(dāng)剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁相連時,應(yīng)至少采取以下措施中的一個措施,以減小梁端部彎矩對墻的不利影響:(1)沿梁軸線方向設(shè)置與梁相連的剪力墻或墻肢,抵抗該墻肢平面外彎矩;(2)當(dāng)上述不能滿足時,應(yīng)在墻與梁相交處設(shè)置暗柱,暗柱寬度可取梁寬+2倍墻厚,并宜按計算確定配筋。此時,梁端可按簡支考慮;(3)剪力墻內(nèi)設(shè)置型鋼。不宜將樓面梁支承在剪力墻之間的連梁上。一級和二級抗震墻,底部加強(qiáng)部位在重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比,一級(9度)時不宜超過0.4,一級(7度、8度)時不宜超過0.5,二級不宜超過0.6。

(四)剪力墻的配筋

剪力墻厚度大于140mm時,豎向和橫向分布鋼筋應(yīng)雙排布置厚度在400mm-700mm之間時,宜采用三排配筋;厚度大于700mm時,則采用四排配筋,受力鋼筋可均勻分布成數(shù)排。一般剪力墻豎向和水平分布筋的配筋率,一、二、三、四級抗震設(shè)計和非抗震設(shè)計時均不應(yīng)小于0.20%,分布筋間距均不應(yīng)大于300mm,直徑均不應(yīng)小于8mm。部分框支剪力墻結(jié)構(gòu),剪力墻底部加強(qiáng)部位墻體的豎向和水平分布筋的配筋率,抗震設(shè)計時均不應(yīng)小于0.3%,非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于0.25%?？拐鹪O(shè)計時鋼筋間距不應(yīng)大于200mm,直徑不應(yīng)小于8mm。房屋頂層剪力墻以及長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻、端開間的縱向剪力墻、端山墻的豎向和水平分布筋的配筋率不應(yīng)小于0.25%,鋼筋間距不應(yīng)大于200mm。

(五)連梁設(shè)計

連梁配筋應(yīng)滿足一般框架梁的要求。抗震設(shè)計時,連梁箍筋應(yīng)按照框架梁梁端加密區(qū)箍筋的構(gòu)造要求采用,非抗震設(shè)計時,沿連梁全長的箍筋直徑不應(yīng)小于6mm,間距不應(yīng)大于150mm。頂層連梁縱向鋼筋伸入墻體的長度范圍內(nèi),應(yīng)配置間距不大于150mm的構(gòu)造箍筋,箍筋直徑應(yīng)與該連梁的箍筋直徑相同。墻體水平分布鋼筋應(yīng)作為連梁的腰筋在連梁范圍內(nèi)拉通連續(xù)配置。當(dāng)連梁截面高度大于700mm時,其兩側(cè)沿梁高范圍設(shè)置的縱向構(gòu)造鋼筋腰筋的直徑不應(yīng)小于10mm,間距不應(yīng)大于200mm,對跨高比不大于2.5的連梁,梁兩側(cè)的縱向構(gòu)造鋼筋腰筋的面積配筋率不應(yīng)小于0.3%。剪力墻結(jié)構(gòu)計算時,可考慮連梁剛度折減但折減系數(shù)不宜小于0.5,當(dāng)連梁內(nèi)力由風(fēng)荷載控制時及跨高比不小于5的連梁其剛度不宜折減。

在剪力墻結(jié)構(gòu)特別是高層剪力墻結(jié)構(gòu)計算時,連梁對剪切變形非常敏感,在很多情況下計算時經(jīng)常出現(xiàn)超筋現(xiàn)象,此時,可以采用以下方法進(jìn)行調(diào)整:(1)減小連梁截面高度;(2)抗震設(shè)計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進(jìn)行塑性調(diào)幅,以降低其剪力設(shè)計值;(3)當(dāng)連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時,可考慮在大震作用下該連梁不參與工作,按獨立墻肢進(jìn)行第二次多遇地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,墻肢應(yīng)按兩次計算所得的較大內(nèi)力進(jìn)行配筋設(shè)計。

(六)邊緣構(gòu)件設(shè)計

剪力墻邊緣構(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)件的設(shè)計方法不同,加強(qiáng)了應(yīng)加強(qiáng)的部位,放松了可放松的部位,使剪力墻的設(shè)計更具合理性。剪力墻的約束邊緣構(gòu)件包括暗柱、端柱和翼墻。約束邊緣構(gòu)件沿墻肢方向的長度和箍筋配箍特征值應(yīng)符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的要求?？v向鋼筋的配筋范圍不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的陰影面積,其縱向鋼筋最小截面面積,一、二級抗震設(shè)計時分別不小于陰影面積的1.2%和1.0%并分別不應(yīng)小于6￠16和6￠14。約束邊緣構(gòu)件中陰影部分約束鋼筋配置方法有兩種:(1)陰影部分的約束鋼筋以箍筋為主,箍筋的長邊不宜大于短邊的3倍,相鄰兩個箍筋宜互相搭接,搭接長度為1/3箍筋長邊的長度,其他鋼筋可用拉筋補(bǔ)齊,但拉筋端部應(yīng)做135度彎鉤鉤住豎向與水平筋,彎鉤端部平直段長度不小于10d。(2)陰影部分的約束鋼筋也可采用箍筋與墻體水平筋共同工作的方法,即利用有可靠錨固的水平分布筋作為部分約束邊緣的箍筋,在豎向水平筋間隔內(nèi)另增設(shè)上述方法一的相互搭接的箍筋,當(dāng)利用墻體水平分布筋作為約束箍筋時,水平筋之間應(yīng)增設(shè)拉筋,拉筋端部應(yīng)做135度彎鉤鉤住豎向與水平筋,彎鉤端部平直段長度不小于10d。剪力墻的構(gòu)造邊緣構(gòu)件的縱向鋼筋應(yīng)滿足受彎承載力要求,且不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的最小要求。通過對以上各條問題的了解和熟悉,即可基本掌握剪力墻的設(shè)計方法。

參考文獻(xiàn)

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[2]王和平。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析探討[J]四川建材,2008.5