關(guān)于剪力墻約束邊緣構(gòu)件非陰影區(qū)拉筋設(shè)置的分析

□文/杜恩閣

關(guān)于剪力墻約束邊緣構(gòu)件非陰影區(qū)拉筋設(shè)置的分析

□文/杜恩閣

目前多數(shù)設(shè)計人員對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)置的約束邊緣構(gòu)件在陰影區(qū)以外的拉筋設(shè)置存在誤區(qū)，簡單的認為陰影區(qū)內(nèi)按豎向間距100 mm設(shè)置而陰影區(qū)外減半設(shè)置為豎向間距200 mm，其實這種簡單的做法并不滿足規(guī)范的規(guī)定。文章通過計算分析，針對設(shè)計中最常用的僅設(shè)置拉筋的做法給出選筋方法。

約束邊緣構(gòu)件；非陰影區(qū)；拉筋；剪力墻；設(shè)置

剪力墻結(jié)構(gòu)是目前設(shè)計中最常用的結(jié)構(gòu)體系，幾乎所有住宅項目都采用剪力墻結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的發(fā)展，目前設(shè)計人常用的SATWE及YJK軟件都帶有后處理接CAD出圖功能，因此，在剪力墻底部加強區(qū)設(shè)置的約束邊緣構(gòu)件在陰影區(qū)部分其箍筋的設(shè)置一般軟件會自行計算處理，會自動滿足規(guī)范的要求，但陰影區(qū)以外部分軟件并不會給予考慮，一般由設(shè)計人自行確定。而這部分的設(shè)計一般都是在總說明中給出統(tǒng)一的大樣做法，但通過多個項目的設(shè)計審查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)設(shè)計人并沒有按規(guī)范進行具體的計算復(fù)核，下面將針對上述問題進行具體的計算分析。

1　分析計算

在剪力墻底部加強區(qū)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件最常用的形式見圖1。

圖1　約束邊緣構(gòu)件設(shè)置形式

根據(jù)GB50011—2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》第6.3.9條的規(guī)定，暗柱的體積配箍率為又ρυ因為是分析陰影區(qū)以外的加強范圍，故根據(jù)規(guī)范規(guī)定其配箍特征值取λv/2，因此得到將陰影區(qū)以外部分的體積配箍率定義為ρυ1，則有

式中：Vsv為拉筋的體積；Acor為核心區(qū)面積；S為拉筋豎向分布間距。圖2為Lc范圍內(nèi)拉筋設(shè)置的一個標(biāo)準(zhǔn)段，則

式中：Asv為拉筋的截面積。

圖2　Lc區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)段鋼筋布置

由式（1）可得到各混凝土強度等級下的非陰影區(qū)體積配箍率ρυ1，見表1。

表1　非陰影區(qū)體積配箍率

GB50011—2011第7.2.15條的規(guī)定：計入水平分布鋼筋的體積配箍率不應(yīng)大于總體積配箍率的30%。因此，現(xiàn)以設(shè)計最常見的200mm厚墻體，水平分布筋φ8mm@200 mm進行核算，由圖2可知=0.00296，此值與表1中的數(shù)值對比可以看出，均大于表中數(shù)值的30%，從而墻筋設(shè)置φ10 mm@200 mm的情況不必再分析。這樣當(dāng)計入墻體水平分布筋后，非陰影區(qū)設(shè)置拉筋需要的體積配箍率見表2。

表2　非陰影區(qū)體積配箍率

將式（3）代入式（2）得到(hw-30)ASV≥ρυ1AcorS其中Acor=200(hw-30)代入得到(hw-30)ASV≥ρυ1×200(hw-30)S因此得到

由式（4）及表2得到拉筋設(shè)置表3。

表3　非陰影區(qū)拉筋設(shè)置

由表3可以很容易得到當(dāng)墻厚為200mm時沿豎向不同的拉筋間距所需要的拉筋截面積見表4-表6。

表4　豎向間距100 mm時非陰影區(qū)拉筋面積mm2

由表4可以看出，當(dāng)λv=0.12時，僅C50時需要φ10 mm鋼筋，其他等級需要φ8 mm鋼筋，而φ6 mm鋼筋各等級均不滿足；當(dāng)λv=0.2時，C40及以下等級需要φ10mm鋼筋，C45、C50等級則需要φ12mm鋼筋。

表5　豎向間距150 mm時非陰影區(qū)拉筋面積mm2

由表5可以看出，當(dāng)λv=0.12時，C45及以下等級時需要φ10mm鋼筋，C50等級需要φ12mm鋼筋；當(dāng)λv= 0.2時，C40及以下等級需要φ12 mm鋼筋，C45、C50等級則需要φ14mm鋼筋。

表6　豎向間距200 mm時非陰影區(qū)拉筋面積mm2

由表6可以看出，當(dāng)λv=0.12時，C35及以下等級時需要φ10 mm鋼筋，C40～C50等級需要φ12 mm鋼筋；當(dāng)λv=0.2時：C40及以下等級需要φ14 mm鋼筋，C45、C50等級則需要φ16mm鋼筋。

由表4-表6可以看出，由于常規(guī)設(shè)計拉筋的選用基本為φ8 mm和φ10 mm，所以要滿足規(guī)范的要求主要還是以豎向間距100mm為主。

上述分析的墻體是以200 mm厚為基數(shù)，當(dāng)然，設(shè)計中在底部加強區(qū)偶爾也會用到250、300 mm厚的墻體，根據(jù)規(guī)范的規(guī)定其墻體水平構(gòu)造配筋需要φ10 mm@200 mm，因此按照上述分析可知其體積配箍率均滿足30%的規(guī)范規(guī)定，從式（4）的推導(dǎo)中已知，對于僅設(shè)置拉筋形式的情況其ASV/S與墻厚無關(guān)，所以對250、300 mm厚墻體同樣可采用表4-表6的數(shù)值。

2　結(jié)論

1）對于約束邊緣構(gòu)件，目前大部分的設(shè)計在陰影區(qū)采用箍筋形式豎向間距100 mm，而在陰影區(qū)外Lc范圍內(nèi)采用同直徑拉筋形式豎向間距200 mm的做法并不滿足規(guī)范要求，人為的將λv與λv/2等同于豎向間距加倍的做法是不正確的，其問題的根源在于陰影區(qū)內(nèi)采用的是箍筋的形式而非陰影區(qū)采用的是拉筋的形式，因此其約束鋼筋的長度相差很大。

2）對于設(shè)計中最常用的僅采用拉筋的設(shè)計形式而言，其拉筋的豎向設(shè)置間距（在墻體水平筋滿足規(guī)范規(guī)定的體積配箍率30%的前提下）對不同的墻厚是相同的。

3）本文的計算分析僅針對設(shè)計中最常用的約束邊緣構(gòu)件非陰影區(qū)僅設(shè)置拉筋及墻體豎向鋼筋間距200 mm的情況，當(dāng)采用箍筋、拉筋結(jié)合或墻體豎向鋼筋間距非200 mm設(shè)置的情況時，則非陰影區(qū)拉筋具體設(shè)置間距設(shè)計人應(yīng)根據(jù)式（2）計算確定。

［1］GB50011—2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.02.007

□TU398+.2

□C

□1008-3197（2015）02-18-02

□2014-12-24

□杜恩閣/男，1965年出生，高級工程師，天津中天建都市建筑設(shè)計有限公司總工程師，從事建筑設(shè)計工作。