剪力墻組合配筋在工程中的應用

薛婷怡

（莆田市城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院， 福建 莆田 351000）

0 引言

剪力墻的截面配筋設計中，以往設計方法是采用“分段式配筋”，即把T形、L形、兩端帶翼緣的復雜截面，分解為直線墻肢，對直線墻肢按矩形截面分別配筋，把帶邊框柱的剪力墻，分解為直線墻肢和端柱分別配筋，然后疊加配筋結果。這種配筋方式，多數(shù)情況下會造成配筋過大，不經(jīng)濟；而在某些情況下又會配筋不足，不安全。傅學怡對此法也提出過質疑：“實際工程中，常采用分段設計方法，將整截面的剪力墻分成幾個矩形截面來設計，其安全性、合理性有待研究。”[1]

規(guī)范條文也要求剪力墻按組合截面配筋?！犊挂?guī)》[3],6.2.13-3：“抗震墻結構、部分框支抗震墻結構、框架-抗震墻結構、框架-核心筒結構、筒中筒結構、板柱-抗震墻結構計算內力和變形時，其抗震墻應計入端部翼墻的共同工作。”這條看出，剪力墻配筋應考慮翼緣?！痘煲?guī)》[2],9.4.3：“在承載力計算中，剪力墻的翼緣計算寬度可取剪力墻的間距、門窗洞間翼墻的寬度、剪力墻厚度加兩側各6倍翼墻厚度、剪力墻墻肢總高度的1/10四者中的最小值?！边@條看出，考慮翼緣有一定的限值。

1 剪力墻組合配筋的原理

1.將各段墻肢（柱子）的內力組合至組合墻截面形心[4]

式中：N、Mx、My為組合墻的軸力和彎矩；N1、N2為墻肢1、2的軸力；Mx1、Mx2為墻肢1、2的平面內彎矩；My1、My2為墻肢1、2的平面外彎矩；θ1、θ2為墻的方向角；Δx1、Δy1、Δx2、Δy2為墻肢形心與組合墻形心的距離。

圖1 組合墻計算簡圖

2.將組合墻作為整體，初始鋼筋按豎向分布配筋率，根據(jù)翼緣墻長度分配分布鋼筋面積，并根據(jù)翼緣相交情況分配固定鋼筋面積（如端頭就是 2根鋼筋，轉角墻處是4根鋼筋，按此數(shù)量比例分配）。用《混凝土異形柱結構技術規(guī)程（JGJ149-2006）5.1.2條正截面承載力計算公式按雙偏壓計算邊緣構件的鋼筋。具體過程參見參考文獻[4] 這種整體截面雙偏壓計算的方法，能更有效的布置鋼筋，減少配筋的同時，還能更充分的利用鋼筋，更趨合理。在不對稱配筋計算時，需要求解剪力墻兩端鋼AS、A’S和截面受壓區(qū)高度x，保證截面配筋最少，此時比對稱配筋更節(jié)約鋼筋。在軸力和彎矩平衡方程基礎上，補充求解條件：

2 剪力墻組合配筋的軟件實現(xiàn)

在YJK軟件計算參數(shù)的構件設計信息里鉤選“柱墻配筋設計考慮端柱”，帶邊框柱剪力墻的端柱就會作為剪力墻的翼緣和剪力墻組合配筋，一端有柱，按 T形截面；兩端有柱，按工字形截面。如果既有端柱又有翼緣墻，端柱截面寬度比翼緣墻寬度大，則端柱為翼緣；反之，端柱不作為翼緣。

鉤選“柱墻配筋設計考慮翼緣墻”，與墻肢相連的墻段會作為翼緣，和剪力墻組合配筋。此時的翼緣長度是長度限制的（≯腹板長度的一半，且每一側翼緣伸出部分≯4倍翼緣厚度。軟件這樣設置符合《混規(guī)》9.4.3[2]，避免了相連墻段太長，不符合平截面假定。對于短肢剪力墻則考慮翼緣的全部長度。

如果兩端的翼緣都是完整墻肢（如短肢剪力墻等），軟件會按組合墻雙偏壓計算。如果某一段翼緣只是所在墻的一部分，軟件會按照不對稱配筋計算，避免對稱配筋（總是兩端取大值）造成浪費。

配筋簡圖中，點取“柱墻輪廓”，可以查看墻肢配筋時截面形狀。不考慮翼緣時，為矩形的直線墻肢；考慮翼緣時，為組合墻形狀。不考慮翼緣時，只有一個按照對稱配筋的縱筋值；考慮翼緣時，按照不對稱配筋，墻肢兩端會有兩個配筋值。

3 工程實例

云南省德宏州瑞麗市奧新世紀小區(qū) 16層剪力墻住宅，抗震設防烈度為 8度（0.3g），設計地震第三組，場地類別為Ⅱ類?；撅L壓為0.3KN/M2，地面粗糙度為B類。分段式配筋、組合墻配筋的邊緣構件結果分別如圖2、圖3所示。

GBZ18：（9416-7697）/9416=18.3%

GBZ47：（3172-900）/3172=71.6%

GBZ46：(2189-1525)/2189=30.3%

GBZ1：(8717-4575)/8717=47.5%

對比圖 2、圖 3，可以看出，按組合墻配筋可使配筋量大大減少， 至少可減少15%。

圖2 分段式配筋的邊緣構件結果

圖3 組合墻配筋的邊緣構件結果

4 結語

（1）剪力墻組合配筋考慮了端柱和翼緣的貢獻，將復雜截面整體計算，比“分段式配筋”更合理，多數(shù)情況下能節(jié)約至少 15%的鋼筋，提高鋼筋利用率，節(jié)省了工程造價。

（2）在某些情況，比如X向墻少，X向墻肢彎矩一拉一壓，組合墻的彎矩很大，不對稱配筋會比分段配筋大很多，此時分段配筋是不安全的。

（3）YJK軟件可以自動組合截面配筋，避免了以往人工指定組合截面過長，不符合平截面假定，結果不合理，且手動選擇組合墻體，效率低下。YJK軟件的不對稱配筋功能，也彌補了以往軟件只能對稱配筋，結果偏大的不足。

（4）若工程在低烈度區(qū)，風壓很小，剪力墻超筋很少，大部分墻是構造配筋的情況下，可以不勾選YJK的組合墻參數(shù)。因為此時對每個邊緣構件都組合配筋會耗費軟件計算時間，沒有必要。

（5）雙偏壓配筋考慮了墻的面外承載力，對于長的腹板墻段連接短的翼緣墻的情況，個別若有異議，可以通過調節(jié)腹板墻最大截面高度和最大截面高寬比限制確定是否采用雙偏壓配筋。