建筑钢筋混凝土抗震墙如何设计  ,结构,规范

    抗震墙广泛用于多层和高层钢筋混凝土衡宇，规范规定的现浇钢筋混凝土结构衡宇中，除框架结构外，其余几种结构体系均与剪力墙有关，所以有须要对剪力墙结构作一个重点研究。 
    在受力方面，因为剪力墙的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是高层结构的位移限值。在地行动用下，其变形小，破坏水平低，可以设计成延性抗震墙，大震时通过连梁和墙肢底部的塑性铰范畴内的塑性变形，耗散地动能量，在与其他结构配合劳动的同时，能吸收大局部的能量，降低其他结构的抗震要求，在设防较高的地区（8度地区及以上地区）优点更为突出。 
    抗震墙由墙肢和连梁两局部组成。设计时应遵循强墙弱梁、强剪若弯的原则。即连梁的屈服先于墙肢，连梁和墙肢均应为弯曲屈服。与旧规范相比，新规范在剪力墙抗震设计特别是在抗震结构方面有比较大的转变。主要包括： 
    （1）底部加强区高度的转变； 
    （2）墙肢组合截面的弯矩、剪力设计值和连梁组合的设计值； 
    （3）漫衍钢筋的最小配筋率； 
    （4）增加了剪力墙的轴压比的限值；
    （5）将边沿构件分为约束边沿构件和结构边沿构件；两种边沿构件的结构差别，加强了应加强的部位，松开了可松开的部位，使抗震墙的设计更具合理性； 
    （6）新规范取消了旧规范的“弱连梁”和 “小墙肢”的术语，代之以“跨高比”和墙肢长度和厚度的比值，应当说在观点上是没有区别，但89规范虽然对“弱连梁”作了规定，但在设计中难以确定什么是弱连梁。 
    在进行抗震墙设计时应注意如下的要求： 
    1、抗震墙的安排要求：作为主要的抗侧力构件，合理的安排是构建良好抗震性能的基础。应遵循 “八字目标”即“对称、均匀、周边、连续”外，还须注意： 
    （1）将长墙分成墙段：对付抗震墙结谈判局部框支抗震墙结构，若内纵墙很长，且连梁的跨高比小、刚度大，则墙的整体性好，在水平地行动用下，墙的剪切变形较大，墙肢的破坏高度可能超出底部加强部位的高度，新规范规定将长墙分成墙段，使墙的高宽比大于2.墙段由墙肢和连梁组成。旧规范也有相同的规定。二者的区别在于连梁。旧规范为弱连梁，而新规范为跨高比不小于6 的连梁，其目的是：设置刚度和承载力较小的连梁，在地行动用下可能先破坏，使墙段成为抗侧力单位，且墙段以弯曲变形为主。 
    （2）制止墙肢长度突变：抗震墙和局部框支抗震墙结构的墙肢的截面长度，沿高度不宜有突变，当抗震墙的洞口比较大时，以及一、二级抗震墙的底部加强区，不宜有错洞安排的剪力墙。 
    2、框支层墙体的安排要求：
    （1）对框支层刚度的要求：局部框支的抗震墙结构的框支层，抗震墙减少，侧向刚度降低，在地行动用时有可能将变形集中在框支层，框支层是使结构具有良好抗震性能的关键部位。对付矩形平面的局部框支抗震墙结构，为制止框支层成为单薄层或软弱层，新规范第规定：框支层的侧向刚度不该小于上一层非框支层侧向刚度的 50％（应该说规范的要求并不过分，设计时应尽量制止这种反抗震极为倒霉的结构形式。与建筑师一起努力，为建造牢固的建筑产品而配合搏斗）。新规范取消了旧规范对框支层落地剪力墙数量的规定，从设计上讲比原规范抽象但却越发合理，所以我建议：在平面安排时可以借用原规范的数量控制作为直观的手段，然后进行量化计算。 
    （2）框支墙落地的间距不宜过大：框支层的水平地动剪力主要由落地剪力墙包袱，作用在紧邻框支层的上一层非落地剪力墙的水平力亦通过框支层楼板传到落地墙，为包管楼板有足够大的平面内刚度（通报水平力），新规范规定：落地墙的最洪流平间距不宜大于24米，取消了原“四开间”的含糊观点。另外，新旧规范均对框支层楼板提出了具体的特殊规定，希望能引起设计者的高度重视。 
    （3）局部落地墙宜设计成筒体，以增加抗扭刚度和抗侧刚度。此条在实践中似较难作到，但须与建筑专业很好协调的话，相信一定会有很明显的效果。 
    3、框架-抗震墙结构的抗震墙安排要求： 框架-抗震墙结构在实际工程中运用最多（对高层而言）。安排要点是：位置和数量，抗震墙的数量以满足刚度即满足层间位移限值为宜，位置相对灵活，但应相符规范相关的具体规定。 
    （1）沿衡宇高度，抗震墙宜连续安排，宜全长贯通，制止切断，且洞口宜上下对齐，制止墙肢长度的突变。对外墙而言较容易作到，这与上述的“八字目标”相统一，内墙有时相对较困难。 
    （2）不宜开大洞口，制止削弱抗震墙的刚度。虽然取消了旧规范对洞口面积的限值的规定，但在实际中对此条规定较难掌握，由此引起的争执亦屡见不鲜。 
    （3）洞边距柱端（指距柱内侧）不小于300㎜，以包管柱作为边沿构件的作用和约束边沿构件的长度。
    （4）双向抗侧力的结构形式。且纵横墙宜相连，使相互成为有翼缘的剪力墙，不但可以增加刚度，同时还能有效地提高塑性变形的能力。 
    （5）对付较长的衡宇，不宜在衡宇的端部设剪力墙，以制止温度应力对剪力墙的倒霉影响。
    （6）对付一、二级抗震墙 ，其连梁的跨高比不宜大于5.且高度不小于400㎜.连梁有较大的刚度，可包管墙体的整体性能良好并能增大耗能能力。 
    （7）柱中线与梁、墙中线不宜大于柱宽的1/4，以减少地行动用对柱的扭转效应。不然应通过加水平腋的要领或者加强柱内配箍率等要领加以弥补。 
    4、抗震墙及连梁的截面尺寸的有关规定： 新老规范基真相似，但具体数值并不相同。主要包括：截面尺寸、最大剪压比、最小墙体厚度等。 
    （1）最大剪压比限值：对剪跨比大于2的剪力墙和跨高比大于2.5的连梁，剪压比不该大于0.2 ；剪跨比小于2的剪力墙和跨高比小于2.5的连梁，剪压比不大于0.15.原因是：剪跨比小的墙和跨高比小的连梁其剪切变形较大，甚至以剪切变形为主，故对剪压比的要求应更严格一些。实验证明：剪压比超出一定值时，将过早出现斜向裂缝，增加水平筋和箍筋的要领没有作用，在箍筋水平筋未屈服前混凝土即已在剪压的配合作用下破碎。合理的要领是：加大混凝土强度品级，加厚墙梁或加长墙的长度，但不宜加高梁的高度。在计算墙肢的剪跨比时弯矩和剪力均取地行动用下的效应组合的计算值，当楼层上下端计算弯矩差别时，取较大值。 
    （2）抗震墙的最小厚度：框架-剪力墙结构的底部加强区不小于200㎜且不小于层高的1/16；框架-剪力墙结构的其他部位不小于160㎜且不小于层高的1/20；框架-剪力墙结构的墙的周边应设置梁或暗梁与端柱组成边框。其他结构的一、二级不小于160㎜且不小于层高的1/20（其他结构的三、四级不小于140㎜且不小于层高的 1/25）；其他结构的一、二级底部加强区不小于200㎜且不小于层高的1/16（无端柱或翼墙时不小于层高的1/12）。新规范对二级剪力墙的厚度要求比原规范严格；增加了四级抗震品级下剪力墙的厚度和一、二级抗震墙底部加强区的墙厚的要求。 
    5、墙的水平漫衍筋起抗剪作用，以防备墙体在斜裂缝出现后产生脆性剪切破坏，同时起到抵抗温度应力防备砼出现裂缝的作用。设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加，特别在连梁部位或温度、刚度转变等敏感部位宜适当增加。
    墙的竖向钢筋主要起抗弯作用。在一些多层、低高层剪力墙中电算结果多为结构配筋；但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边沿构件或结构边沿构件中的钢筋，笔者认为竖向最小配筋率应该包括边沿构件中的钢筋，墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋安排在墙端部边沿区并包管钢筋间距≤300mm，也应该注意防备竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度，反抗震倒霉。