鋼筋混凝土抗震墻設計的體會

【摘 要】抗震墻廣泛用于多層和高層鋼筋混凝土房屋，2001規范規定的7種現澆鋼筋混凝土結構房屋中，除框架結構外，其余6種結構體系均與剪力墻有關，所以有必要重點對剪力墻結構作一個重點研究.

【關鍵詞】結構設計；抗震墻

一、引言

在受力方面，因為剪力墻的剛度大，容易滿足小震作用下結構尤其是高層結構的位移限值。在地震作用下，其變形小，破壞程度低，可以設計成延性抗震墻，大震時通過連梁和墻肢底部的塑性鉸范圍內的塑性變形，耗散地震能量，在與其他結構共同工作的同時，能吸收大部分的能量，降低其他結構的抗震要求，在設防較高的地區（8度區及以上地區）優點更為突出。

抗震墻由墻肢和連梁兩部分組成。設計時應遵循強墻弱梁；強剪若彎的原則。即連梁的屈服先于墻肢；連梁和墻肢均應為彎曲屈服。與89規范相比，2001規范在剪力墻抗震設計特別在抗震構造方面有比較大的變化。

主要包括：

1.底部加強區高度的變化；

2.墻肢組合截面的彎矩。剪力設計值和連梁組合的設計值；

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；

5.2001規范取消了89規范的“弱連梁”和 “小墻肢”的術語，代之以“跨高比”和墻肢長度和厚度的比值，應當說在概念上是沒有區別，但89規范雖然對“弱連梁”作了規定但在設計中難以確定什么是弱連梁。

二、抗震墻設計的一般要求

1. 抗震墻的布置原則： 作為主要的抗側力構件，合理地布置是構建良好抗震性能的基礎。應遵循 “八字方針”即“對稱 均勻 周邊 連續”外，還須注意：

a.將長墻分成墻段 對于抗震墻結構和部分框支抗震墻結構，若內縱墻很長，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，2001規范規定（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規范也有相同的規定（第6.1.13條）區別在于：連梁。89規范為弱連梁2001規范為跨高比不小于6 的連梁其目的是：設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構的墻肢的截面長度，沿高度不宜有突變，當抗震墻的洞口比較大時，以及一 二級抗震墻的底部加強區，不宜有錯洞布置的剪力墻。

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構的框支層，抗震墻減少，側向剛度降低，在地震作用時有可能變形集中在框支層。框支層是使結構具有良好抗震性能的關鍵部位。對于矩形平面的部分框支層的抗震墻結構為避免框支層成為薄弱層或軟弱層，2001規范第6.1.9.3條規定：框支層的側向剛度不應小于上一層非框支層側向剛度的50%。（應該說規范的要求并不過分，設計時應盡量避免這種對抗震極為不利的結構形式。與建筑師一起努力，為建造牢固的建筑產品而共同奮斗）新規范取消了原89規范對框支層落地剪力墻數量的規定，從設計上講比原規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范的數量控制作為直觀的手段，然后進行量化計算。

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.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剛度（傳遞水平力）2001規范規定：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，新舊規范均對框支層樓板提出了具體的特殊規定（附錄E.1）希望能引起設計者的高度重視。

d. 部分落地墻宜設計成筒體，以增加抗扭剛度和抗側剛度 此條在實踐中似較難作到，但須與建筑專業很好協調的話，相信效果一定會很明顯。

3.框架-抗震墻結構的抗震墻的布置：框架-抗震墻結構在實際工程中運用最多（對高層而言）布置要點是：位置和數量 抗震墻的數量以滿足剛度即滿足層件位移限值為宜，位置相對靈活，但應符合規范第6.1.8和6.1.5條的規定。

a. 沿房屋高度，抗震墻宜連續布置，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”相統一，內墻有時相對較困難。

b. 不宜開大洞口，避免削弱抗震墻的抗扭剛度，取消了89規范對洞口面積的限值的規定，但在實際中對此條規定較難掌握，由此引起的爭執亦屢見不鮮。

c. 洞邊距柱柱端（注意：指距柱內側）不小于300。以保證柱作為邊緣構件的作用和約束邊緣構件的長度。

d. 雙向抗側力的結構形式。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

e. 對于較長的房屋，不宜在房屋的端部設剪力墻 以避免溫度應力對剪力墻的不利影響。

f. 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。

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效應。否則應通過加水平腋，加強柱內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規定：新老規范基本相似，但具體數值并不相同 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更嚴格一些。實驗表明：剪壓比超過一定值時，將過早出現斜向裂縫，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組合的計算值，當樓層上下端計算彎矩不同時，取較大值（反彎點不在層高的1/2處或反彎點不在本層的樓層內時）。

b. 抗震墻的最小厚度： 框架-剪力墻結構的底部加強區不小于200 且不小于層高的1/16（老規范無此條） 框架-剪力墻結構的其他部位不小于160 且不小于層高的1/20（老規范同） 框架-剪力墻結構的墻的周邊應設置梁或暗梁 端柱組成邊框。 其他結構的一、二級不小于160 且不小于層高的1/20（ 其他結構的三、四級不小于140 且不小于層高的1/25 其他結構的一、二級底部加強區不小于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）。 2001規范對二級剪力墻的厚度比遠規范嚴格；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的墻厚的要求。

參考文獻：；

[1]孫煥純、柴山、王躍方，離散變量結構優化設計 [M]. 大連： 大連理工大學出版社. 1995： 2～5

[2]王光遠、程耿東、邵卓民、陳厚群，等，抗震結構的最優設防烈度與可靠度，北京： 科學出版社. 1999： 7～10

[3]李敏強、寇紀淞、林丹、李書全著。遺傳算法的基本理論與應用，北京： 科學出版社. 2002

作者簡介：

莊政輝（1981.09），男，滿族，遼寧省黑山縣人，學士，工程師，主要從事結構設計。