剪力墻邊緣構件的設計要點

蘇 文 （安徽建科施工圖審查有限公司，安徽 合肥 230032）

剪力墻邊緣構件的設置對提高墻肢的承載能力、增強墻肢的延性性能和加大墻肢的塑性耗能能力有著非常明顯作用。有資料顯示，有邊緣構件約束的矩形截面剪力墻與無邊緣的相比，極限承載力約提高40%，極限層間位移角約增加一倍，耗震能的能力增大20%。因此，自2001年抗規(guī)及高規(guī)開始，首次提出設置邊緣構件的要求，2010年版抗規(guī)及高規(guī)則進一步加強及完善了剪力墻邊緣構件的設置。

剪力墻邊緣構件通常分為三種：約束邊緣構件、構造邊緣構件及特殊邊緣構件，分別應按照下列要求設置。

1 約束邊緣構件

①一～三級剪力墻底層墻肢（嵌固層上墻肢）底截面的軸壓比（指不考慮地震作用工況下的軸壓比）大于限值（一級9度0.1、一級6～8度0.2、二級和三級0.3）時。

②部分框支剪力墻結構的剪力墻。

以上情況均應在底部加強部位及相鄰的上一層設置約束邊緣構件。

應注意當?shù)撞考訌妳^(qū)剪力墻墻厚或混凝土強度等級有改變，宜取該區(qū)域該墻肢的最大軸壓比數(shù)值而不是僅根據(jù)底層來確定是否設置約束邊緣構件。

③框筒結構的核心筒角部墻體全高均應設置約束邊緣構件。

④帶轉換層的高層建筑結構應取轉換層以上第3層及以下應設置約束邊緣構件。

⑤超限高層建筑，當剪力墻軸壓比不小于0.25時，均須設置約束邊緣構件。

⑥結構受力的復雜部位、重要部位、關鍵部位宜設置約束邊緣構件。

2 構造邊緣構件

①一～三級剪力墻底層墻肢（嵌固層上墻肢）的軸壓比（不考慮地震作用工況下的軸壓比）大于限值（一級9度0.1、一級6～8度0.2、二級和三級0.3）的底部加強區(qū)相鄰上一層以上部位。

②部分框支剪力墻結構的剪力墻（含框支墻和落地墻）的底部加強區(qū)相鄰上一層以上部位。

③帶轉換層的高層建筑結構應取轉換層以上第3層以上。

④一～三級剪力墻底層墻肢（嵌固層上墻肢）的軸壓比小于限值（一級9度0.1、一級6～8度0.2、二級和三級0.3）的所有部位。

⑤四級剪力墻的所有部位。

⑥十字形剪力墻交叉部位可按構造邊緣構件設置。

3 特殊邊緣構件

①嵌固層下一層剪力墻邊緣構件；

②轉角窗邊邊緣構件；

③過渡層的邊緣構件；

④剪力墻開洞導致的邊緣構件。

4 邊緣構件的設置范圍

①約束邊緣構件，可參見《高規(guī)》7.1.15條及《抗規(guī)》6.4.5-2條。

②構造邊緣構件，可參見《高規(guī)》7.1.16條及《抗規(guī)》6.4.5-1條。

5 邊緣構件的配筋構造

5.1 約束邊緣構件

①約束邊緣構件的縱向鋼筋應配置在陰影部分內(nèi)，非陰影部分縱向鋼筋為墻的豎向分布筋。

②約束邊緣構件陰影部分應滿足正截面受壓（受拉）承載力計算要求。

③約束邊緣構件豎向分布鋼筋的最小配筋率及根數(shù)、直徑應同時滿足規(guī)范要求。在滿足計算值、最小配筋率、根數(shù)、直徑的前提下，多余的鋼筋可采用較小的直徑，但不應小于剪力墻豎向分布鋼筋的強度等級及直徑（包括地下室外墻及人防墻體鋼筋）。

④約束邊緣構件陰影區(qū)內(nèi)縱筋最大配筋率可按框柱的相關規(guī)定執(zhí)行，不應大于5%。當縱向鋼筋直徑較大、配筋率較高時，約束箍筋的配置應與之相匹配。

⑤約束邊緣構件應比墻體具有更高的強度和更好的延性。規(guī)范雖未明確規(guī)定邊緣構件縱筋間距，仍宜按框柱的有關規(guī)定執(zhí)行，且不應大于該處的墻體豎向分布鋼筋（包括《高規(guī)》7.2.19規(guī)定區(qū)域、地下室外墻及人防墻體鋼筋）間距，不過增加的鋼筋允許采用較小的直徑。圖集SG330要求間距不大于200。

⑥陰影部分應設置封閉箍筋，且以箍筋為主，落單的縱筋可采用拉筋，但該拉筋應遠離約束邊緣構件的端部。箍筋重疊不宜多于兩個。

⑦非陰影區(qū)應采用箍筋和拉筋相結合的配箍方式，其外圍應設置封閉箍筋，伸入陰影區(qū)內(nèi)一倍縱向鋼筋間距，并箍住該縱向鋼筋，封閉箍筋內(nèi)可設置拉筋，其配箍特征值按陰影部分的1/2確定。

⑧陰影及非陰影部分的箍筋及拉筋沿豎向間距一級抗震不宜大于100mm，二、三級抗震不宜大于150mm。其沿水平方向的肢距不宜大于300mm，且不應大于豎向鋼筋間距的2倍。

⑨當墻的水平分布筋滿足錨固要求（在端部90度彎折后延伸到另一排分布鋼筋并鉤住其豎向鋼筋）且水平分布筋之間設置足夠多的拉筋形成復合箍時，水平分布筋可替代相同標高處的箍筋，并計入約束邊緣構件的體積配箍率，但其配箍特征值不宜大于0.3倍總配箍特征值（應注意此處不是指實配的體積配箍率的30%）。

⑩同樣，當墻的水平分布筋滿足第5.1.9條要求時，水平分布筋也可參見規(guī)范對邊緣構件箍筋沿豎向間距的要求與箍筋間隔設置，此時水平分布筋強度等級及鋼筋直徑、面積均不應小于封閉箍筋。

[11]一字形約束邊緣構件陰影區(qū)箍筋的長短邊之比不宜大于3，T形、L形可適當放寬。當相鄰兩個箍筋需要搭接時應至少相互搭接1/3長邊的長度及短邊長度。

[12]約束邊緣構件無剪力墻相連肢箍筋配置不應低于剪力墻水平分布筋，特別是筏基上剪力墻分布筋較大時，應與之相匹配。

[13]箍筋及拉筋的彎鉤為135度，直段長度不應小于10倍箍筋直徑，且不應小于75mm。

[14]約束邊緣構件的箍筋沿豎向的間距應注意與剪力墻水平分布筋的間距相協(xié)調(diào)，當剪力墻外層分布筋間距為200時，邊緣構件箍筋間距宜采用100，以方便施工。

[15]當端柱承受集中荷載時，其豎向鋼筋、箍筋直徑和間距除應滿足抗震墻的要求外，還應滿足框架柱的相應要求。

5.2 構造邊緣構件

①構造邊緣構件應滿足正截面受壓（受拉）承載力計算要求。

②構造邊緣構件豎向分布鋼筋的最小配筋率及根數(shù)、直徑應同時滿足規(guī)范要求。在滿足計算值、最小配筋率、根數(shù)、直徑的前提下，多余的鋼筋可采用較小的直徑，但不應小于剪力墻豎向分布鋼筋的強度等級及直徑（包括地下室外墻及人防墻體鋼筋）。

③構造邊緣構件應比墻體具有更高的強度和更好的延性。規(guī)范雖未明確規(guī)定邊緣構件縱筋間距，仍宜按框住的有關規(guī)定執(zhí)行，且不應大于該處的墻體豎向分布鋼筋（包括《高規(guī)》7.2.19規(guī)定區(qū)域、地下室外墻及人防墻體鋼筋）間距，不過增加的鋼筋允許采用較小的直徑，但不應小于剪力墻豎向分布鋼筋的強度等級及直徑（包括地下室外墻及人防墻體鋼筋）。圖集SG330建議間距不大于200。

④底部加強區(qū)部位應采用箍筋或復合箍筋，其它部位可以采用箍筋或拉筋。L形轉角墻應采用箍筋以增加對縱向鋼筋的約束作用。

⑤構造邊緣構件箍筋及拉筋沿豎向間距底部加強部位一級不應大于100mm，二、三級不應大于150mm，四級不應大于200mm。其它部位一級不應大于150mm，二、三級不應大于200mm，四級不應大于250mm。其沿水平方向的肢距不宜大于300mm，且不應大于豎向鋼筋間距的2倍。

⑥當墻的水平分布筋滿足錨固要求（在端部90度彎折后延伸到另一排分布鋼筋并鉤住其豎向鋼筋）且邊緣構件范圍內(nèi)水平分布筋之間均設置拉筋時，水平分布筋可部分（不應多于1/3，一般隔二替一）替代相同標高處的箍筋，與箍筋一起滿足豎向間距的要求，此時水平分布筋強度等級及鋼筋直徑、面積均不應小于封閉箍筋。

⑦構造邊緣構件無剪力墻相連肢箍筋配置不應低于剪力墻水平分布筋，特別是筏基上剪力墻分布筋較大時，應與之相匹配。

⑧當端柱承受集中荷載時，其豎向鋼筋、箍筋直徑和間距除應滿足抗震墻的要求外，還應滿足框架柱的相應要求。

5.3 特殊邊緣構件

①嵌固層下一層剪力墻邊緣構件

嵌固層下一層剪力墻邊緣構件非約束邊緣構件，其截面尺寸同其上一層對應的約束邊緣構件，縱向鋼筋截面面積不應小于其上一層對應的邊緣構件縱向鋼筋截面面積，箍筋配置可按構造邊緣構件執(zhí)行。

當嵌固層下一層剪力墻變?yōu)檎麎r，其上層約束邊緣構件主筋應向下順延，外墻時應滿足外墻設計要求。當嵌固層下一層剪力墻比上層加長不多時，其上層約束邊緣構件主筋應向下順延，加長部位增設構造邊緣，其箍筋與原邊緣構件搭接。

②轉角窗邊邊緣構件

轉角窗邊邊緣構件配筋應加強，圖集11G329要求墻肢全高設置約束邊緣構件。

③過渡層的設置

過渡層邊緣構件的設置可避免剪力墻剛度及承載力突變，改善結構延性。

B級建筑剪力墻，應在約束邊緣構件層與構造邊緣構件層之間設置1～2層過渡層。過渡層邊緣構件的截面尺寸可同構造邊緣構件，配箍特征值可取相應約束邊緣構件的配箍率與0.1之和的平均值，豎向鋼筋可取約束邊緣構件與構造邊緣構件之和的平均值。

對復雜結構、結構關鍵部位、薄弱部位，應考慮設置過渡層。

當剪力墻底部加強區(qū)因墻厚變化較大導致軸壓比變得加大時，宜考慮設置過渡層。

④剪力墻開洞導致的邊緣構件

當剪力墻洞口距剪力墻邊距離不小于1/3墻長及4倍墻厚且洞口面積小于0.16墻面積時，或剪力墻上預留非連續(xù)洞口高寬均不大于800mm時，可不設邊緣構件，僅按構造要求設置洞口邊加強鋼筋即可。

不滿足上述條件時，應設置邊緣構件。