摘要: 本文针对目前应用广泛的剪力墙结构,分析对比新、旧规范对剪力墙的具体要求,结合规范与工程实际,总结了自己的设计体会和一些在设计中需要注意的问题。
关键词: 抗震墙 轴压比 弯曲变形
抗震墙广泛用于多层和高层钢筋混凝土房屋,规范规定的现浇钢筋混凝土结构房屋中,除框架结构外,其余几种结构体系均与剪力墙有关,所以有必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。在地震作用下,其变形小,破坏程度低,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围内的塑性变形,耗散地震能量,在与其他结构共同工作的同时,能吸收大部分的能量,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部分组成。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构造方面有比较大的变化。主要包括:
(1)底部加强区高度的变化;
(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)分布钢筋的最小配筋率;
(4)增加了剪力墙的轴压比的限值;
(5)将边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件;两种边缘构件的构造不同,加强了应加强的部位,放松了可放松的部位,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,应当说在概念上是没有区别,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、抗震墙的布置要求:作为主要的抗侧力构件,合理的布置是构建良好抗震性能的基础。应遵循 “八字方针”即“对称、均匀、周边、连续”外,还须注意:
(1)将长墙分成墙段:对于抗震墙结构和部分框支抗震墙结构,若内纵墙很长,且连梁的跨高比小、刚度大,则墙的整体性好,在水平地震作用下,墙的剪切变形较大,墙肢的破坏高度可能超过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,在地震作用下可能先破坏,使墙段成为抗侧力单元,且墙段以弯曲变形为主。
(2)避免墙肢长度突变:抗震墙和部分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,不宜有错洞布置的剪力墙。
2、框支层墙体的布置要求:
(1)对框支层刚度的要求:部分框支的抗震墙结构的框支层,抗震墙减少,侧向刚度降低,在地震作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。对于矩形平面的部分框支抗震墙结构,为避免框支层成为薄弱层或软弱层,新规范第规定:框支层的侧向刚度不应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,设计时应尽量避免这种对抗震极为不利的结构形式。与建筑师一起努力,为建造牢固的建筑产品而共同奋斗)。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更加合理,所以我建议:在平面布置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。