鋼筋混凝土抗震墻設(shè)計(jì)的體會(huì)

【摘 要】抗震墻廣泛用于多層和高層鋼筋混凝土房屋，2001規(guī)范規(guī)定的7種現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋中，除框架結(jié)構(gòu)外，其余6種結(jié)構(gòu)體系均與剪力墻有關(guān)，所以有必要重點(diǎn)對剪力墻結(jié)構(gòu)作一個(gè)重點(diǎn)研究.

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震墻

一、引言

在受力方面，因?yàn)榧袅Φ膭偠却螅菀诐M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度區(qū)及以上地區(qū)）優(yōu)點(diǎn)更為突出。

抗震墻由墻肢和連梁兩部分組成。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89規(guī)范相比，2001規(guī)范在剪力墻抗震設(shè)計(jì)特別在抗震構(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；

5.2001規(guī)范取消了89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(jì)中難以確定什么是弱連梁。

二、抗震墻設(shè)計(jì)的一般要求

1. 抗震墻的布置原則： 作為主要的抗側(cè)力構(gòu)件，合理地布置是構(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：

a.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(qiáng)部位的高度，2001規(guī)范規(guī)定（6.1.9.1）將將長墻分成墻段，使墻的高寬比大于2。墻段由墻肢和連梁組成。89規(guī)范也有相同的規(guī)定（第6.1.13條）區(qū)別在于：連梁。89規(guī)范為弱連梁2001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、屈服。使墻段成為抗側(cè)力單元，且墻段以彎曲變形為主。

b. 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(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：

a. 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(shí)有可能變形集中在框支層?？蛑邮鞘菇Y(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層的抗震墻結(jié)構(gòu)為避免框支層成為薄弱層或軟弱層，2001規(guī)范第6.1.9.3條規(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(jì)時(shí)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)范取消了原89規(guī)范對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。

c. 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）2001規(guī)范規(guī)定：落地墻的最大水平間距不宜大于24米（第6.1.9.3條）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（附錄E.1）希望能引起設(shè)計(jì)者的高度重視。

d. 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，但須與建筑專業(yè)很好協(xié)調(diào)的話，相信效果一定會(huì)很明顯。

3.框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻的布置：框架-抗震墻結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中運(yùn)用最多（對高層而言）布置要點(diǎn)是：位置和數(shù)量 抗震墻的數(shù)量以滿足剛度即滿足層件位移限值為宜，位置相對靈活，但應(yīng)符合規(guī)范第6.1.8和6.1.5條的規(guī)定。

a. 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(shí)相對較困難。

b. 不宜開大洞口，避免削弱抗震墻的抗扭剛度，取消了89規(guī)范對洞口面積的限值的規(guī)定，但在實(shí)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。

c. 洞邊距柱柱端（注意：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。

d. 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

e. 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。

f. 對于一、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。

g. 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，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

a. 最大剪壓比限值：（89規(guī)范無此條） 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（第6.2.9條）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(shí)驗(yàn)表明：剪壓比超過一定值時(shí)，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(qiáng)度等級(jí)，加厚墻梁或加長墻的長度，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（反彎點(diǎn)不在層高的1/2處或反彎點(diǎn)不在本層的樓層內(nèi)時(shí)）。

b. 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（老規(guī)范無此條） 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（老規(guī)范同） 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的墻的周邊應(yīng)設(shè)置梁或暗梁 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（無端柱或翼墻時(shí)不小于層高的1/12）。 2001規(guī)范對二級(jí)剪力墻的厚度比遠(yuǎn)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。

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作者簡介：

莊政輝（1981.09），男，滿族，遼寧省黑山縣人，學(xué)士，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。