剪力墙组合配筋在工程中的应用

薛婷怡

（莆田市城乡规划设计研究院， 福建 莆田 351000）

0 引言

剪力墙的截面配筋设计中，以往设计方法是采用“分段式配筋”，即把T形、L形、两端带翼缘的复杂截面，分解为直线墙肢，对直线墙肢按矩形截面分别配筋，把带边框柱的剪力墙，分解为直线墙肢和端柱分别配筋，然后叠加配筋结果。这种配筋方式，多数情况下会造成配筋过大，不经济；而在某些情况下又会配筋不足，不安全。傅学怡对此法也提出过质疑：“实际工程中，常采用分段设计方法，将整截面的剪力墙分成几个矩形截面来设计，其安全性、合理性有待研究。”[1]

规范条文也要求剪力墙按组合截面配筋。《抗规》[3],6.2.13-3：“抗震墙结构、部分框支抗震墙结构、框架-抗震墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、板柱-抗震墙结构计算内力和变形时，其抗震墙应计入端部翼墙的共同工作。”这条看出，剪力墙配筋应考虑翼缘。《混规》[2],9.4.3：“在承载力计算中，剪力墙的翼缘计算宽度可取剪力墙的间距、门窗洞间翼墙的宽度、剪力墙厚度加两侧各6倍翼墙厚度、剪力墙墙肢总高度的1/10四者中的最小值。”这条看出，考虑翼缘有一定的限值。

1 剪力墙组合配筋的原理

1.将各段墙肢（柱子）的内力组合至组合墙截面形心[4]

式中：N、Mx、My为组合墙的轴力和弯矩；N1、N2为墙肢1、2的轴力；Mx1、Mx2为墙肢1、2的平面内弯矩；My1、My2为墙肢1、2的平面外弯矩；θ1、θ2为墙的方向角；Δx1、Δy1、Δx2、Δy2为墙肢形心与组合墙形心的距离。

图1 组合墙计算简图

2.将组合墙作为整体，初始钢筋按竖向分布配筋率，根据翼缘墙长度分配分布钢筋面积，并根据翼缘相交情况分配固定钢筋面积（如端头就是 2根钢筋，转角墙处是4根钢筋，按此数量比例分配）。用《混凝土异形柱结构技术规程（JGJ149-2006）5.1.2条正截面承载力计算公式按双偏压计算边缘构件的钢筋。具体过程参见参考文献[4] 这种整体截面双偏压计算的方法，能更有效的布置钢筋，减少配筋的同时，还能更充分的利用钢筋，更趋合理。在不对称配筋计算时，需要求解剪力墙两端钢AS、A’S和截面受压区高度x，保证截面配筋最少，此时比对称配筋更节约钢筋。在轴力和弯矩平衡方程基础上，补充求解条件：

2 剪力墙组合配筋的软件实现

在YJK软件计算参数的构件设计信息里钩选“柱墙配筋设计考虑端柱”，带边框柱剪力墙的端柱就会作为剪力墙的翼缘和剪力墙组合配筋，一端有柱，按 T形截面；两端有柱，按工字形截面。如果既有端柱又有翼缘墙，端柱截面宽度比翼缘墙宽度大，则端柱为翼缘；反之，端柱不作为翼缘。

钩选“柱墙配筋设计考虑翼缘墙”，与墙肢相连的墙段会作为翼缘，和剪力墙组合配筋。此时的翼缘长度是长度限制的（≯腹板长度的一半，且每一侧翼缘伸出部分≯4倍翼缘厚度。软件这样设置符合《混规》9.4.3[2]，避免了相连墙段太长，不符合平截面假定。对于短肢剪力墙则考虑翼缘的全部长度。

如果两端的翼缘都是完整墙肢（如短肢剪力墙等），软件会按组合墙双偏压计算。如果某一段翼缘只是所在墙的一部分，软件会按照不对称配筋计算，避免对称配筋（总是两端取大值）造成浪费。

配筋简图中，点取“柱墙轮廓”，可以查看墙肢配筋时截面形状。不考虑翼缘时，为矩形的直线墙肢；考虑翼缘时，为组合墙形状。不考虑翼缘时，只有一个按照对称配筋的纵筋值；考虑翼缘时，按照不对称配筋，墙肢两端会有两个配筋值。

3 工程实例

云南省德宏州瑞丽市奥新世纪小区 16层剪力墙住宅，抗震设防烈度为 8度（0.3g），设计地震第三组，场地类别为Ⅱ类。基本风压为0.3KN/M2，地面粗糙度为B类。分段式配筋、组合墙配筋的边缘构件结果分别如图2、图3所示。

GBZ18：（9416-7697）/9416=18.3%

GBZ47：（3172-900）/3172=71.6%

GBZ46：(2189-1525)/2189=30.3%

GBZ1：(8717-4575)/8717=47.5%

对比图 2、图 3，可以看出，按组合墙配筋可使配筋量大大减少， 至少可减少15%。

图2 分段式配筋的边缘构件结果

图3 组合墙配筋的边缘构件结果

4 结语

（1）剪力墙组合配筋考虑了端柱和翼缘的贡献，将复杂截面整体计算，比“分段式配筋”更合理，多数情况下能节约至少 15%的钢筋，提高钢筋利用率，节省了工程造价。

（2）在某些情况，比如X向墙少，X向墙肢弯矩一拉一压，组合墙的弯矩很大，不对称配筋会比分段配筋大很多，此时分段配筋是不安全的。

（3）YJK软件可以自动组合截面配筋，避免了以往人工指定组合截面过长，不符合平截面假定，结果不合理，且手动选择组合墙体，效率低下。YJK软件的不对称配筋功能，也弥补了以往软件只能对称配筋，结果偏大的不足。

（4）若工程在低烈度区，风压很小，剪力墙超筋很少，大部分墙是构造配筋的情况下，可以不勾选YJK的组合墙参数。因为此时对每个边缘构件都组合配筋会耗费软件计算时间，没有必要。

（5）双偏压配筋考虑了墙的面外承载力，对于长的腹板墙段连接短的翼缘墙的情况，个别若有异议，可以通过调节腹板墙最大截面高度和最大截面高宽比限制确定是否采用双偏压配筋。