抗震墻邊緣構(gòu)件配筋原則探討

劉立明

對(duì)于抗震墻邊緣構(gòu)件的縱筋和箍筋配置，《建筑抗震設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)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(duì)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(duì)于一般的邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)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(duì)于特殊的邊緣構(gòu)件，有關(guān)規(guī)范條文并未明確。因此，對(duì)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(shí)意義。

一、抗震墻邊緣構(gòu)件縱筋間距設(shè)計(jì)原則

綜合考慮規(guī)范規(guī)定和結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則，對(duì)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(shí)際的工程設(shè)計(jì)中無(wú)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(jì)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(zhǎng)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(shí)，邊緣構(gòu)件縱筋間距不應(yīng)大于200mm。對(duì)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(zhǎng)等）。

3.《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（2009版）—結(jié)構(gòu)（混凝土結(jié)構(gòu)分冊(cè)）》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(jì)時(shí)可參照?qǐng)?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(duì)墻肢兩端和轉(zhuǎn)折部位的混凝土形成約束，對(duì)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(jì)常識(shí)。

1.與墻身相連的邊緣構(gòu)件（圖1）

（1）對(duì)于約束邊緣構(gòu)件，墻身水平分布鋼筋計(jì)入體積配箍率時(shí)（計(jì)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(shí)際計(jì)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(yè)及17G101-11第3-3～3-5頁(yè)。

（2）對(duì)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(shí)，應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際計(jì)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(yè)及17G101-11第3-6～3-8頁(yè)。

（3）設(shè)計(jì)時(shí)不考慮墻身橫向分布鋼筋計(jì)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(shí)滿足以下要求：①滿足實(shí)際計(jì)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(yè)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(jì)中一般均會(huì)考慮墻身橫向分布鋼筋計(jì)入體積配箍率或替代封閉箍筋，因此，一般不會(huì)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(shí)滿足以下要求：①滿足實(shí)際計(jì)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(jì)的墻身橫向分布筋，此時(shí)墻身橫向分布筋需同時(shí)滿足計(jì)算及構(gòu)造要求。

（2）L13G4在第23頁(yè)第7條、第34頁(yè)注1、第35頁(yè)注1、第36頁(yè)注1中對(duì)邊緣構(gòu)件的箍筋和拉筋提出了更高的要求，設(shè)計(jì)時(shí)可參照?qǐng)?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(duì)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(jì)算要求的前提下，應(yīng)同時(shí)滿足以下三個(gè)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(duì)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(jì)算要求的前提下，應(yīng)同時(shí)滿足以下三個(gè)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(shí)際，對(duì)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(wú)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(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（2009版）—結(jié)構(gòu)（混凝土結(jié)構(gòu)分冊(cè)）》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(jì)時(shí)可參照?qǐng)?zhí)行。

四、結(jié)語(yǔ)

抗震墻邊緣構(gòu)件對(duì)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(jì)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(jì)，肯定不是安全合理的設(shè)計(jì)。