摘要：通過闡述鋼筋混凝土周邊有梁的破壞特點，抗震剪力墻的合理布置與選型，介紹了其計算原理公式，得出幾點設計方案。
　　關鍵詞：荷載；計算原理；配筋方案
　　0前言
　　隨著建筑層面的提升，對于建筑抗震而言是一個巨大的考驗。近年來地震經驗表明，在宏觀烈度相似的情況下，處在大震級中距下的柔性建筑，其震害要比中、小震級近震中距的情況重的多；理論分析也發現，震中距不同時反應譜頻譜特性并不相同。抗震設計時，對同樣場地條件、同樣烈度的地震，對于不同地區的建筑群的要求不同，需要采用設計地震動的強度及設計反應譜的特征周期來表征。
　　1鋼筋混凝土連梁的破壞特點
　　鋼筋混凝土連梁可視為兩端與墻肢剛接連接，反彎點在跨中的反對稱彎曲深梁。在風荷載和水平地震作用下，墻肢產生彎曲變形，使連梁產生轉角，從而使連梁產生內力。同時連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來減少了墻肢的內力和變形，對墻肢起到了一定的約束作用，改善了墻肢的受力狀態。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）。連梁發生脆性破壞時，喪失了各墻肢的約束作用，將其稱為單片的獨立梁。這會使結構的側向剛度降低，變形加大，墻肢彎矩加大，并且增加P-Δ效應。連梁發生延微裂縫，并形成塑性鉸，塑性鉸仍能繼續傳遞彎矩和剪力，從而吸收大齡的地震能量，對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，對減少墻肢內力，延緩墻肢屈服有著重要的作用。但在地震反復作用下，連梁的裂縫會不斷發展，直到混凝土受壓破壞。連梁受力和變形與跨高比較大的細長梁或簡支深梁都有很大的差別，起破壞香臺與其剪壓比、剪箍比、跨高比等因素有關。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，延性和耗能指標都較差。
　　2剪力墻的合理布置及類型
　　剪力墻的布置應遵循“均勻、分散、對稱、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，宜設置剪力墻，以加強建筑在該處的薄弱環節。剪力墻在豎向宜對齊并直通到頂。如設計中不能全部直通到頂時，也應宜沿高度向上逐漸減少，避免剛度突變。30層以下100 m以內的高層建筑，可以每5層～7層變化一次剪力墻的剛度，向上逐漸減小。
　　(2) 盡可能將縱橫兩個方向的剪力墻組合在一起，如圖1(a) 所示。圖1(b)的布置，側向剛度和抗扭剛度均較差，故不宜采用。當建筑平面形狀不規則時，剪力墻和柱網不能正交布置。
　　(3) 剪力墻結構平面布置還應根據建筑的使用功能、墻體構件類型、施工工藝及綜合經濟技術指標等多種因素加以確定。
　　
　　
　　圖1 規則的平面
　　3計算原理及公式
　　框剪結構中周邊有梁柱的剪力墻，在水平地震作用下，由于周邊梁、柱對框內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、抗彎承載力計算公式。
　　3.1抗剪承載力計算公式
　　其計算簡圖如圖2所示。
　　周邊梁對墻單元的約束作用，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 計算簡圖
　　式（1）、（2）中：fY1、fY2???周邊梁、柱箍筋強度設計值；
　　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力σ 可由力學公式得出：
　　（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 并代入式（5）得，
　　 （6）
　　當 時，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）
　　軸壓應力起作用，所有將式（9）中0.167N 寫成 。
　　從對比試驗可以看出[4]，反復加荷的剪力墻抗剪承載力比
　　單調加載降低15%～20%，為防止地震作用下剪力墻發生脆性剪
　　切破壞，將抗剪承載力降低20%是必要的。
　　所以在地震組合時，其偏心受壓抗剪承載力計算公式如式（10）：
　　
　　式中：VW???設計剪力值；
　　N???相應于Vw 的軸向力設計值；
　　A??剪力墻計算截面全面積；
　　AW???工形或T形截面剪力墻腹板面積。
　　其余符號意義見文獻[1]。
　　3.2 抗彎承載力計算公式
　　周邊有梁柱的剪力墻在水平荷載作用下，其截面中的平均應變分布規律符合平截面假定，按簡化后的截面應力分布簡圖，如圖3所示。
　　
　　圖3 截面應力分布圖
　　可得出剪力墻偏心壓彎承載力計算公式（11）：
　　
　　（11）
　　式中：MS???彎矩設計值；
　　AS???周邊柱內受拉鋼筋截面面積；
　　f???周邊柱內受拉鋼筋強度設計值；
　　N???軸向力設計值。
　　 值按文獻[1]中規定計算，其余符號意義同前。
　　4提高連梁抗震性能的配筋方案
　　傳統的配筋方案及現行規程 推薦的連梁的射進方法對采取傳統配筋方案的連梁的研究開展較早，比較成熟，因其構造簡單、施工方便的特點，為工程界廣泛接受。現行規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梁的剪力設計值。安“強剪弱彎”原則進行調整，連梁的剪力增大系數取與普通框架的相同。
　　4.3 連梁的斜截面受剪承載力驗算。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）；當跨高比不大于2.5時，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，連梁會因為很大的內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，允許其適當開裂（減低剛度）而把內力轉移到墻體上。這件系數不宜小于0.5，以保證連梁承受豎向荷載的能力。對連梁剛度折減后，仍發生連梁斜截面受剪承載力不夠時，可區別不同的情況采取如下相應的措施：如果結構的整體剛度較大，計算位移規定的限值小，自振周期小，不滿足斜截面受剪承載力要求時，可采用奸笑連梁截面高度的方法，使連梁的內力減少。如果只是部分連梁的斜截面受剪承載力不足，可對水平地震作用下連梁的彎矩及剪力進行調幅，由于已經對連梁的剛度進行過折減，應嚴格控制調整幅度，并適當提高其余部位連梁和強制的彎矩設計值。如經上述調整仍不符合斜截面受剪承載力要求時，可按剪壓比限值確定剪力，并反算出連梁的彎矩，按“強剪弱彎”原則配置相應的縱向鋼筋。如果不能保證連梁在大震時的延性要求，可按在大震作用下該連梁不參與工作，按獨立墻肢進行第二次多遇地震下內力分析，墻肢應按兩次計算所得較大內力進行配筋設計。必要時應重新調整結構布置，使連梁的承載力符合要求。
　　4.5 構造要求。構件的抗震能力在相當大的程度上與構造有關，構造要求是實現強度驗算的保證，本文提出周邊有梁柱的剪力墻構造要求，供工程設計參考。
　　 （1）剪力墻：厚度不應小于160 mm，且不應小于墻凈高的1/20。墻內水平和豎向鋼筋最小配筋率不應小于0.25%，直徑不應小于準8 mm，間距不應小于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。梁內箍筋應沿梁全跨加密設置，直徑不宜小于準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，柱內箍筋應沿柱全高加密設置，直徑不宜小于準8 mm，間距不宜大于100 mm。
　　5結語
　　 （1）周邊梁、柱作為框內剪力墻的橫、縱向加勁肋，能加強剪力墻的穩定性，并約束框內墻單元，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，則整個結構仍可借助梁、柱抗彎繼續工作，可以做到“裂而不倒”，因此除按承載力計算公式得出的配筋外，對于周邊梁、柱還應適當加強。
　　 （3）探討了周邊有梁柱的剪力墻承載力計算公式及構造要求，由于這方面試驗資料不多，對其承載能力、變形能力、耗能能力等問題還有待進一步研究。
　　
　　參考文獻
　　[1] JGJ3?90，鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程[S].
　　[2] 丁大鈞，現代混凝土結構學[M].北京：中國建筑工業出版社，2000:647-662.
　　[3] 曾斌.結構概念設計在框架剪力墻結構體系中的應用[D]. 北京:北京工業大學工程，2002.