中铁时代建筑设计院有限公司，安徽 芜湖 241000
【摘要】随着我国城市建设的发展，高层建筑的应用变得越来越普遍。其中的剪力墙结构以其较好的抗震性能在高层建筑中占据了很大的比例。剪力墙作为高层建筑结构中的主要受力构件，对其所进行的结构设计对整个建筑结构的安全性有重大影响。本文就剪力墙墙肢在地震作用下出现偏心受拉的情况进行了简单讨论，并就采用国内现有结构计算软件进行计算时对偏拉墙肢的处理提出一些建议。
【关键词】抗震设计；双肢剪力墙；小偏心受拉；大偏心受拉；概念设计
引言
剪力墙作为高层建筑结构中的主要抗侧力构件，既承受水平荷载作用，又承受竖向荷载作用，在结构设计中应进行平面内的截面受剪、偏心受压或偏心受拉、平面外轴心受压承载力验算。如果抗震墙的墙肢在多遇地震下出现偏心受拉时，在设防地震、罕遇地震下的抗震能力可能大大丧失，因此在设计中应该引起足够的重视。
1 规范对抗震设计时偏心受拉的双肢剪力墙的规定
高规 7.2.4 抗震设计的双肢剪力墙，其墙肢不宜出现小偏心受 拉。当任一墙肢为偏心受拉时。另一端肢的弯矩设计值及剪力设计值应乘以增人系数 1.25。抗规 6.2.7.3：双肢抗震墙中，墙肢不宜出现小偏心受拉；当任一墙肢为偏心受拉时，另一墙肢的剪力设计值、弯矩设计值应乘以增大系数 1.25。如果双肢剪力墙中一个墙肢出现小偏心受拉，该墙肢可能会出现水平通缝而严重削弱其抗剪能力，抗侧刚度也严重退化，由荷载产生的剪力将全郁转移到另一个端肢而导致另一墙肢抗剪承载力不足。因此，应尽可能避免出现墙肢小偏心受拉情况。当墙肢出现大偏心受拉时，墙肢极易出现裂缝，使其刚度退化，剪力将在墙肢中重分配，此时，可将另一受压墙肢按弹性计算的剪力设计值乘以 1.25 增大系数后计算水平钢筋，以提高其受剪承载力。在地震作用的反复荷载下，双肢墙的两个墙肢都要按照增大剪力与弯矩后的内力配筋。
2 PKPM 软件对于墙肢内力计算的处理
对联肢剪力墙，目前设计中是分别按照墙柱和墙梁进行设计的，其中的墙梁在软件中可以按照开洞方式或按照框架梁方式建模，两种建模方式的不同，在内力分析中产生的协调点也是不同的。采用不同的连梁刚度模型 ( 壳元或杆元 )，对结构的整体刚度影响是很大的，构件内力计算给果也会产生较大的差异。在内力分析的时候是按照独立的墙柱和连梁模型进行的，在配筋设计阶段软件也是分别按照墙柱和墙梁最不利的内力组合分别进行配筋的处理。SATWE 软件分别按照上述方式计算得到墙柱和连梁在恒、活、风及地震等作用下的单工况内力，然后按照规范的要求进单工况内力调整，之后再进行内力组合，得到墙柱与连梁的最不利的控制内力，再分别套用相应的规范公式计算出其配筋。目前软件计算墙肢内力是按照单肢处理，但是对于规范中要求的偏拉构件的剪力与弯矩的放大是没有直接执行的，需要人为定义双肢墙进行调整。
3 目前软件对 PL 墙肢处理时可能存在的一些问题
由于剪力墙的配筋设计，对于其边缘构件的纵筋计算是按照每个墙肢的 M、N 进行计算的，对于剪力墙分布筋的计算是按照V、N 计算的。目前软件对于某个墙肢，只要其控制组合中出现拉力就自动在墙肢上面标示 PL，不区分该拉力组合是边缘构件纵筋控制的组合还是墙体水平筋控制的组合，同时也不区分对应该拉力的组合是否是地震参与的组合。软件对某墙肢控制组合有拉力出现时即进行 PL 标识，该控制组合可能是边缘构件纵筋的控制组合也有可能是剪力墙墙身水平分布筋对应的控制组合。这就存在以下三种可能 : 有可能剪力墙墙身水平分布筋对应的控制组合中有拉力，软件进行 PL 标示，但是此时边缘构件配筋控制组合是偏压组合；或者边缘构件配筋控制组合是偏拉组合，软件进行了 PL 标示，但是墙身分布筋控制对应的组合是压力组合；或者边缘构件配筋控制组合与分布筋控制组合均为拉力组合，软件进行了 PL 标示。
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4 实际工作中对双肢剪力墙受拉配筋的一些建议
剪力墙的纵筋一般设计在两端的边缘构件中，墙体中部设置分布钢筋，截面内力 (M 与 N) 由边缘构件承担，边缘构件一般作为压弯或者拉弯构件进行设计，墙身分布筋主要由 N 与 V 控制。在实际的配筋设计中，程序是按照每个独立的墙柱和墙梁考虑最不利的组合进行配筋设计。规范中对于受拉双肢墙配筋的内力放大要区分是否是地震作用的组合以及双肢墙大小偏拉的问题。同时规范中受拉双肢墙剪力与弯矩的放大并不一定出现在同一组合(控制边缘构件配筋的 M， N 与控制墙身水平分布筋的 N，V 一般不属于同一个组合)。因此，个人认为对于受拉剪力墙的配筋有如下建议 :
(1) 若独立的一字型墙肢出现偏拉，软件中做了 PL 标示，由于一字型端肢按照最不利内力组合进行了设计，并且也不满足规范受拉双肢墙的要求，因此在实际的配筋中均可直接按照 SATWE 计算结果进行配筋处理。但由于小偏拉是全截面受拉，因此在实际设计中建议尽量通过调整结构方案避免底部加强部位的墙肢在地震作用组合下出现小偏心受拉。
(2) 若属于开一洞口形成的剪力墙，其中某一肢或者两肢均出现 PL 标示，则要细分以下各种情况 : 如果计算结果中墙肢上面标示 PL，但是在该墙肢对应的构件信息下没有输出“该墙柱在地震组合下有受拉的情况，若该墙柱是双肢墙的其中一肢，请在前处理定义双肢墙，以让程序做相应的内力调整”这一说明，代表该墙肢控制配筋组合中有拉力，但是所有地震参与的组合中均无拉力出现，此时可直接采用 SATWE 的计算结果作为最终的配筋结果。如果计算结果中墙肢上面标示 PL，同时在该墙肢对应的构件信息下输出“该墙柱在地震组合下有受拉的情况，若该墙柱是双肢墙的其中一肢，请在前处理定义双肢墙，以让程序做相应的内力调整”这一说明，则此时应该返回 SATWE 将该墙肢定义为双肢墙，软件会自动对该墙肢在地震作用组合下的剪力与弯矩均放大 1.25 进行配筋计算。从配筋角度来讲，个人建议此种情况下应该区分大小偏拉的问题，如果是大偏拉，可直接按照之前 SATWE计算配筋即可，没必要采用定义双肢墙之后得到的配筋。如果是小偏拉，对于底部加强部位墙肢建议按照定义双肢墙之后的配筋，若是其他部位墙肢可直接取之前 SATWE 计算配筋。
从以上的分析来看，规范对于双肢墙偏拉的内力放大存在很多不太明确的地方，比如大小偏拉的问题、墙肢按照单肢最不利设计的问题以及边缘构件配筋控制组合与墙身分布筋控制组合不同的问题等，审图及设计人员往往在实际配筋中还是比较难把握。因此，提出上述建议供大家参考，设计人员对软件中输出的PL应该有正确的认知，不建议盲目的去定义双肢墙。对于规范的要求应该从概念方面出发，做到详细完善的理解，尽量通过调整结构的布局，使结构各个部分的受力更加合理。在结构设计中尽量避免出现小偏心受拉的墙肢，同时应避免出现较多的偏拉墙肢，力求使得到的受拉剪力墙的配筋符合安全性和经济性的要求。
5 结语
1）剪力墙墙肢是剪力墙结构体系中主要的坑侧力构件，在设计时应充分考虑剪力墙墙肢的结构安全性。
2）在剪力墙结构体系中要学会合理地布置剪力墙肢，只有合理的结构布置才能设计出既具有良好抗震性能又具有良好经济性能的高层建筑。
3）在结构设计中，要准确理解相关设计规范，学会合理利用结构分析计算软件，正确分析相应的计算结果已达到自己的设计意图。
参考文献：
[1] 徐培福，黄小坤，《高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用》北京：中国建筑工业出版社 2003．03.
[2] 高小旺，龚思礼，苏经宇，易方民，《建筑抗震设计规范理解与应用》北京：中国建筑工业出版社2002．04.
[3] 朱炳寅，《建筑结构设计规范应用图解手册》北京：中国建筑工业出版社 2007.
论文作者:谢祯琳
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第05期
论文发表时间:2019/6/21
标签：组合论文; 构件论文; 内力论文; 偏心论文; 剪力墙论文; 剪力论文; 弯矩论文; 《城镇建设》2019年第05期论文;