摘要：通过阐述钢筋混凝土周边有梁的破坏特点，抗震剪力墙的合理布置与选型，介绍了其计算原理公式，得出几点设计方案。
　　关键词：荷载；计算原理；配筋方案
　　0前言
　　随着建筑层面的提升，对于建筑抗震而言是一个巨大的考验。近年来地震经验表明，在宏观烈度相似的情况下，处在大震级中距下的柔性建筑，其震害要比中、小震级近震中距的情况重的多；理论分析也发现，震中距不同时反应谱频谱特性并不相同。抗震设计时，对同样场地条件、同样烈度的地震，对于不同地区的建筑群的要求不同，需要采用设计地震动的强度及设计反应谱的特征周期来表征。
　　1钢筋混凝土连梁的破坏特点
　　钢筋混凝土连梁可视为两端与墙肢刚接连接，反弯点在跨中的反对称弯曲深梁。在风荷载和水平地震作用下，墙肢产生弯曲变形，使连梁产生转角，从而使连梁产生内力。同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形，对墙肢起到了一定的约束作用，改善了墙肢的受力状态。起破坏形式和分两种：脆性破坏（剪切破坏）和延性破坏（弯曲破坏）。连梁发生脆性破坏时，丧失了各墙肢的约束作用，将其称为单片的独立梁。这会使结构的侧向刚度降低，变形加大，墙肢弯矩加大，并且增加P-Δ效应。连梁发生延微裂缝，并形成塑性铰，塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，从而吸收大龄的地震能量，对墙肢起到一定的约束作用，在这一过程中，连梁起到了一种耗能的作用，对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。但在地震反复作用下，连梁的裂缝会不断发展，直到混凝土受压破坏。连梁受力和变形与跨高比较大的细长梁或简支深梁都有很大的差别，起破坏香台与其剪压比、剪箍比、跨高比等因素有关。一般可分为弯曲滑移型破坏、弯曲剪切型破坏和剪切型破坏三种，这些均带有剪切破坏的特点，延性和耗能指标都较差。
　　2剪力墙的合理布置及类型
　　剪力墙的布置应遵循“均匀、分散、对称、周边”的原则。
　　(1) 竖向荷载较大处、建筑物端部附近、楼梯和电梯间以及建筑平面刚度有变化处，宜设置剪力墙，以加强建筑在该处的薄弱环节。剪力墙在竖向宜对齐并直通到顶。如设计中不能全部直通到顶时，也应宜沿高度向上逐渐减少，避免刚度突变。30层以下100 m以内的高层建筑，可以每5层～7层变化一次剪力墙的刚度，向上逐渐减小。
　　(2) 尽可能将纵横两个方向的剪力墙组合在一起，如图1(a) 所示。图1(b)的布置，侧向刚度和抗扭刚度均较差，故不宜采用。当建筑平面形状不规则时，剪力墙和柱网不能正交布置。
　　(3) 剪力墙结构平面布置还应根据建筑的使用功能、墙体构件类型、施工工艺及综合经济技术指标等多种因素加以确定。
　　
　　
　　图1 规则的平面
　　3计算原理及公式
　　框剪结构中周边有梁柱的剪力墙，在水平地震作用下，由于周边梁、柱对框内剪力墙具有约束作用，使该墙承载力比普通剪力墙高。被梁、柱所包围的各墙块称为墙单元，下面为该墙的抗剪、抗弯承载力计算公式。
　　3.1抗剪承载力计算公式
　　其计算简图如图2所示。
　　周边梁对墙单元的约束作用，可视作有均布荷载σ1施加于墙单元上、下边缘。
　　（1）
　　周边柱对墙单元的约束作用，可视作有均布荷载σ2 施加于墙单元左、右边缘。
　　 （2）
　　
　　图2 计算简图
　　式（1）、（2）中：fY1、fY2???周边梁、柱箍筋强度设计值；
　　As1、As2???周边梁、柱箍筋截面面积；
　　S1、S2???周边梁、柱箍筋间距；
　　h01、h02???周边梁、柱截面有效高度。
　　剪力墙最不利截面处应力σ 可由力学公式得出：
　　（3）
　　将式： 代入式（3）中得：
　　 （4）
　　其中：
　　将 和 代入式（4）中并整理得：
　　 （5）
　　设 并代入式（5）得，
　　 （6）
　　当 时，得剪力墙中混凝土承载力公式如式（6）：
　　
　　将 及式（1）、（2）代入式（6）得：
　　 （7）
　　由于剪力墙配有横向分布钢筋，其横向钢筋的抗剪承载力
　　（8）
　　综合考虑混凝土与钢筋的抗剪承载力，得公式（9）：
　　 （9）
　　轴压应力起作用，所有将式（9）中0.167N 写成 。
　　从对比试验可以看出[4]，反复加荷的剪力墙抗剪承载力比
　　单调加载降低15%～20%，为防止地震作用下剪力墙发生脆性剪
　　切破坏，将抗剪承载力降低20%是必要的。
　　所以在地震组合时，其偏心受压抗剪承载力计算公式如式（10）：
　　
　　式中：VW???设计剪力值；
　　N???相应于Vw 的轴向力设计值；
　　A??剪力墙计算截面全面积；
　　AW???工形或T形截面剪力墙腹板面积。
　　其余符号意义见文献[1]。
　　3.2 抗弯承载力计算公式
　　周边有梁柱的剪力墙在水平荷载作用下，其截面中的平均应变分布规律符合平截面假定，按简化后的截面应力分布简图，如图3所示。
　　
　　图3 截面应力分布图
　　可得出剪力墙偏心压弯承载力计算公式（11）：
　　
　　（11）
　　式中：MS???弯矩设计值；
　　AS???周边柱内受拉钢筋截面面积；
　　f???周边柱内受拉钢筋强度设计值；
　　N???轴向力设计值。
　　 值按文献[1]中规定计算，其余符号意义同前。
　　4提高连梁抗震性能的配筋方案
　　传统的配筋方案及现行规程 推荐的连梁的射进方法对采取传统配筋方案的连梁的研究开展较早，比较成熟，因其构造简单、施工方便的特点，为工程界广泛接受。现行规范为了提高连梁的抗震性能，主要采取了一下综合措施：
　　4.1 控制连梁的剪压比，取与普通框架相同的剪压比限值。
　　4.2梁的剪力设计值。安“强剪弱弯”原则进行调整，连梁的剪力增大系数取与普通框架的相同。
　　4.3 连梁的斜截面受剪承载力验算。与普通框架梁相比，降低了箍筋部分的承载力（降低20%）（跨高比大于2.5时）；当跨高比不大于2.5时，连梁的受剪承载力比跨高比大于2.5的连梁降低10%。
　　4.4 连梁的刚度折减。由于剪力墙的刚度一般很大，在水平地震作用下，连梁会因为很大的内力而超过截面允许值。因此课考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂（减低刚度）而把内力转移到墙体上。这件系数不宜小于0.5，以保证连梁承受竖向荷载的能力。对连梁刚度折减后，仍发生连梁斜截面受剪承载力不够时，可区别不同的情况采取如下相应的措施：如果结构的整体刚度较大，计算位移规定的限值小，自振周期小，不满足斜截面受剪承载力要求时，可采用奸笑连梁截面高度的方法，使连梁的内力减少。如果只是部分连梁的斜截面受剪承载力不足，可对水平地震作用下连梁的弯矩及剪力进行调幅，由于已经对连梁的刚度进行过折减，应严格控制调整幅度，并适当提高其余部位连梁和强制的弯矩设计值。如经上述调整仍不符合斜截面受剪承载力要求时，可按剪压比限值确定剪力，并反算出连梁的弯矩，按“强剪弱弯”原则配置相应的纵向钢筋。如果不能保证连梁在大震时的延性要求，可按在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震下内力分析，墙肢应按两次计算所得较大内力进行配筋设计。必要时应重新调整结构布置，使连梁的承载力符合要求。
　　4.5 构造要求。构件的抗震能力在相当大的程度上与构造有关，构造要求是实现强度验算的保证，本文提出周边有梁柱的剪力墙构造要求，供工程设计参考。
　　 （1）剪力墙：厚度不应小于160 mm，且不应小于墙净高的1/20。墙内水平和竖向钢筋最小配筋率不应小于0.25%，直径不应小于准8 mm，间距不应小于300 mm，双排配置。
　　 （2）梁：截面宽度不宜小于墙厚的2 倍，高度不宜小于墙厚的3 倍。梁内箍筋应沿梁全跨加密设置，直径不宜小于准8 mm，间距不宜大于100 mm。
　　 （3）柱：截面宽度不宜小于墙厚的2.5 倍，高度不宜小于宽度，柱内箍筋应沿柱全高加密设置，直径不宜小于准8 mm，间距不宜大于100 mm。
　　5结语
　　 （1）周边梁、柱作为框内剪力墙的横、纵向加劲肋，能加强剪力墙的稳定性，并约束框内墙单元，使剪力墙的承载力得以提高。
　　 （2）周边有梁柱的剪力墙，在水平地震作用下，如果能保持梁，柱不被剪坏，则整个结构仍可借助梁、柱抗弯继续工作，可以做到“裂而不倒”，因此除按承载力计算公式得出的配筋外，对于周边梁、柱还应适当加强。
　　 （3）探讨了周边有梁柱的剪力墙承载力计算公式及构造要求，由于这方面试验资料不多，对其承载能力、变形能力、耗能能力等问题还有待进一步研究。
　　
　　参考文献
　　[1] JGJ3?90，钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程[S].
　　[2] 丁大钧，现代混凝土结构学[M].北京：中国建筑工业出版社，2000:647-662.
　　[3] 曾斌.结构概念设计在框架剪力墙结构体系中的应用[D]. 北京:北京工业大学工程，2002.