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1、中建西北院规范学习材料之六 6.3 钢筋混凝土抗震墙 钱稼茹 西北院编者注： 钱稼茹系清华大学教授、2001抗震规 范的主要起草人 二零零二年八月,抗震墙的优点,刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是高层建筑结构的位移限值； 地震作用下变形小，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塑性鉸范围的塑性变形，耗散地震能量； 与框架同时使用时，抗震墙吸收大部份地震作用，降低框架的抗震要求。,抗震墙设计原则,强墙弱梁，即连梁屈服先于墙肢屈服； 强剪弱弯，即连梁和墙肢应为弯曲屈服。,抗震墙设计的主要变化,1）底部加强部位的高度； 2）墙肢截面组合的弯矩、剪力设计值和连梁组合的剪力设计
2、值； 3）分布钢筋的最小配筋率； 4）增加了抗震墙的轴压比限值；,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，加强了应该加强的部位，放松了可以放松的部位，使抗震墙具有更合理的抗震性能。 取消了89规范中“弱连梁”和“小墙肢”这两个术语，代之以连梁的跨高比和墙肢的长度和厚度的比值。,1. 抗震墙设计的一般要求 抗震墙布置 抗震墙是主要抗侧力构件，合理布置抗震墙是结构具有良好的整体抗震性能的基础。抗震墙的布置除应对称、均匀、连续外，还要注意以下几点。, 长墙分成墙段（6.1.91）,将长墙分成长度较均匀的墙段，墙段的高宽比大于2，以弯曲变形为主。 墙段由墙肢和连梁组成。连
3、梁的跨高比不小于6（89规范为“弱连梁”）。目的是设置刚度和承载力比较小的连梁，地震作用下有可能先开裂、屈服，使墙段成为抗震单元。, 避免墙肢长度突变（6.1.92）,抗震墙结构和部分框支抗震墙结构的墙肢截面长度，沿结构高度不宜有突变；抗震墙的洞口比较大时，以及一、二级抗震墙的底部加强部位，不宜有错洞墙。,）矩形平面框支层刚度要求（6.1.93）,为了避免框支层形成薄弱层或软弱层，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（取消了89规范框支层落地墙数量的规定）。,框支层落地墙间距不宜过大(6.1.93）,落地墙的间距不宜大于24m,以保证楼板有足够大的平面内刚度传递水平力。 取消了
4、89规范落地墙间距不宜大于四开间的规定；对框支层楼板提出了具体的设计要求（附录E.1）。 一部份落地墙宜设置成筒体，以增大抗扭刚度和抗侧刚度。, 框架抗震墙结构的抗震墙布置（6.1.8，6.1.5）,沿房屋高度，抗震墙宜连续布置，贯通全高，避免切断，洞口宜上下对齐； 不宜开大洞口，避免削弱抗震墙的刚度，取消了89规范洞口面积的限制； 洞边距柱端不宜小于300mm，以保证端柱作为边缘构件的作用以及保证约束边缘构件的长度；,两个方向都布置抗震墙，纵横向抗震墙相连，成为有翼缘的抗震墙；,房屋较长时，刚度较大的纵向墙不宜设置在房屋的端开间，以避免温度应力对抗震墙的不利影响； 一、二级抗震墙的洞口连梁，
5、跨高比不宜大于5，且梁截面高度不宜小于400mm，连梁有比较大的刚度，使墙的整体性较好；,柱中线与墙中线、梁中线与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4，以减小地震作用对柱的扭转效应；偏心距超过1/4柱宽时，应采取有效措施，如加强柱的箍筋、采用水平加腋梁等。,2）抗震墙、连梁截面尺寸,2001规范与89规范相同，对抗震墙和连梁的截面尺寸有最大剪压比限值的要求，对抗震墙还有最小墙厚的要求，但具体数值与89规范并不完全相同。, 剪压比限值（6.2.9）,剪跨比按下式计算： = Mc/Vch0,Mc抗震墙墙端截面组合的弯矩计算值； Vc抗震墙墙端截面组合的剪力计算值； h0 截面有效高度。 取上下端
6、计算较大值。,墙、梁若不满足剪压比限值 的要求，可以提高混凝土强 度等级或加厚墙、梁，或加 长墙的截面，但不宜加高连 梁。, 抗震墙最小厚度,框架抗震墙结构（6.5.1） 底部加强部位的墙厚不应小于200mm，且不应小于层高的1/16（89规范无此规定）； 其它部位的墙厚不应小于160mm，且不应小于层高的1/20（与89规范同）。 墙的周边应设置梁或暗梁和端柱组成的边框。底部加强部位端柱沿全高箍筋加密。, 抗震墙最小厚度,其它结构（6.4.1） 一、二级不应小于160mm且不应小 于层高的1/20； 三、四级不应小于140mm且不应小于层高的1/25。 底部加强部位,一、二级不宜小于200m
7、m且不应小 于层高的1/16；无端柱或翼墙时不应小 于层高的1/12。,二级抗震墙的厚度比89规范要求高。 增加了对四级抗震墙的厚度和一、二级抗震墙底部加强部位墙厚的要求。,3）底部加强部位的高度和翼墙有效长度 底部加强部位高度（6.1.10）,抗震墙的底部加强部位，是指在抗震墙底部的一定高度内，适当提高承载力和加强抗震构造措施。弯曲型和弯剪型结构的抗震墙，塑性鉸一般在墙肢的底部，将塑性鉸范围及其以上的一定高度范围作为加强部位，对于避免墙肢剪切破坏、改善整个结构的抗震性能，是非常有用的。,2001规范：只考虑高度因素，对于部分框支抗震墙结构，考虑了不落地墙在框支层以上屈服的可能； 89规范：与
8、墙肢的总高度和墙肢截面长度有关（第6.1.14条）。,部分框支抗震墙结构的抗震墙： 取框支层加框支层以上二层的高度及落地抗震墙总高度的1/8二者的较大值，且不大于15m； 其他结构的抗震墙（包括筒体的抗震墙）： 取墙肢总高度的1/8和底部二层二者的较大值，且不大于15m。, 翼墙有效长度（6.2.133）,翼墙的有效长度，每侧由墙面算起可取相邻抗震墙净间距的一半、至门窗洞口的墙长度及抗震墙总高度的15%（89规范不大于抗震墙总高的10）三者的最小值。 取消了89规范中“墙厚加两侧各6倍翼墙厚度”的规定（第6.2.13条）。,2. 内力设计值和承载力验算 1)墙肢内力设计值和承载力验算,(1)
9、墙肢弯矩设计值（6.2.71）,一级抗震墙：底部加强部位及以上一层，采用底截面的组合弯矩设计值；以上部位组合弯矩设计值乘以增大系数1.2(与89规范不同，第6.2.11条）。 其他抗震墙：采用组合弯矩设计值。,地震作用下，墙肢首先在底截面屈服； 随着变形增大，屈服部位向上发展， 形成塑性鉸区。提高潜在塑性鉸区的 弯矩设计值，一方面可以推迟塑性鉸 区的形成，另一方面可以将塑性变形 限制在底部一定范围。,（2）墙肢剪力设计值（6.2.8）,一、二、三级的抗震墙底部加强部位，其截面组合的剪力设计值应按下式调整： V = vw Vw (6.2.8-1) 9度时尚应符合 V =1.1 Vw Mwua/
10、Mw (6.2.8-2) 式中 V抗震墙底部加强部位截面组合的剪力设计值； Vw抗震墙底部加强部位截面组合的剪力计算值； Mwua抗震墙底部截面按实配纵向钢筋面积、材料强度标准值和轴力等计算的抗震受弯承载力所对应的弯矩值；有翼墙时应计入墙两侧各一倍翼墙厚度范围内的纵向钢筋； Mw抗震墙底部截面组合的弯矩设计值； vw抗震墙剪力增大系数，一级为1.6，二级为1.4，三级为1.2。,（3）偏心受拉墙肢（6.2.72，3）,部分框支抗震墙结构的落地抗震墙墙肢不宜出现偏心受拉。（89规范无此规定）。 避免双肢墙的墙肢出现小偏拉；双肢墙的一个墙肢为大偏拉时，两个墙肢的弯矩、剪力设计值应乘以增大系数1.2
11、5。（与89规范相同）,（4） 一级落地墙底部加强部位 混凝土的受剪承载力（6.2.111）,底部加强部位边缘构件以外的部位，两排钢筋之间拉结筋的直径不小于8mm、间距不大于分布筋间距的2倍和400mm的较小值时，才能计入混凝土的抗剪作用。（89规范无此规定）,（5）防滑斜筋（6.2.112）,无地下室的部分框支抗震墙结构的一级落地墙，当考虑不利荷载组合出现偏心受拉时，宜按总剪力的30另设450交叉防滑斜筋，斜筋可按单排设在墙截面中部，并满足锚固要求。（89规范无此规定）,（6）一级抗震墙施工缝受剪承载力（6.2.14）,抗震墙的水平施工缝处，由于混凝土结合不良，可能形成抗震薄弱部位。2001
12、规范和89规范都规定一级抗震墙要进行水平施工缝处的受剪承载力验算 。,一级抗震墙的施工缝截面受剪承载力，应采用下式验算： Vw0 ( 0.6 fy As0.8 N ) / RE (6.2.14) 式中 Vwj抗震墙施工缝处组合的剪力设计值； fy竖向钢筋抗拉强度设计值； As施工缝处抗震墙的竖向分布钢筋、竖向插筋和边缘构件（不包括边缘构件以外的两侧翼墙）纵向钢筋的总截面面积； N施工缝处不利组合的轴向力设计值，压力取正值，拉力取负值。,规范验算公式依据试验资料，不计混凝土的作用，计入轴向压力的摩擦作用和轴向拉力的不利影响。穿过施工缝的钢筋处于复合受力状态，其强度采用0.6的折减系数。还需注意，
13、计算轴向力设计值时，重力荷载分项系数受压时取1.0、受拉时取1.2。,2）连梁内力设计值和承载力验算,（1）刚度折减（6.2.132） 抗震墙连梁的刚度可以折减，折减系数不小于0.5 (89规范为不小于0.6)。,联肢抗震墙在水平地震力作用下，连梁两端弯矩相同、反弯点在跨中。连梁的剪跨比较小、刚度大，若按连梁实际刚度进行结构分析，所得连梁剪力值较大，可能超过剪压比限值，使连梁剪切破坏。对于抗震设计，连梁的刚度并不是越大越好，而是要适当降低连梁刚度。连梁刚度折减后，使水平地震力产生的梁端约束弯矩降低，同时也降低了连梁的剪力和剪压比，避免剪切破坏，有利于实现强剪弱弯的延性连梁。,（2）连梁剪力设计
14、值(6.2.4),一、二、三级抗震墙中跨高比大于2.5的连梁，其梁端截面组合的剪力设计值应采用增大系数调整： 9度时，还要按实际的受弯承载力计算剪力设计值，取两者的大者验算受剪承载力。 增大系数的取值增大系数，一级取1.3，二级取1.2，三级取1.1。,主要考虑了材料的实际强度、连梁实配受弯钢筋的面积超过计算所需的面积，以及不同抗震等级对“强剪弱弯”的不同要求。需注 意的是，连梁两端弯矩设计值之和为顺时针方向之和及逆时针方向之和两者的较大值。,（3）连梁斜向配筋（6.4.10，6.7.5）,一、二级核心筒和内筒： 跨高比不大于2且厚度不小于400mm的连梁，宜配置斜向交叉暗柱，暗柱承担全部剪力
15、；厚度小于400mm且不小于200mm的连梁，采用斜向交叉钢筋，作为改善受力性能的构造措施；,其它结构： 一、二级抗震墙跨高比不大于2且墙厚不小于200mm的连梁，另设斜向交叉钢筋，作为改善受力性能的构造措施。,跨高比小的连梁容易剪切破坏，即使是按强剪弱弯设计，在梁的两端屈服出现塑性鉸后，仍难避免剪切破坏。为了改善跨高比小的连梁的性能，从而改善联肢墙的抗震性能，2001规范增加了连梁斜向配筋的规定。,有两种斜向配筋的方式：有箍筋的暗柱和无箍筋的钢筋。试验研究表明，连梁配置斜向交叉暗柱，可以提高连梁的受剪承载力、剪切变形能力和耗能能力，使抗震墙具有良好的抗震性能。配置无箍筋的斜向钢筋，对连梁的抗
16、震性能也有一定的改善。,3）墙肢抗震构造措施（1）分布钢筋,竖向和横向分布筋的最小配筋率： 一、二、三级不小于0.25，四级不小于0.2（6.4.31，与89规范不完全相同）；最大间距300mm,最小直径8mm； 部分框支抗震墙结构底部加强部位，不小于0.3（6.4.32，89规范无此规定），最大间距300mm ； 框墙结构为0.25（6.5.2，89规范同），双排布置，有拉筋。,分布筋的直径：不应小于8mm（6.4.3)，不宜大于墙厚的1/10 (6.4.4)。 分布筋的间距：部分框支墙结构底部加强部位不大于200mm；其他结构的抗震墙不大于300mm(6.4.3)。分布筋的间距小一些好，有利于减少收缩裂缝和减少反复荷载作用下的交叉斜裂缝。,2）轴压比限值（6.4.5）,规范规定的轴压比限值适用于各种结构类型的抗震墙墙肢。9度一级墙最严，限值为0.4；8度一级墙次之，限值为0.5；二级墙的限值为0.6。 墙肢长度小于墙厚的3倍时（89规范的小墙肢），应按柱的要求设计（
