抗震墻邊緣構(gòu)件配筋原則探討

劉立明

對于抗震墻邊緣構(gòu)件的縱筋和箍筋配置，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》做出了原則性規(guī)定，可以覆蓋抗震墻結(jié)構(gòu)中絕大多數(shù)邊緣構(gòu)件，但是，對于一些特殊的邊緣構(gòu)件，出于降低“含鋼量”的考慮，往往有意識地套用有關(guān)規(guī)范條文，配置最低限度的鋼筋，導(dǎo)致邊緣構(gòu)件普遍配筋不足，存在安全隱患。為了保證建筑質(zhì)量安全，本文對抗震墻邊緣構(gòu)件的縱筋和箍筋配置原則進(jìn)行探討。

抗震墻邊緣構(gòu)件是混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的構(gòu)件，也是影響混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵構(gòu)件。對于一般的邊緣構(gòu)件設(shè)計，按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行即可，但是，對于特殊的邊緣構(gòu)件，有關(guān)規(guī)范條文并未明確。因此，對此類邊緣構(gòu)件的縱筋和箍筋配置進(jìn)行研究有著重要的現(xiàn)實意義。

一、抗震墻邊緣構(gòu)件縱筋間距設(shè)計原則

綜合考慮規(guī)范規(guī)定和結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則，對邊緣構(gòu)件縱筋間距的最大間距提出如下原則：

1.任何情況下邊緣構(gòu)件縱筋間距不應(yīng)大于規(guī)范規(guī)定的墻身豎向分布鋼筋的最大間距。JGJ 3-2010第7.2.15條3款、第7.2.16條第3款提出箍筋、拉筋沿水平方向的肢距不宜大于300mm，JGJ 3-2010第7.2.18條提出剪力墻的豎向和水平分布鋼筋的間距均不宜大于300mm，據(jù)此，要求邊緣構(gòu)件縱筋間距不宜大于300mm。盡管上述條文為“宜”或“不宜”，但是由于在實際的工程設(shè)計中無任何難度，因此按照GB 50011-2010（2016年版）和JGJ 3-2010的用詞說明所規(guī)定的原則，設(shè)計中應(yīng)當(dāng)執(zhí)行。

2.按照J(rèn)GJ 3-2010第7.2.19條的規(guī)定，房屋頂層剪力墻、長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻、端開間縱向剪力墻以及端山墻的水平和豎向分布鋼筋的間距均不應(yīng)大于200mm。此時，邊緣構(gòu)件縱筋間距不應(yīng)大于200mm。對于多層建筑，由于GB 50011-2010（2016版）中并未有相關(guān)規(guī)定，因此不做要求，特殊情況除外（如形體不規(guī)則、超長等）。

3.《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（2009版）—結(jié)構(gòu)（混凝土結(jié)構(gòu)分冊）》在表5.3.16、5.3.17-1中提出了邊緣構(gòu)件豎向鋼筋最大間距為200mm，設(shè)計時可參照執(zhí)行。

二、抗震墻邊緣構(gòu)件箍筋配置原則

抗震墻內(nèi)的邊緣構(gòu)件可以對墻肢兩端和轉(zhuǎn)折部位的混凝土形成約束，對提高抗震墻延性起到關(guān)鍵作用，因此，邊緣構(gòu)件可以看做抗震墻的加強(qiáng)構(gòu)件，如果邊緣構(gòu)件的配筋反而小于墻身配筋，顯然不符合邏輯及設(shè)計常識。

1.與墻身相連的邊緣構(gòu)件（圖1）

（1）對于約束邊緣構(gòu)件，墻身水平分布鋼筋計入體積配箍率時（計入的水平分布筋的體積配箍率不應(yīng)大于總體積配箍率的30%），應(yīng)當(dāng)按照實際計算結(jié)果配置箍筋、拉筋并符合JGJ 3-2010第7.2.15條第1款、第3款的規(guī)定，其構(gòu)造做法詳16G101-1第76頁及17G101-11第3-3～3-5頁。

（2）對于構(gòu)造邊緣構(gòu)件，在非底部加強(qiáng)部位墻身內(nèi)橫向分布鋼筋可以替代封閉箍筋，此時，應(yīng)當(dāng)按照實際計算結(jié)果配置箍筋及拉筋，并符合JGJ 3-2010第7.2.16條第3款、表7.2.16的規(guī)定，其構(gòu)造做法詳16G101-1圖集第77頁及17G101-11第3-6～3-8頁。

（3）設(shè)計時不考慮墻身橫向分布鋼筋計入體積配箍率或替代封閉箍筋，或構(gòu)造做法不符合要求的，其箍筋及拉筋應(yīng)當(dāng)同時滿足以下要求：①滿足實際計算結(jié)果的要求；②滿足JGJ3-2010第7.2.15條第1款、第3款或JGJ3-2010第7.2.16條第3款、表7.2.16的規(guī)定；③構(gòu)造做法按16G101-1圖集第71頁剪力墻水平分布鋼筋構(gòu)造。

（4）出于節(jié)省鋼筋的考慮，設(shè)計中一般均會考慮墻身橫向分布鋼筋計入體積配箍率或替代封閉箍筋，因此，一般不會出現(xiàn)第2.1.3條所述情況。

2.某一方向的墻身全部為邊緣構(gòu)件（圖2）或墻身全部為邊緣構(gòu)件（圖3）

（1）此種情況的邊緣構(gòu)件箍筋及拉筋應(yīng)當(dāng)同時滿足以下要求：①滿足實際計算結(jié)果的要求；②滿足JGJ 3-2010第7.2.15條第1款、第3款或JGJ 3-2010第7.2.16條第3款、表7.2.16的規(guī)定；③不小于設(shè)計的墻身橫向分布筋，此時墻身橫向分布筋需同時滿足計算及構(gòu)造要求。

（2）L13G4在第23頁第7條、第34頁注1、第35頁注1、第36頁注1中對邊緣構(gòu)件的箍筋和拉筋提出了更高的要求，設(shè)計時可參照執(zhí)行。

三、抗震墻內(nèi)距離較近的較小尺寸邊緣構(gòu)件合并為較大尺寸邊緣構(gòu)件的配筋原則

1.對于約束邊緣構(gòu)件，其豎向鋼筋在滿足正截面受壓（受拉）承載力計算要求的前提下，應(yīng)同時滿足以下三個要求：

（1）配筋率不應(yīng)低于JGJ 3-2010第7.2.15條第2款的規(guī)定。

（2）豎向鋼筋根數(shù)不少于JGJ 3-2010第7.2.15條第2款規(guī)定的各較小尺寸邊緣構(gòu)件鋼筋之和，上述鋼筋的直徑不小于JGJ 3-2010第7.2.15條第2款規(guī)定的各較小尺寸邊緣構(gòu)件鋼筋最小直徑。以上規(guī)定同GB 50011-2010（2016版）表6.4.5-3。

（3）較大尺寸邊緣構(gòu)件總鋼筋面積≮各較小尺寸邊緣構(gòu)件鋼筋面積+被合并的墻身內(nèi)鋼筋面積。

2.對于構(gòu)造邊緣構(gòu)件，其豎向鋼筋在滿足正截面受壓（受拉）承載力計算要求的前提下，應(yīng)同時滿足以下三個要求：

（1）配筋率不應(yīng)低于JGJ 3-2010第7.2.16條表7.2.16的規(guī)定。

（2）豎向鋼筋鋼筋面積、根數(shù)不少于JGJ 3-2010表7.2.16規(guī)定的各較小尺寸邊緣構(gòu)件鋼筋之和，上述鋼筋的直徑不小于JGJ 3-2010表7.2.16規(guī)定的各較小尺寸邊緣構(gòu)件鋼筋最小直徑。以上規(guī)定同GB 50011-2010（2016版）表6.4.5-2。

（3）較大尺寸邊緣構(gòu)件總鋼筋面積≮各較小尺寸邊緣構(gòu)件鋼筋面積+被合并的墻身內(nèi)鋼筋面積。

3.邊緣構(gòu)件內(nèi)豎向鋼筋的最小直徑

結(jié)合工程實際，對邊緣構(gòu)件內(nèi)的其他鋼筋的最小直徑明確如下：

（1）邊緣構(gòu)件本質(zhì)上是墻身的一部分，因此，無論何種情況，邊緣構(gòu)件豎向鋼筋的最小直徑不應(yīng)小于規(guī)范中規(guī)定的墻身豎向分布鋼筋的最小直徑。

（2） 《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（2009版）—結(jié)構(gòu)（混凝土結(jié)構(gòu)分冊）》表5.3.16、5.3.17-1、5.3.17-2中規(guī)定了邊緣構(gòu)件鋼筋的最小直徑，設(shè)計時可參照執(zhí)行。

四、結(jié)語

抗震墻邊緣構(gòu)件對于建筑安全具有關(guān)鍵影響，因此，不能出于降低“含鋼量”的目的按照最低限度配置縱筋和箍筋。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)只是通常情況下的最低要求，全部按照最低要求進(jìn)行的設(shè)計，肯定不是安全合理的設(shè)計。