关键词：高层剪力墙；约束边缘构件；墙体水平筋；配箍率；具体方法；
引言：《混凝土结构设计规范2015年版（GB50010-2010）》11.7.18条；《建筑抗震设计规范（2016年版）》6.4.5条；《高层建筑混凝土结构设计规范（JGJ3-2010）》（以下简称《高规》）7.2.15条规定“箍筋体积配箍率，可计入箍筋、拉筋以及符合构造要求的水平分布钢筋，计入水平分布钢筋的体积配箍率不应大于总体积配箍率的30%”。因为此条规定可以减少剪力墙约束边缘构件中的箍筋用量受到了很多开发公司和结构设计人员的注意。但是在实际工程项目中，因为设计周期短，出图任务重，而计入墙身水平筋的工作量又比常规计算方法大，相当多的结构设计人员还是没有采用。这里需要指出的是，约束边缘构件体积配箍率不计入墙体水平筋的做法常规、简单、便于施工，设计和施工人员更为熟知，但是用钢量稍大。如遇对用钢量要求苛刻项目，可采用计入墙体水平筋的做法，但是设计人员需要指明构造做法，以免产生错误，影响工程质量。下面就此种设计方法的几个问题做以阐述。
一、符合构造要求的墙身水平钢筋
《高规》7.2.15条的条文说明中论述：“本条符合构造要求的水平分布钢筋，一般指水平分布钢筋伸入约束边缘构件，在墙端有90°弯折后延伸到另一排分布钢筋并勾住其竖向钢筋，内、外排水平分布钢筋之间设置足够的拉筋，从而形成复合箍，可以起到有效约束混凝土的作用。”在剪力墙约束边缘构件设计时，要注意是水平筋在墙端的弯折，并勾住其对面的竖向钢筋，水平钢筋之间设置拉筋。根据规范要求《混凝土结构施工图平面表示方法制图规则和构造详图》(16G101-1)图集中第76页给出剪力墙水平分布钢筋计入约束边缘构件体积配箍率的构造做法。建议结构设计人员在详图设计中参照执行。
二、剪力墙约束边缘构件体积配箍率计算
剪力墙约束边缘构件最小体积配箍率的要求可按该式计算：ρv =λv fc/ fyv
λv——约束边缘构件配箍率特征值；fc——混凝土轴心抗压强度设计值，强度等级低于C35时，按C35计算；fyv——箍筋、拉筋或水平分布钢筋的抗拉强度设计值。
因为高层剪力墙设置约束边缘构件的部位一般轴压比较大，故本文仅讨论约束边缘构件配箍率特征值取λv=0.2的情况。经过计算可得出下表：
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三、剪力墙约束边缘构件体积配箍率计入水平筋的计算
在实际的结构设计工作中，设计师按照规范条文“计入水平分布钢筋的体积配箍率不应大于总体积配箍率的30%”，计算分为两步：1、把符合条件的水平筋和箍筋、拉筋的体积配箍率计算出来，首先要满足表一的要求；2、把符合条件的水平筋的体积计算出来除以水平筋和箍筋、拉筋的总体积，如果不超过30%则说明试配可以满足。但是如果我们逐字逐句的分析这句话可以了解，规范条文的涵义是指计入水平筋不大于配箍率的30%。也就是说，计入符合条件的水平筋最多解决30%的体积配箍率的问题，剩下的70%或更多的体积配箍率需要箍筋、拉筋来解决。这样我们通过计算可得出约束边缘构件配箍率特征值取λv=0.2的下表：
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表2即是把规范要求的体积配箍率乘以0.7所得。通过分析我们可以知道在符合条件的水平筋足够时，在实际配筋时只需要计算箍筋、拉筋的用量满足表2即可。
下面通过设计实例来说明具体的做法。
相关说明：1、以下举例的钢筋混凝土剪力墙均处于一类环境，且使用年限为50年；
2、约束边缘构件的核心区面积计算取至最外圈箍筋的内表面；
3、钢筋混凝土剪力墙墙身分布筋，箍筋及拉筋均为HRB400级钢筋；
4、钢筋混凝土剪力墙墙厚为200，墙身分布钢筋为8@200双向；
5、阴影区设置箍筋沿竖向间距为@200，计入水平筋沿竖向间距为@200，二者交错放置，沿竖向间距为@100 。
例图：（转角墙）
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完全计入墙身水平筋时，水平筋可以达到的体积配箍率：
ρvS——符合条件的墙身水平筋扣除重叠部分的体积配箍率；Asv1——墙身水平筋的单根截面面积；lv——墙身水平筋的长度；Acor——混凝土核心区截面面积；S——墙身水平筋竖向间距。
因水平筋仅可考虑30%，故完全考虑水平筋时，约束边缘构件的总配箍率为：
对比表1可知，在混凝土强度等级不大于C50时，墙身水平筋均不可以完全计入总配箍率，钢筋量用不完。此时另配的箍筋及拉筋可按总配箍率的70%来计算。至于一字型暗柱和翼墙，因方法类似在此就不一一赘述。
高层剪力墙混凝土结构，应用最为广泛使用的200mm厚的剪力墙墙体，对于混凝土强度等级不大于C50时，约束边缘构件的体积配箍率一般可按规范要求的最小配箍率的70%计算。对于混凝土强度等级大于C50时，墙身水平筋可完全计入体积配箍率计算。如果使用厚度大于200的剪力墙，墙体水平筋也会相应增大，设计人员可以通过本文推荐的思路自行设计，可以使实际工作中的计算量得到简化，同时墙体水平分布钢筋得到充分的利用，也能满足规范的要求。
四、结语
高层混凝土剪力墙设置边缘构件相当于给整片剪力墙增加了边框，可以有效的增加剪力墙墙体的延性和耗能能力。约束边缘构件作为混凝土剪力墙结构的重要构件，设计人员一定要给予足够的重视。在设计时结构人员一定要注意考虑墙身水平筋计入的前提条件，使用可靠、合理的构造做法。对于设计时使用其他强度等级的钢筋要注意使用等强度换算，然后方可使用规范的公式结合本文论述的方法进行计算设计。
参考文献：
[1] 《混凝土结构设计规范（GB50010-2010）》.2015年版.
[2] 《建筑抗震设计规范》.（2016年版）
[3]《高层建筑混凝土结构设计规范（JGJ3-2010）》.2011年.
[4]《混凝土结构剪力墙边缘构件和框架柱构造钢筋选用》.（14G330-1）.2014.
[5]《混凝土结构施工图平面表示方法制图规则和构造详图》.（16G101-1）.2016.
论文作者:张新勇
论文发表刊物:《城镇建设》2020年 1期
论文发表时间:2020/3/17
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