关于剪力墙约束边缘构件非阴影区拉筋设置的分析

□文/杜恩阁

关于剪力墙约束边缘构件非阴影区拉筋设置的分析

□文/杜恩阁

目前多数设计人员对剪力墙结构设置的约束边缘构件在阴影区以外的拉筋设置存在误区，简单的认为阴影区内按竖向间距100 mm设置而阴影区外减半设置为竖向间距200 mm，其实这种简单的做法并不满足规范的规定。文章通过计算分析，针对设计中最常用的仅设置拉筋的做法给出选筋方法。

约束边缘构件；非阴影区；拉筋；剪力墙；设置

剪力墙结构是目前设计中最常用的结构体系，几乎所有住宅项目都采用剪力墙结构，由于结构设计软件的发展，目前设计人常用的SATWE及YJK软件都带有后处理接CAD出图功能，因此，在剪力墙底部加强区设置的约束边缘构件在阴影区部分其箍筋的设置一般软件会自行计算处理，会自动满足规范的要求，但阴影区以外部分软件并不会给予考虑，一般由设计人自行确定。而这部分的设计一般都是在总说明中给出统一的大样做法，但通过多个项目的设计审查发现，多数设计人并没有按规范进行具体的计算复核，下面将针对上述问题进行具体的计算分析。

1　分析计算

在剪力墙底部加强区设置约束边缘构件最常用的形式见图1。

图1　约束边缘构件设置形式

根据GB50011—2010《建筑抗震设计规范》第6.3.9条的规定，暗柱的体积配箍率为又ρυ因为是分析阴影区以外的加强范围，故根据规范规定其配箍特征值取λv/2，因此得到将阴影区以外部分的体积配箍率定义为ρυ1，则有

式中：Vsv为拉筋的体积；Acor为核心区面积；S为拉筋竖向分布间距。图2为Lc范围内拉筋设置的一个标准段，则

式中：Asv为拉筋的截面积。

图2　Lc区域标准段钢筋布置

由式（1）可得到各混凝土强度等级下的非阴影区体积配箍率ρυ1，见表1。

表1　非阴影区体积配箍率

GB50011—2011第7.2.15条的规定：计入水平分布钢筋的体积配箍率不应大于总体积配箍率的30%。因此，现以设计最常见的200mm厚墙体，水平分布筋φ8mm@200 mm进行核算，由图2可知=0.00296，此值与表1中的数值对比可以看出，均大于表中数值的30%，从而墙筋设置φ10 mm@200 mm的情况不必再分析。这样当计入墙体水平分布筋后，非阴影区设置拉筋需要的体积配箍率见表2。

表2　非阴影区体积配箍率

将式（3）代入式（2）得到(hw-30)ASV≥ρυ1AcorS其中Acor=200(hw-30)代入得到(hw-30)ASV≥ρυ1×200(hw-30)S因此得到

由式（4）及表2得到拉筋设置表3。

表3　非阴影区拉筋设置

由表3可以很容易得到当墙厚为200mm时沿竖向不同的拉筋间距所需要的拉筋截面积见表4-表6。

表4　竖向间距100 mm时非阴影区拉筋面积mm2

由表4可以看出，当λv=0.12时，仅C50时需要φ10 mm钢筋，其他等级需要φ8 mm钢筋，而φ6 mm钢筋各等级均不满足；当λv=0.2时，C40及以下等级需要φ10mm钢筋，C45、C50等级则需要φ12mm钢筋。

表5　竖向间距150 mm时非阴影区拉筋面积mm2

由表5可以看出，当λv=0.12时，C45及以下等级时需要φ10mm钢筋，C50等级需要φ12mm钢筋；当λv= 0.2时，C40及以下等级需要φ12 mm钢筋，C45、C50等级则需要φ14mm钢筋。

表6　竖向间距200 mm时非阴影区拉筋面积mm2

由表6可以看出，当λv=0.12时，C35及以下等级时需要φ10 mm钢筋，C40～C50等级需要φ12 mm钢筋；当λv=0.2时：C40及以下等级需要φ14 mm钢筋，C45、C50等级则需要φ16mm钢筋。

由表4-表6可以看出，由于常规设计拉筋的选用基本为φ8 mm和φ10 mm，所以要满足规范的要求主要还是以竖向间距100mm为主。

上述分析的墙体是以200 mm厚为基数，当然，设计中在底部加强区偶尔也会用到250、300 mm厚的墙体，根据规范的规定其墙体水平构造配筋需要φ10 mm@200 mm，因此按照上述分析可知其体积配箍率均满足30%的规范规定，从式（4）的推导中已知，对于仅设置拉筋形式的情况其ASV/S与墙厚无关，所以对250、300 mm厚墙体同样可采用表4-表6的数值。

2　结论

1）对于约束边缘构件，目前大部分的设计在阴影区采用箍筋形式竖向间距100 mm，而在阴影区外Lc范围内采用同直径拉筋形式竖向间距200 mm的做法并不满足规范要求，人为的将λv与λv/2等同于竖向间距加倍的做法是不正确的，其问题的根源在于阴影区内采用的是箍筋的形式而非阴影区采用的是拉筋的形式，因此其约束钢筋的长度相差很大。

2）对于设计中最常用的仅采用拉筋的设计形式而言，其拉筋的竖向设置间距（在墙体水平筋满足规范规定的体积配箍率30%的前提下）对不同的墙厚是相同的。

3）本文的计算分析仅针对设计中最常用的约束边缘构件非阴影区仅设置拉筋及墙体竖向钢筋间距200 mm的情况，当采用箍筋、拉筋结合或墙体竖向钢筋间距非200 mm设置的情况时，则非阴影区拉筋具体设置间距设计人应根据式（2）计算确定。

［1］GB50011—2010，建筑抗震设计规范［S］.

［2］JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程［S］.

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.02.007

□TU398+.2

□C

□1008-3197（2015）02-18-02

□2014-12-24

□杜恩阁/男，1965年出生，高级工程师，天津中天建都市建筑设计有限公司总工程师，从事建筑设计工作。