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　　摘要：通過闡述鋼筋混凝土周邊有梁的破壞特點(diǎn)，抗震剪力墻的合理布置與選型，介紹了其計(jì)算原理公式，得出幾點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。
　　關(guān)鍵詞：荷載；計(jì)算原理；配筋方案
　　0前言
　　隨著建筑層面的提升，對(duì)于建筑抗震而言是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。近年來地震經(jīng)驗(yàn)表明，在宏觀烈度相似的情況下，處在大震級(jí)中距下的柔性建筑，其震害要比中、小震級(jí)近震中距的情況重的多；理論分析也發(fā)現(xiàn)，震中距不同時(shí)反應(yīng)譜頻譜特性并不相同。抗震設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)同樣場(chǎng)地條件、同樣烈度的地震，對(duì)于不同地區(qū)的建筑群的要求不同，需要采用設(shè)計(jì)地震動(dòng)的強(qiáng)度及設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的特征周期來表征。
　　1鋼筋混凝土連梁的破壞特點(diǎn)
　　鋼筋混凝土連梁可視為兩端與墻肢剛接連接，反彎點(diǎn)在跨中的反對(duì)稱彎曲深梁。在風(fēng)荷載和水平地震作用下，墻肢產(chǎn)生彎曲變形，使連梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力。同時(shí)連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來減少了墻肢的內(nèi)力和變形，對(duì)墻肢起到了一定的約束作用，改善了墻肢的受力狀態(tài)。起破壞形式和分兩種：脆性破壞（剪切破壞）和延性破壞（彎曲破壞）。連梁發(fā)生脆性破壞時(shí)，喪失了各墻肢的約束作用，將其稱為單片的獨(dú)立梁。這會(huì)使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度降低，變形加大，墻肢彎矩加大，并且增加P-Δ效應(yīng)。連梁發(fā)生延微裂縫，并形成塑性鉸，塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力，從而吸收大齡的地震能量，對(duì)墻肢起到一定的約束作用，在這一過程中，連梁起到了一種耗能的作用，對(duì)減少墻肢內(nèi)力，延緩墻肢屈服有著重要的作用。但在地震反復(fù)作用下，連梁的裂縫會(huì)不斷發(fā)展，直到混凝土受壓破壞。連梁受力和變形與跨高比較大的細(xì)長(zhǎng)梁或簡(jiǎn)支深梁都有很大的差別，起破壞香臺(tái)與其剪壓比、剪箍比、跨高比等因素有關(guān)。一般可分為彎曲滑移型破壞、彎曲剪切型破壞和剪切型破壞三種，這些均帶有剪切破壞的特點(diǎn)，延性和耗能指標(biāo)都較差。
　　2剪力墻的合理布置及類型
　　剪力墻的布置應(yīng)遵循“均勻、分散、對(duì)稱、周邊”的原則。
　　(1) 豎向荷載較大處、建筑物端部附近、樓梯和電梯間以及建筑平面剛度有變化處，宜設(shè)置剪力墻，以加強(qiáng)建筑在該處的薄弱環(huán)節(jié)。剪力墻在豎向宜對(duì)齊并直通到頂。如設(shè)計(jì)中不能全部直通到頂時(shí)，也應(yīng)宜沿高度向上逐漸減少，避免剛度突變。30層以下100 m以內(nèi)的高層建筑，可以每5層～7層變化一次剪力墻的剛度，向上逐漸減小。
　　(2) 盡可能將縱橫兩個(gè)方向的剪力墻組合在一起，如圖1(a) 所示。圖1(b)的布置，側(cè)向剛度和抗扭剛度均較差，故不宜采用。當(dāng)建筑平面形狀不規(guī)則時(shí)，剪力墻和柱網(wǎng)不能正交布置。
　　(3) 剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置還應(yīng)根據(jù)建筑的使用功能、墻體構(gòu)件類型、施工工藝及綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)等多種因素加以確定。
　　
　　
　　圖1 規(guī)則的平面
　　3計(jì)算原理及公式
　　框剪結(jié)構(gòu)中周邊有梁柱的剪力墻，在水平地震作用下，由于周邊梁、柱對(duì)框內(nèi)剪力墻具有約束作用，使該墻承載力比普通剪力墻高。被梁、柱所包圍的各墻塊稱為墻單元，下面為該墻的抗剪、抗彎承載力計(jì)算公式。
　　3.1抗剪承載力計(jì)算公式
　　其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2所示。
　　周邊梁對(duì)墻單元的約束作用，可視作有均布荷載σ1施加于墻單元上、下邊緣。
　　（1）
　　周邊柱對(duì)墻單元的約束作用，可視作有均布荷載σ2 施加于墻單元左、右邊緣。
　　 （2）
　　
　　圖2 計(jì)算簡(jiǎn)圖
　　式（1）、（2）中：fY1、fY2???周邊梁、柱箍筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；
　　As1、As2???周邊梁、柱箍筋截面面積；
　　S1、S2???周邊梁、柱箍筋間距；
　　h01、h02???周邊梁、柱截面有效高度。
　　剪力墻最不利截面處應(yīng)力σ 可由力學(xué)公式得出：
　　（3）
　　將式： 代入式（3）中得：
　　 （4）
　　其中：
　　將 和 代入式（4）中并整理得：
　　 （5）
　　設(shè) 并代入式（5）得，
　　 （6）
　　當(dāng) 時(shí)，得剪力墻中混凝土承載力公式如式（6）：
　　
　　將 及式（1）、（2）代入式（6）得：
　　 （7）
　　由于剪力墻配有橫向分布鋼筋，其橫向鋼筋的抗剪承載力
　　（8）
　　綜合考慮混凝土與鋼筋的抗剪承載力，得公式（9）：
　　 （9）
　　軸壓應(yīng)力起作用，所有將式（9）中0.167N 寫成 。
　　從對(duì)比試驗(yàn)可以看出[4]，反復(fù)加荷的剪力墻抗剪承載力比
　　單調(diào)加載降低15%～20%，為防止地震作用下剪力墻發(fā)生脆性剪
　　切破壞，將抗剪承載力降低20%是必要的。
　　所以在地震組合時(shí)，其偏心受壓抗剪承載力計(jì)算公式如式（10）：
　　
　　式中：VW???設(shè)計(jì)剪力值；
　　N???相應(yīng)于Vw 的軸向力設(shè)計(jì)值；
　　A??剪力墻計(jì)算截面全面積；
　　AW???工形或T形截面剪力墻腹板面積。
　　其余符號(hào)意義見文獻(xiàn)[1]。
　　3.2 抗彎承載力計(jì)算公式
　　周邊有梁柱的剪力墻在水平荷載作用下，其截面中的平均應(yīng)變分布規(guī)律符合平截面假定，按簡(jiǎn)化后的截面應(yīng)力分布簡(jiǎn)圖，如圖3所示。
　　
　　圖3 截面應(yīng)力分布圖
　　可得出剪力墻偏心壓彎承載力計(jì)算公式（11）：
　　
　　（11）
　　式中：MS???彎矩設(shè)計(jì)值；
　　AS???周邊柱內(nèi)受拉鋼筋截面面積；
　　f???周邊柱內(nèi)受拉鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；
　　N???軸向力設(shè)計(jì)值。
　　 值按文獻(xiàn)[1]中規(guī)定計(jì)算，其余符號(hào)意義同前。
　　4提高連梁抗震性能的配筋方案
　　傳統(tǒng)的配筋方案及現(xiàn)行規(guī)程 推薦的連梁的射進(jìn)方法對(duì)采取傳統(tǒng)配筋方案的連梁的研究開展較早，比較成熟，因其構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便的特點(diǎn)，為工程界廣泛接受。現(xiàn)行規(guī)范為了提高連梁的抗震性能，主要采取了一下綜合措施：
　　4.1 控制連梁的剪壓比，取與普通框架相同的剪壓比限值。
　　4.2梁的剪力設(shè)計(jì)值。安“強(qiáng)剪弱彎”原則進(jìn)行調(diào)整，連梁的剪力增大系數(shù)取與普通框架的相同。
　　4.3 連梁的斜截面受剪承載力驗(yàn)算。與普通框架梁相比，降低了箍筋部分的承載力（降低20%）（跨高比大于2.5時(shí)）；當(dāng)跨高比不大于2.5時(shí)，連梁的受剪承載力比跨高比大于2.5的連梁降低10%。
　　4.4 連梁的剛度折減。由于剪力墻的剛度一般很大，在水平地震作用下，連梁會(huì)因?yàn)楹艽蟮膬?nèi)力而超過截面允許值。因此課考慮在不影響其承受豎向荷載能力的前提下，允許其適當(dāng)開裂（減低剛度）而把內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上。這件系數(shù)不宜小于0.5，以保證連梁承受豎向荷載的能力。對(duì)連梁剛度折減后，仍發(fā)生連梁斜截面受剪承載力不夠時(shí)，可區(qū)別不同的情況采取如下相應(yīng)的措施：如果結(jié)構(gòu)的整體剛度較大，計(jì)算位移規(guī)定的限值小，自振周期小，不滿足斜截面受剪承載力要求時(shí)，可采用奸笑連梁截面高度的方法，使連梁的內(nèi)力減少。如果只是部分連梁的斜截面受剪承載力不足，可對(duì)水平地震作用下連梁的彎矩及剪力進(jìn)行調(diào)幅，由于已經(jīng)對(duì)連梁的剛度進(jìn)行過折減，應(yīng)嚴(yán)格控制調(diào)整幅度，并適當(dāng)提高其余部位連梁和強(qiáng)制的彎矩設(shè)計(jì)值。如經(jīng)上述調(diào)整仍不符合斜截面受剪承載力要求時(shí)，可按剪壓比限值確定剪力，并反算出連梁的彎矩，按“強(qiáng)剪弱彎”原則配置相應(yīng)的縱向鋼筋。如果不能保證連梁在大震時(shí)的延性要求，可按在大震作用下該連梁不參與工作，按獨(dú)立墻肢進(jìn)行第二次多遇地震下內(nèi)力分析，墻肢應(yīng)按兩次計(jì)算所得較大內(nèi)力進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。必要時(shí)應(yīng)重新調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，使連梁的承載力符合要求。
　　4.5 構(gòu)造要求。構(gòu)件的抗震能力在相當(dāng)大的程度上與構(gòu)造有關(guān)，構(gòu)造要求是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度驗(yàn)算的保證，本文提出周邊有梁柱的剪力墻構(gòu)造要求，供工程設(shè)計(jì)參考。
　　 （1）剪力墻：厚度不應(yīng)小于160 mm，且不應(yīng)小于墻凈高的1/20。墻內(nèi)水平和豎向鋼筋最小配筋率不應(yīng)小于0.25%，直徑不應(yīng)小于準(zhǔn)8 mm，間距不應(yīng)小于300 mm，雙排配置。
　　 （2）梁：截面寬度不宜小于墻厚的2 倍，高度不宜小于墻厚的3 倍。梁內(nèi)箍筋應(yīng)沿梁全跨加密設(shè)置，直徑不宜小于準(zhǔn)8 mm，間距不宜大于100 mm。
　　 （3）柱：截面寬度不宜小于墻厚的2.5 倍，高度不宜小于寬度，柱內(nèi)箍筋應(yīng)沿柱全高加密設(shè)置，直徑不宜小于準(zhǔn)8 mm，間距不宜大于100 mm。
　　5結(jié)語
　　 （1）周邊梁、柱作為框內(nèi)剪力墻的橫、縱向加勁肋，能加強(qiáng)剪力墻的穩(wěn)定性，并約束框內(nèi)墻單元，使剪力墻的承載力得以提高。
　　 （2）周邊有梁柱的剪力墻，在水平地震作用下，如果能保持梁，柱不被剪壞，則整個(gè)結(jié)構(gòu)仍可借助梁、柱抗彎繼續(xù)工作，可以做到“裂而不倒”，因此除按承載力計(jì)算公式得出的配筋外，對(duì)于周邊梁、柱還應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)。
　　 （3）探討了周邊有梁柱的剪力墻承載力計(jì)算公式及構(gòu)造要求，由于這方面試驗(yàn)資料不多，對(duì)其承載能力、變形能力、耗能能力等問題還有待進(jìn)一步研究。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] JGJ3?90，鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程[S].
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　　[3] 曾斌.結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)在框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)用[D]. 北京:北京工業(yè)大學(xué)工程，2002.