剪力墙结构若干问题浅析

侯晓东（酒泉职业技术学院，甘肃 酒泉 735000）

剪力墙结构若干问题浅析

侯晓东（酒泉职业技术学院，甘肃 酒泉 735000）

剪力墙布置和配筋问题是剪力墙结构设计的关键。剪力墙的配筋主要注意：剪力墙的墙肢应满足最小配筋率和计算要求；剪力墙的约束边缘构件的箍筋、拉筋应满足体积配箍率要求；约束边缘构件、构造边缘构件配筋应满足规范最小配筋量要求和计算要求；墙肢长度不大于4倍时，按柱配筋的有关要求；剪力墙水平分布筋在边缘构件中的锚固问题。

剪力墙；刚度；约束边缘构件；构造边缘构件；配筋；锚固

1 前 言

随着城市化节奏快速发展和土地资源的紧缺,高层建筑成为目前的主流建筑。尤其是高层住宅建筑成为了土地资源日益紧缺的情况下改善人们居住环境的主流。常见的高层住宅结构体系有剪力墙结构、框架一剪力墙(筒体)结构、筒体结构。由于现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好、抗侧刚度大,在水平荷载作用下侧移小；承载力容易满足；墙面平整,没有外露的梁和柱,便于住宅建筑室内布置；经过合理设计,剪力墙结构可以成为抗震性能良好的延性结构,因此剪力墙结构是高层住宅结构的首选,目前上海一些多层住宅也开始逐步采用剪力墙结构。

然而很多设计师在设计过程中,对于剪力墙结构体系并没有完全掌握，对结构分析不够彻底,主要表现在：一方面剪力墙的布置不够合理，结构的刚度没有很好的控制在合理的范围内。结构的刚度不是越大越好,剪力墙布置较多,结构的刚度将越大,虽然结构的侧移减小,但结构的地震作用将增大,剪力墙结构的延性没有很好的发挥,也带来了工程造价的提高。一般情况下刚度较大的剪力墙布置在结构两端，较短的剪力墙布置在中部，这样即有利于提高结构整体刚度，也有利于端墙防水。当然剪力墙的布置应考虑多方面的因素，并通过反复核算，既要满足位移、扭转等多方面的指标，又要尽可能提高结构的延性，最大限度满足经济合理的要求。另一方面有些设计人员对剪力墙及边缘构件的配筋设计没有很好的执行规范的要求，也会影响到剪力墙性能的正常发挥。下面针对剪力墙的配筋问题进行了一些整理和粗浅的分析。

2 剪力墙的墙肢应满足最小配筋率和计算要求

2.1 墙肢最小配筋率

在设计中常常遇到剪力墙配筋小于最小配筋率要求的问题。《建筑抗震设计规程》[1]DGJ08-9-2013（以下简称《抗规》）第6.4.3条规定：1）一、二、三级抗震墙（文中抗震墙与剪力墙为同一概念）的竖向和横向分布钢筋均不应小于0.25%，四级抗震墙分布钢筋最小配筋率不应小于0.20%。2）部分框支抗震墙结构的落地抗震墙底部加强部位竖向及横向分布钢筋配筋率均不应小于0.3%。现以三级抗震墙分布筋为φ8和φ10为例列出如表1，在设计中可以快速对照查找，确保墙肢配筋率满足要求。

表1 不同剪力墙墙厚配φ8、φ10分布筋的配筋率（%）

表2 Swh范围内实际水平分布筋面积

2.2 剪力墙的墙肢的水平分布筋配筋面积

在SATWE的分析结果文件中剪力墙的水平分布筋的计算面积是用“HASwh”来表示的，如：H1.0、H1.5、H2.0等（即在Swh范围之内水平分布筋面积cm2）。下面以Swh=150和Swh=200时为例换算出实际水平分布筋面积如表2，表中查得剪力墙墙肢的实际水平分布筋配筋面积不应小于SATWE的分析结果文件中计算面积。

注：表中数值为单根钢筋面积×2（双排）×Swh/表中的间距

2.3 短肢剪力墙的全部竖向钢筋的配筋率

应满足《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]JGJ3-2010（简称《高规》）第7.2.2条第5款的规定。

3 剪力墙的约束边缘构件的箍筋、拉筋的体积配箍率

图1 约束边缘构件的截面

现将约束边缘构件的截面分为两部分即：YBZ+墙身拉筋加强区（定义为Y区），如图1中所示。

3.1 YBZ的体积配箍率

《高规》第7.2.15条规定，约束边缘构件体积配箍率ρv应按下式计算：

ρv≥λv（fc/fyv）

式中 fc——混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土强度等级低于C35时，应取C35的混凝土轴心抗压强度设计值；fyv——箍筋、拉筋或水平分布筋的抗拉强度设计值；λv——配箍特征值，计算时可计入拉筋。计算体积配箍率时，可适当计入满足构造要求且在墙端有可靠锚固的水平分布钢筋的截面面积（但不应大于总体积配箍率的30%）。

约束边缘构件配箍特征值λv与剪力墙抗震等级和墙肢在重力荷载代表值作用下的轴压比有关，例如二、三级抗震等级当约束边缘构件轴压比μN≤0.4时，λv=0.12；0.6＞μN＞0.4时，λv=0.2 。约束边缘构件最小体积配箍率见表3。

在计算实际体积配箍率时，混凝土体积应取箍筋范围内的核心体积。

3.2 Y区体积配箍率

规范[4]规定Y区的体积配箍率λv’=λv/2，可按表3中λv=0.2查得ρvmin，取ρvmin’=ρvmin/2 。在Lc0长度范围内布置拉筋水平间距同墙竖向钢筋间距（s）、竖向间距同墙水平筋竖向间距（a），按表4取值。

在设计中可参考表4选用拉筋直径，用下面计算式进行验算：

AL=ρvmin’·a·s-2A·s/(h-30)

式中AL—单根拉筋面积；A—墙单根水平筋面积；h—墙厚度。

4 约束边缘构件、构造边缘构件配筋应满足最小配筋量和计算要求

4.1 《抗规》表6.4.5-2和6.4.5-3中明确规定了约束边缘构件、构造边缘构件纵向钢筋的最小配筋量，以三级抗震剪力墙为例，构造边缘构件加强区：0.006Ac 6φ12；其他区：0.005Ac 4φ12，约束边缘构件：0.01Ac 6φ14。实际上就明确了最小配筋率、最少根数和最小直径。

表3 约束边缘构件体积配箍率ρvmin

表4 Y区拉筋选用表

4.2 满足计算配筋量的要求，下面是摘自上海某住宅项目中的剪力墙的边缘构件配筋图，

图2 墙柱计算结果

图3 边缘构件配筋图

现将图3所示的“L”形边缘构件划分为图4所示的两个区，从图2中可以看出边缘构件1区+2区纵筋面积应≥16×2+11=43(cm2);实际配筋面积 13×4.91+3×1.54=68.4 (cm2), 满 足 要 求。 翼 缘边的配筋面积应≥16×2=32(cm2)，实际配筋面积10×490+1×153=50 (cm2)，满足要求。但配筋直径级差太大，配筋不够合理。

图4 边缘构件配筋区划示意图

4.3 边缘构件的水平钢筋配筋量应满足计算要求和规范规定的竖向间距要求，如图2中所示翼缘边（1区）的水平筋计算值为H2.4，实际配φ8@150，在计算书中设置为Swh=200，查表2中得H1.33，远未达到计算要求。2区的水平筋则容易满足要求（因有本身的箍筋和部分墙体的水平分布筋可以计算在内）。

4.3.1 墙肢长度不大于4倍时，按柱有关要求配筋问题

《抗规》第6.4.6条：抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的4倍时，应按柱的有关要求进行设计。在《建筑抗震设计规范》[3]GB50011-2010第6.4.6条：抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时，应按柱的有关要求进行设计。两者相比较应按要求严格的执行，即不大于4倍时，按柱的有关要求进行设计。关于这条规定，主要注意以下两方面的问题：

一是按表6.3.7-2要求设置箍筋加密区，值得注意的是剪力墙边缘构件中的纵筋直径较小，箍筋加密区最大间距要受到8d的限制。例如，当纵筋为φ12时，8d=8×12=96mm，间距取100mm就不能满足要求，而应取95mm或更小。

图5 按柱要求配筋的墙肢示例

二是《抗规》第6.3.7条：柱纵向钢筋的最小总配筋率应按表6.3.7-1采用，同时每一侧配筋率不应小于0.2%。以三级抗震等级为例，中柱和边柱总最小配筋率为0.6（钢筋强度标准值小于400MPa时，应增加0.1，钢筋强度标准值等于400MPa时，应增加0.05），这和剪力墙边缘构件最小配筋率的要求相差不大，若满足了边缘构件的纵筋最小配筋量的要求，按柱要求纵筋也基本能满足。这里重点是每一侧配筋率不应小于0.2%的要求应值得重视，如图5中所示：墙肢长宽比（475+200）/200=3.37＜4 应按柱要求进行配筋设计：

1）应设箍筋加密区，加密区箍筋间距取95mm或90mm。

2） 墙 肢 总 配 筋 率：（8×113.1+2×78.5）/200×675=0.78% 满足要求。

3）一边配筋率：2×113.1/200×675=0.167% 不满足0.2%的要求。纵筋直径采用φ10，不满足《抗规》表6.4.5-2的要求。

图6 剪力墙水平分布筋在边缘构件中的锚固示意图

4.3.2 剪力墙水平分布筋在边缘构件中的锚固问题

有时设计人员仅将剪力墙水平分布筋锚入边缘构件中或与边缘构件箍筋搭接，这种做法不符合规范要求。边缘构件（包括端柱）并不是剪力墙墙身的支座，其本身是剪力墙的一部分，它与剪力墙墙身之间的连接不是不同构件之间的连接，不能套用梁与柱连接的做法。应将水平分布筋伸至墙肢端部，并垂直弯折15d（对端柱当锚入长度不小于La或Lae时可不弯折），如图6所示（详见《建筑工程施工图审查常见问题详解》结构专业[5]第74页）。

[1]同济大学.《建筑抗震设计规程》DGJ08-9-2013上海2013

[2]中国建筑科学研究院.《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中国建筑工业出版社，2010.

[3]中国建筑科学研究院.《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 中国建筑工业出版社，2010.

[4]中国建筑科学研究院.《混凝土结构技设计规范》GB50010-2010 中国建筑工业出版社，2010.

[5]李永康 马国柱.《建筑工程施工图审查常见问题详解》-结构专业 机械工业出版社，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