多層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)問題

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在8度地震區(qū)如何對多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)(層數(shù)為9層及9層以下或房屋高度不超過28m)進行設(shè)計，是一個值得探討的問題。

一、多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級

對抗震設(shè)防烈度為8度的多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級，抗震規(guī)范GB50011-2001和高規(guī)均規(guī)定:在抗震設(shè)防烈度為8度的地區(qū)，房屋高度不超過80m時，抗震等級為二級。

抗震規(guī)范GBJll-89把8度地震區(qū)，高度在35-80m范圍內(nèi)，屬于丙類建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級定為二級，而把高度在35m以下屬于丙類筑的剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級定為三級。

建議抗震規(guī)范GB50011-2001在修訂時，把8度區(qū)層數(shù)不超過9層，高度不超過28m，屬于丙類建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級定為三級。

此外，建議對8度地震區(qū)的多層住宅短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和多層部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，相應(yīng)的規(guī)定也宜適當放寬。

二、多層剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強部位的高度

抗震規(guī)范GB50011—2001規(guī)定，剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強部位的高度可取墻肢總高度的l／8和底部2層二者的較大值，且不大于15m。即底部加強部位的高度至少為2層。這對于層數(shù)不超過6層的多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)，顯然偏嚴。對比砌體結(jié)構(gòu),8度區(qū)6層及接近6層的砌體結(jié)構(gòu)，除下部1／3樓層橫墻內(nèi)的構(gòu)造柱間距要適當減小外，并無底部專門加強的規(guī)定。

建議取墻肢總高度的l／10和底部1層二者的較大值。

三、多層剪力墻結(jié)構(gòu)無地下室時的底層層高

目前框架結(jié)構(gòu)無地下室時，底層層高的計算方法大體有以下三種：

（1）按混凝土規(guī)范GB50010-2002第7.3.11條第2款:框架結(jié)構(gòu)底層層高為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度。

（2）按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002第8.2.6條做成高杯口基礎(chǔ),滿足表8.2.6對杯壁厚度的要求，則底層層高為從基礎(chǔ)短柱頂面到一層樓蓋頂面的高度。

（3）參照《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB5003-2001）第5.1.3條，當基礎(chǔ)埋置較深且有剛性地坪并配構(gòu)造鋼筋時，底層層高可取室外地面以下500mm到一層樓蓋頂面的高度。

多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)高寬比一般小于等于2,屬于剛性建筑，破壞模型均呈剪切型。而高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高寬比可以達到5，在水平力作用下，屬于豎向彎曲型結(jié)構(gòu)或彎剪型結(jié)構(gòu)，破壞模型呈彎曲型或彎剪型。

比照多層框架結(jié)構(gòu)的辦法,多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)無地下室時，底層層高的計算方法亦可有以下三種：

（1）從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度。

（2）在±0.0地面以下-0.10m處附近，加厚剪力墻形成“短墻”（宜使短墻厚度至少大于等于2倍墻厚），從短墻頂面起計算剪力墻結(jié)構(gòu)底層層高。

（3）當基礎(chǔ)埋置較深且有剛性地坪并配構(gòu)造鋼筋時，底層層高可取室外地面以下500mm到一層樓蓋頂面的高度。

建議:抗震設(shè)計時,當多層建筑的結(jié)構(gòu)高寬比符合剛性建筑要求時，對于無地下室的多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)或多層框架結(jié)構(gòu)，若埋置深度較淺,應(yīng)采用第一種做法和計算方法。若埋置深度較深,可采用第二或第三種做法和計算方法。

當多層框架結(jié)構(gòu)無地下室,基礎(chǔ)(柱下獨立基礎(chǔ))埋置深度又較深時,為了減小底層柱的計算長度和底層位移,在±0.00以下適當位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁,此時宜將從基礎(chǔ)頂面至首層頂面分為兩層:從基礎(chǔ)頂面至拉梁頂面為一層,從拉梁頂面至首層頂面為二層,即將原結(jié)構(gòu)增加一層進行分析,設(shè)計時,從基礎(chǔ)頂面至首層頂面的柱應(yīng)按有關(guān)規(guī)定予以加強,拉梁按框架梁設(shè)計,獨立基礎(chǔ)按偏心受壓設(shè)計。

當多層框架結(jié)構(gòu)無地下室,基礎(chǔ)(柱下獨立基礎(chǔ))埋置深度較淺,此時若設(shè)拉梁,一般應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)頂面,拉梁可按軸心受力構(gòu)件設(shè)計,獨立基礎(chǔ)按中心受壓設(shè)計。

四、多層剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強部位墻肢截面厚度

多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)根據(jù)抗震等級為三級確定底部加強部位墻肢截面厚度，當墻厚不滿足要求時，應(yīng)按高規(guī)附錄D計算墻體的穩(wěn)定,但不得小于160mm。

多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的外墻厚度不能取得太薄，應(yīng)比內(nèi)墻適當加厚。主要原因，一是外墻通常開洞較多，容易形成弱的小墻肢；二是當房屋開間較大時，較厚的樓板要求外墻有較大的出平面剛度和較大的出平面抗彎能力。

五、剪力墻約束邊緣構(gòu)件的設(shè)計

剪力墻約束邊緣構(gòu)件非陰影區(qū)箍筋或拉筋的配筋方式,可按下列規(guī)定執(zhí)行:

1)外圈設(shè)置封閉箍筋,該封閉箍筋伸入陰影區(qū)域內(nèi)一倍縱向鋼筋間距,并箍住該縱向鋼筋(圖1),封閉箍筋內(nèi)設(shè)置拉筋。

圖1  非陰影區(qū)箍筋或拉筋的配筋方式(一)

2)當水平分布筋的錨固及布置同時滿足下列條件時,水平分布筋可取代相同位置(相同標高)處的封閉箍筋(圖2)。

圖2  非陰影區(qū)箍筋或拉筋的配筋方式(二)

當墻體水平筋在陰影部分有可靠錨固,且非陰影部分兩端的拉筋同時牢牢鉤住墻體水平筋和豎向筋時,可以代替一部分約束邊緣構(gòu)件非陰影部分的箍筋或拉筋,另一部分則配置密閉箍筋或拉筋,兩部分之和滿足配箍特征值的要求。這樣做既可達到約束混凝土,提高延性的目的,又不致造成非陰影部分的水平方向鋼筋過密,施工難以擺放的問題。

六、多層建筑樓層扭轉(zhuǎn)位移控制條件

多層建筑結(jié)構(gòu)的絕對側(cè)移值很小,層間位移角也很小,建設(shè)部建質(zhì)[2003]46號文件指出:”規(guī)則性要求的嚴格程度,可依設(shè)防烈度不同有所區(qū)別。當計算的最大水平位移、層間位移很小時,扭轉(zhuǎn)位移比的控制可略有放寬。”因此,多層建筑結(jié)構(gòu)的樓層的扭轉(zhuǎn)位移控制條件可適當放寬。建議不宜大于1.5,不應(yīng)大于2.0。