鋼筋混凝土抗震墻的設(shè)計體會

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摘要：本文針對目前應(yīng)用廣泛的剪力墻結(jié)構(gòu)，分析對比新、舊規(guī)范對剪力墻的具體要求，結(jié)合規(guī)范與工程實際，總結(jié)了自己的設(shè)計體會和一些在設(shè)計中需要注意的問題。

  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)，所以有必要對剪力墻結(jié)構(gòu)作一個重點研究。在受力方面，因為剪力墻的剛度大，容易滿足小震作用下結(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)共同工作的同時，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)點更為突出。抗震墻由墻肢和連梁兩部分組成。設(shè)計時應(yīng)遵循強墻弱梁、強剪若彎的原則。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）底部加強區(qū)高度的變化；（2）墻肢組合截面的彎矩、剪力設(shè)計值和連梁組合的設(shè)計值；（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，加強了應(yīng)加強的部位，放松了可放松的部位，使抗震墻的設(shè)計更具合理性；（6）新規(guī)范取消了舊規(guī)范的“弱連梁”和“小墻肢”的術(shù)語，代之以“跨高比”和墻肢長度和厚度的比值，應(yīng)當(dāng)說在概念上是沒有區(qū)別，但89規(guī)范雖然對“弱連梁”作了規(guī)定，但在設(shè)計中難以確定什么是弱連梁。在進行抗震墻設(shè)計時應(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“對稱、均勻、周邊、連續(xù)”外，還須注意：（1）將長墻分成墻段：對于抗震墻結(jié)構(gòu)和部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)，若內(nèi)縱墻很長，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底部加強部位的高度，新規(guī)范規(guī)定將長墻分成墻段，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)的墻肢的截面長度，沿高度不宜有突變，當(dāng)抗震墻的洞口比較大時，以及一、二級抗震墻的底部加強區(qū)，不宜有錯洞布置的剪力墻。2、框支層墻體的布置要求：（1）對框支層剛度的要求：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)該說規(guī)范的要求并不過分，設(shè)計時應(yīng)盡量避免這種對抗震極為不利的結(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)范對框支層落地剪力墻數(shù)量的規(guī)定，從設(shè)計上講比原規(guī)范抽象但卻更加合理，所以我建議：在平面布置時可以借用原規(guī)范的數(shù)量控制作為直觀的手段，然后進行量化計算。（2）框支墻落地的間距不宜過大：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“四開間”的含糊概念。另外，新舊規(guī)范均對框支層樓板提出了具體的特殊規(guī)定（詳見附錄），希望能引起設(shè)計者的高度重視。（3）部分落地墻宜設(shè)計成筒體，以增加抗扭剛度和抗側(cè)剛度。此條在實踐中似較難作到，但須與建筑專業(yè)很好協(xié)調(diào)的話，相信一定會有很明顯的效果。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)在實際工程中運用最多（對高層而言）。布置要點是：位置和數(shù)量，抗震墻的數(shù)量以滿足剛度即滿足層間位移限值為宜，位置相對靈活，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，宜全長貫通，避免切斷，且洞口宜上下對齊，避免墻肢長度的突變。對外墻而言較容易作到，這與上述的“八字方針”相統(tǒng)一，內(nèi)墻有時相對較困難。（2）不宜開大洞口，避免削弱抗震墻的剛度。雖然取消了舊規(guī)范對洞口面積的限值的規(guī)定，但在實際中對此條規(guī)定較難掌握，由此引起的爭執(zhí)亦屢見不鮮。（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，同時還能有效地提高塑性變形的能力。（5）對于較長的房屋，不宜在房屋的端部設(shè)剪力墻，以避免溫度應(yīng)力對剪力墻的不利影響。（6）對于一、二級抗震墻，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，以減少地震作用對柱的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。否則應(yīng)通過加水平腋的方法或者加強柱內(nèi)配箍率等方法加以彌補。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，故對剪壓比的要求應(yīng)更嚴(yán)格一些。實驗表明：剪壓比超過一定值時，將過早出現(xiàn)斜向裂縫,增加水平筋和箍筋的方法沒有作用，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：加大混凝土強度等級，加厚墻梁或加長墻的長度，但不宜加高梁的高度。在計算墻肢的剪跨比時彎矩和剪力均取地震作用下的效應(yīng)組合的計算值，當(dāng)樓層上下端計算彎矩不同時，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、二級不小于160㎜且不小于層高的1/20（其他結(jié)構(gòu)的三、四級不小于140㎜且不小于層高的1/25）；其他結(jié)構(gòu)的一、二級底部加強區(qū)不小于200㎜且不小于層高的1/16（無端柱或翼墻時不小于層高的1/12）。新規(guī)范對二級剪力墻的厚度要求比原規(guī)范嚴(yán)格；增加了四級抗震等級下剪力墻的厚度和一、二級抗震墻底部加強區(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，同時起到抵抗溫度應(yīng)力防止砼出現(xiàn)裂縫的作用。設(shè)計中當(dāng)建筑物較高較長或框剪結(jié)構(gòu)時配筋宜適當(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)該注意防止豎筋過多使墻的抗彎強度大于抗剪強度，對抗震不利。