鋼筋混凝土抗震墻設(shè)計(jì)的體會(huì)

【摘 要】抗震墻廣泛用于多層和高層鋼筋混凝土房屋，2001規(guī)范規(guī)定的7種現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋中，除框架結(jié)構(gòu)外，其余6種結(jié)構(gòu)體系均與剪力墻有關(guān)，所以有必要重點(diǎn)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)作一個(gè)重點(diǎn)研究.

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震墻

一、引言

在受力方面，因?yàn)榧袅Φ膭偠却螅菀诐M足小震作用下結(jié)構(gòu)尤其是高層結(jié)構(gòu)的位移限值。在地震作用下，其變形小，破壞程度低，可以設(shè)計(jì)成延性抗震墻，大震時(shí)通過(guò)連梁和墻肢底部的塑性鉸范圍內(nèi)的塑性變形，耗散地震能量，在與其他結(jié)構(gòu)共同工作的同時(shí)，能吸收大部分的能量，降低其他結(jié)構(gòu)的抗震要求，在設(shè)防較高的地區(qū)（8度區(qū)及以上地區(qū)）優(yōu)點(diǎn)更為突出。

抗震墻由墻肢和連梁兩部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循強(qiáng)墻弱梁；強(qiáng)剪若彎的原則。即連梁的屈服先于墻肢；連梁和墻肢均應(yīng)為彎曲屈服。與89規(guī)范相比，2001規(guī)范在剪力墻抗震設(shè)計(jì)特別在抗震構(gòu)造方面有比較大的變化。

主要包括：

1.底部加強(qiáng)區(qū)高度的變化；

2.墻肢組合截面的彎矩。剪力設(shè)計(jì)值和連梁組合的設(shè)計(jì)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(guī)范取消了89規(guī)范的“弱連梁”和 “小墻肢”的術(shù)語(yǔ)，代之以“跨高比”和墻肢長(zhǎng)度和厚度的比值，應(yīng)當(dāng)說(shuō)在概念上是沒(méi)有區(qū)別，但89規(guī)范雖然對(duì)“弱連梁”作了規(guī)定但在設(shè)計(jì)中難以確定什么是弱連梁。

二、抗震墻設(shè)計(jì)的一般要求

1. 抗震墻的布置原則： 作為主要的抗側(cè)力構(gòu)件，合理地布置是構(gòu)建良好抗震性能的基礎(chǔ)。應(yīng)遵循 “八字方針”即“對(duì)稱 均勻 周邊 連續(xù)”外，還須注意：

a.將長(zhǎng)墻分成墻段 對(duì)于抗震墻結(jié)構(gòu)和部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)，若內(nèi)縱墻很長(zhǎng)，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(guò)底部加強(qiáng)部位的高度，2001規(guī)范規(guī)定（6.1.9.1）將將長(zhǎng)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(guī)范也有相同的規(guī)定（第6.1.13條）區(qū)別在于：連梁。89規(guī)范為弱連梁2001規(guī)范為跨高比不小于6 的連梁其目的是：設(shè)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(cè)力單元，且墻段以彎曲變形為主。

b. 避免墻肢長(zhǎng)度突變 抗震墻和部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的墻肢的截面長(zhǎng)度，沿高度不宜有突變，當(dāng)抗震墻的洞口比較大時(shí)，以及一 二級(jí)抗震墻的底部加強(qiáng)區(qū)，不宜有錯(cuò)洞布置的剪力墻。

2.框支層墻體的布置：

a. 對(duì)框支層剛度的要求 部分框支的抗震墻結(jié)構(gòu)的框支層，抗震墻減少，側(cè)向剛度降低，在地震作用時(shí)有可能變形集中在框支層。框支層是使結(jié)構(gòu)具有良好抗震性能的關(guān)鍵部位。對(duì)于矩形平面的部分框支層的抗震墻結(jié)構(gòu)為避免框支層成為薄弱層或軟弱層，2001規(guī)范第6.1.9.3條規(guī)定：框支層的側(cè)向剛度不應(yīng)小于上一層非框支層側(cè)向剛度的50%。（應(yīng)該說(shuō)規(guī)范的要求并不過(guò)分，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免這種對(duì)抗震極為不利的結(jié)構(gòu)形式。與建筑師一起努力，為建造牢固的建筑產(chǎn)品而共同奮斗）新規(guī)范取消了原89規(guī)范對(duì)框支層落地剪力墻數(shù)量的規(guī)定，從設(shè)計(jì)上講比原規(guī)范抽象但卻更加合理，所以我建議：在平面布置時(shí)可以借用原規(guī)范的數(shù)量控制作為直觀的手段，然后進(jìn)行量化計(jì)算。

c. 框支墻落地的間距不宜過(guò)大 框支層的水平地震剪力主要由落地剪力墻承擔(dān).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(guò)框支層樓板傳到落地墻，為保證樓板有足夠大的平面內(nèi)剛度（傳遞水平力）2001規(guī)范規(guī)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(kāi)間”的含糊概念。另外，新舊規(guī)范均對(duì)框支層樓板提出了具體的特殊規(guī)定（附錄E.1）希望能引起設(shè)計(jì)者的高度重視。

d. 部分落地墻宜設(shè)計(jì)成筒體，以增加抗扭剛度和抗側(cè)剛度 此條在實(shí)踐中似較難作到，但須與建筑專業(yè)很好協(xié)調(diào)的話，相信效果一定會(huì)很明顯。

3.框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻的布置：框架-抗震墻結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中運(yùn)用最多（對(duì)高層而言）布置要點(diǎn)是：位置和數(shù)量 抗震墻的數(shù)量以滿足剛度即滿足層件位移限值為宜，位置相對(duì)靈活，但應(yīng)符合規(guī)范第6.1.8和6.1.5條的規(guī)定。

a. 沿房屋高度，抗震墻宜連續(xù)布置，宜全長(zhǎng)貫通，避免切斷，且洞口宜上下對(duì)齊，避免墻肢長(zhǎng)度的突變。對(duì)外墻而言較容易作到，這與上述的“八字方針”相統(tǒng)一，內(nèi)墻有時(shí)相對(duì)較困難。

b. 不宜開(kāi)大洞口，避免削弱抗震墻的抗扭剛度，取消了89規(guī)范對(duì)洞口面積的限值的規(guī)定，但在實(shí)際中對(duì)此條規(guī)定較難掌握，由此引起的爭(zhēng)執(zhí)亦屢見(jiàn)不鮮。

c. 洞邊距柱柱端（注意：指距柱內(nèi)側(cè)）不小于300。以保證柱作為邊緣構(gòu)件的作用和約束邊緣構(gòu)件的長(zhǎng)度。

d. 雙向抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)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(shí)還能有效地提高塑性變形的能力

e. 對(duì)于較長(zhǎng)的房屋，不宜在房屋的端部設(shè)剪力墻 以避免溫度應(yīng)力對(duì)剪力墻的不利影響。

f. 對(duì)于一、二級(jí)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(duì)柱的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。否則應(yīng)通過(guò)加水平腋，加強(qiáng)柱內(nèi)配箍率等方法加以彌補(bǔ)。

4.抗震墻及連梁的截面尺寸的有關(guān)規(guī)定：新老規(guī)范基本相似，但具體數(shù)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(guī)范無(wú)此條） 對(duì)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(yīng)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(duì)剪壓比的要求應(yīng)更嚴(yán)格一些。實(shí)驗(yàn)表明：剪壓比超過(guò)一定值時(shí)，將過(guò)早出現(xiàn)斜向裂縫，增加水平筋和箍筋的方法沒(méi)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(qiáng)度等級(jí)，加厚墻梁或加長(zhǎng)墻的長(zhǎng)度，但不宜加高梁的高度 在計(jì)算墻肢的剪跨比時(shí)彎矩和剪力均取地震作用下的效應(yīng)組合的計(jì)算值，當(dāng)樓層上下端計(jì)算彎矩不同時(shí)，取較大值（反彎點(diǎn)不在層高的1/2處或反彎點(diǎn)不在本層的樓層內(nèi)時(shí)）。

b. 抗震墻的最小厚度： 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的底部加強(qiáng)區(qū)不小于200 且不小于層高的1/16（老規(guī)范無(wú)此條） 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的其他部位不小于160 且不小于層高的1/20（老規(guī)范同） 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的墻的周邊應(yīng)設(shè)置梁或暗梁 端柱組成邊框。 其他結(jié)構(gòu)的一、二級(jí)不小于160 且不小于層高的1/20（ 其他結(jié)構(gòu)的三、四級(jí)不小于140 且不小于層高的1/25 其他結(jié)構(gòu)的一、二級(jí)底部加強(qiáng)區(qū)不小于200 且不小于層高的1/16（無(wú)端柱或翼墻時(shí)不小于層高的1/12）。 2001規(guī)范對(duì)二級(jí)剪力墻的厚度比遠(yuǎn)規(guī)范嚴(yán)格；增加了四級(jí)抗震等級(jí)下剪力墻的厚度和一、二級(jí)抗震墻底部加強(qiáng)區(qū)的墻厚的要求。

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作者簡(jiǎn)介：

莊政輝（1981.09），男，滿族，遼寧省黑山縣人，學(xué)士，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。