剪力墻結構若干問題淺析

侯曉東（酒泉職業技術學院，甘肅 酒泉 735000）

剪力墻結構若干問題淺析

侯曉東（酒泉職業技術學院，甘肅 酒泉 735000）

剪力墻布置和配筋問題是剪力墻結構設計的關鍵。剪力墻的配筋主要注意：剪力墻的墻肢應滿足最小配筋率和計算要求；剪力墻的約束邊緣構件的箍筋、拉筋應滿足體積配箍率要求；約束邊緣構件、構造邊緣構件配筋應滿足規范最小配筋量要求和計算要求；墻肢長度不大于4倍時，按柱配筋的有關要求；剪力墻水平分布筋在邊緣構件中的錨固問題。

剪力墻；剛度；約束邊緣構件；構造邊緣構件；配筋；錨固

1 前 言

隨著城市化節奏快速發展和土地資源的緊缺,高層建筑成為目前的主流建筑。尤其是高層住宅建筑成為了土地資源日益緊缺的情況下改善人們居住環境的主流。常見的高層住宅結構體系有剪力墻結構、框架一剪力墻(筒體)結構、筒體結構。由于現澆鋼筋混凝土剪力墻結構的整體性好、抗側剛度大,在水平荷載作用下側移小；承載力容易滿足；墻面平整,沒有外露的梁和柱,便于住宅建筑室內布置；經過合理設計,剪力墻結構可以成為抗震性能良好的延性結構,因此剪力墻結構是高層住宅結構的首選,目前上海一些多層住宅也開始逐步采用剪力墻結構。

然而很多設計師在設計過程中,對于剪力墻結構體系并沒有完全掌握，對結構分析不夠徹底,主要表現在：一方面剪力墻的布置不夠合理，結構的剛度沒有很好的控制在合理的范圍內。結構的剛度不是越大越好,剪力墻布置較多,結構的剛度將越大,雖然結構的側移減小,但結構的地震作用將增大,剪力墻結構的延性沒有很好的發揮,也帶來了工程造價的提高。一般情況下剛度較大的剪力墻布置在結構兩端，較短的剪力墻布置在中部，這樣即有利于提高結構整體剛度，也有利于端墻防水。當然剪力墻的布置應考慮多方面的因素，并通過反復核算，既要滿足位移、扭轉等多方面的指標，又要盡可能提高結構的延性，最大限度滿足經濟合理的要求。另一方面有些設計人員對剪力墻及邊緣構件的配筋設計沒有很好的執行規范的要求，也會影響到剪力墻性能的正常發揮。下面針對剪力墻的配筋問題進行了一些整理和粗淺的分析。

2 剪力墻的墻肢應滿足最小配筋率和計算要求

2.1 墻肢最小配筋率

在設計中常常遇到剪力墻配筋小于最小配筋率要求的問題。《建筑抗震設計規程》[1]DGJ08-9-2013（以下簡稱《抗規》）第6.4.3條規定：1）一、二、三級抗震墻（文中抗震墻與剪力墻為同一概念）的豎向和橫向分布鋼筋均不應小于0.25%，四級抗震墻分布鋼筋最小配筋率不應小于0.20%。2）部分框支抗震墻結構的落地抗震墻底部加強部位豎向及橫向分布鋼筋配筋率均不應小于0.3%。現以三級抗震墻分布筋為φ8和φ10為例列出如表1，在設計中可以快速對照查找，確保墻肢配筋率滿足要求。

表1 不同剪力墻墻厚配φ8、φ10分布筋的配筋率（%）

表2 Swh范圍內實際水平分布筋面積

2.2 剪力墻的墻肢的水平分布筋配筋面積

在SATWE的分析結果文件中剪力墻的水平分布筋的計算面積是用“HASwh”來表示的，如：H1.0、H1.5、H2.0等（即在Swh范圍之內水平分布筋面積cm2）。下面以Swh=150和Swh=200時為例換算出實際水平分布筋面積如表2，表中查得剪力墻墻肢的實際水平分布筋配筋面積不應小于SATWE的分析結果文件中計算面積。

注：表中數值為單根鋼筋面積×2（雙排）×Swh/表中的間距

2.3 短肢剪力墻的全部豎向鋼筋的配筋率

應滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》[2]JGJ3-2010（簡稱《高規》）第7.2.2條第5款的規定。

3 剪力墻的約束邊緣構件的箍筋、拉筋的體積配箍率

圖1 約束邊緣構件的截面

現將約束邊緣構件的截面分為兩部分即：YBZ+墻身拉筋加強區（定義為Y區），如圖1中所示。

3.1 YBZ的體積配箍率

《高規》第7.2.15條規定，約束邊緣構件體積配箍率ρv應按下式計算：

ρv≥λv（fc/fyv）

式中 fc——混凝土軸心抗壓強度設計值；混凝土強度等級低于C35時，應取C35的混凝土軸心抗壓強度設計值；fyv——箍筋、拉筋或水平分布筋的抗拉強度設計值；λv——配箍特征值，計算時可計入拉筋。計算體積配箍率時，可適當計入滿足構造要求且在墻端有可靠錨固的水平分布鋼筋的截面面積（但不應大于總體積配箍率的30%）。

約束邊緣構件配箍特征值λv與剪力墻抗震等級和墻肢在重力荷載代表值作用下的軸壓比有關，例如二、三級抗震等級當約束邊緣構件軸壓比μN≤0.4時，λv=0.12；0.6＞μN＞0.4時，λv=0.2 。約束邊緣構件最小體積配箍率見表3。

在計算實際體積配箍率時，混凝土體積應取箍筋范圍內的核心體積。

3.2 Y區體積配箍率

規范[4]規定Y區的體積配箍率λv’=λv/2，可按表3中λv=0.2查得ρvmin，取ρvmin’=ρvmin/2 。在Lc0長度范圍內布置拉筋水平間距同墻豎向鋼筋間距（s）、豎向間距同墻水平筋豎向間距（a），按表4取值。

在設計中可參考表4選用拉筋直徑，用下面計算式進行驗算：

AL=ρvmin’·a·s-2A·s/(h-30)

式中AL—單根拉筋面積；A—墻單根水平筋面積；h—墻厚度。

4 約束邊緣構件、構造邊緣構件配筋應滿足最小配筋量和計算要求

4.1 《抗規》表6.4.5-2和6.4.5-3中明確規定了約束邊緣構件、構造邊緣構件縱向鋼筋的最小配筋量，以三級抗震剪力墻為例，構造邊緣構件加強區：0.006Ac 6φ12；其他區：0.005Ac 4φ12，約束邊緣構件：0.01Ac 6φ14。實際上就明確了最小配筋率、最少根數和最小直徑。

表3 約束邊緣構件體積配箍率ρvmin

表4 Y區拉筋選用表

4.2 滿足計算配筋量的要求，下面是摘自上海某住宅項目中的剪力墻的邊緣構件配筋圖，

圖2 墻柱計算結果

圖3 邊緣構件配筋圖

現將圖3所示的“L”形邊緣構件劃分為圖4所示的兩個區，從圖2中可以看出邊緣構件1區+2區縱筋面積應≥16×2+11=43(cm2);實際配筋面積 13×4.91+3×1.54=68.4 (cm2), 滿 足 要 求。 翼 緣邊的配筋面積應≥16×2=32(cm2)，實際配筋面積10×490+1×153=50 (cm2)，滿足要求。但配筋直徑級差太大，配筋不夠合理。

圖4 邊緣構件配筋區劃示意圖

4.3 邊緣構件的水平鋼筋配筋量應滿足計算要求和規范規定的豎向間距要求，如圖2中所示翼緣邊（1區）的水平筋計算值為H2.4，實際配φ8@150，在計算書中設置為Swh=200，查表2中得H1.33，遠未達到計算要求。2區的水平筋則容易滿足要求（因有本身的箍筋和部分墻體的水平分布筋可以計算在內）。

4.3.1 墻肢長度不大于4倍時，按柱有關要求配筋問題

《抗規》第6.4.6條：抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的4倍時，應按柱的有關要求進行設計。在《建筑抗震設計規范》[3]GB50011-2010第6.4.6條：抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的3倍時，應按柱的有關要求進行設計。兩者相比較應按要求嚴格的執行，即不大于4倍時，按柱的有關要求進行設計。關于這條規定，主要注意以下兩方面的問題：

一是按表6.3.7-2要求設置箍筋加密區，值得注意的是剪力墻邊緣構件中的縱筋直徑較小，箍筋加密區最大間距要受到8d的限制。例如，當縱筋為φ12時，8d=8×12=96mm，間距取100mm就不能滿足要求，而應取95mm或更小。

圖5 按柱要求配筋的墻肢示例

二是《抗規》第6.3.7條：柱縱向鋼筋的最小總配筋率應按表6.3.7-1采用，同時每一側配筋率不應小于0.2%。以三級抗震等級為例，中柱和邊柱總最小配筋率為0.6（鋼筋強度標準值小于400MPa時，應增加0.1，鋼筋強度標準值等于400MPa時，應增加0.05），這和剪力墻邊緣構件最小配筋率的要求相差不大，若滿足了邊緣構件的縱筋最小配筋量的要求，按柱要求縱筋也基本能滿足。這里重點是每一側配筋率不應小于0.2%的要求應值得重視，如圖5中所示：墻肢長寬比（475+200）/200=3.37＜4 應按柱要求進行配筋設計：

1）應設箍筋加密區，加密區箍筋間距取95mm或90mm。

2） 墻 肢 總 配 筋 率：（8×113.1+2×78.5）/200×675=0.78% 滿足要求。

3）一邊配筋率：2×113.1/200×675=0.167% 不滿足0.2%的要求。縱筋直徑采用φ10，不滿足《抗規》表6.4.5-2的要求。

圖6 剪力墻水平分布筋在邊緣構件中的錨固示意圖

4.3.2 剪力墻水平分布筋在邊緣構件中的錨固問題

有時設計人員僅將剪力墻水平分布筋錨入邊緣構件中或與邊緣構件箍筋搭接，這種做法不符合規范要求。邊緣構件（包括端柱）并不是剪力墻墻身的支座，其本身是剪力墻的一部分，它與剪力墻墻身之間的連接不是不同構件之間的連接，不能套用梁與柱連接的做法。應將水平分布筋伸至墻肢端部，并垂直彎折15d（對端柱當錨入長度不小于La或Lae時可不彎折），如圖6所示（詳見《建筑工程施工圖審查常見問題詳解》結構專業[5]第74頁）。

[1]同濟大學.《建筑抗震設計規程》DGJ08-9-2013上海2013

[2]中國建筑科學研究院.《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010中國建筑工業出版社，2010.

[3]中國建筑科學研究院.《建筑抗震設計規范》GB50011-2010 中國建筑工業出版社，2010.

[4]中國建筑科學研究院.《混凝土結構技設計規范》GB50010-2010 中國建筑工業出版社，2010.

[5]李永康 馬國柱.《建筑工程施工圖審查常見問題詳解》-結構專業 機械工業出版社，2013

Analysis on several problems of shear wall structure

Shear reinforcement layout and structure is the key problem of shear shear wall structure design,shear wall reinforcement major NOTE:limb shear wall should meet the minimum reinforcement ratio and computational requirements;shear wall stirrups bound edge member, stretch stirrup ratio should meet the volume requirements; bound edge components, structural reinforcement edge members should meet the specification requirements and calculating the amount of the minimum reinforcement requirements; pier length of time of not more than four-fold, according to the column the relevant requirements of reinforcement problem; horizontal distribution of shear reinforcement at the edge of the anchor component problems.

shear wall；stiffness；constrained edge member；structural edge member； reinforcement；anchorage

TU398

B

1003-8965（2017）04-0073-03