第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 剪力墙设计及配筋中的若干问题探讨 黄翠香 （中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司PEPV设计软件事业部北京10013） 摘要：剪力墙的计算及配筋设计是结构设计人员非常关注的间题.
SATWE软件基于有限元分析方法对剪力墙进行综 合分析计算，在配筋设计阶段考虑了规范要求，剪力墙及边缘构件的配筋输出结果提供了图形及文本形式，另外还 提供了剪力墙组合配筋方法.
关键词：剪力墙边缘构件组合配筋 0前言 近年来，我国多、高层建筑迅速发展，高层建筑的高度也在不断增加，因为混凝土墙体在各种抗 侧力构件中，其侧向刚度最大，而造价又比较低，优势明显因此得到了广泛应用.
但混凝土墙体延性 较差，在作为抗侧力构件的同时承担了很大的轴力，降低了其变形能力.
研究表明，剪力墙的边缘构 件（暗柱、端柱、翼柱）有横向钢筋约束，可改善混凝土受压性能，增大延性，所以一直以来，结构 设计人员对于剪力墙边缘构件的配筋设计非常关注.
在PKPM计算参数及输出结果中，剪力墙及边缘 构件也是非常重要的一项信息，由于其特殊性，涉及它的结果信息会比其它构件要多，下面结合《建 筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称抗规）、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下 简称高规）及《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（以下简称混凝土规范）的相关规定，并取用 PKPM2010新规范软件的一些工程实例，介绍一下软件中与剪力墙有关的参数选择及计算结果，同时 说明一下它们之间的关系，希望能对使用者有所帮助.
1影响剪力墙配筋的因素： 规范中有多处条文涉及到剪力墙，下面就规范中的一些条文在软件中的实现及对剪力墙配筋的影响做 一下简单介绍： SATE软件在内力分析阶段采用有限元分析，无论墙肢是一字型、L型T型还是十字形，均考虑了其 变形协调，属于有限元整体分析计算.
在配筋设计阶段，软件考虑了混凝土规范6.2.15：钢筋混凝土轴心受压构件，当配置的箍筋符合本规 范第9.3节规定时，其正截面受压承载力应符合下列规定 作者筒介：黄翠香（1977一），女，本科，高工
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 N ≤ 0.9( fcA fy'A's) (1) p= 10.002× (2) 一一钢筋混凝土构件的稳定系数 当L/b≤8时，≈1.0 软件对此公式进行了修正，记为 '= 10.002x (3) SATVE软件通过正系数β对翼缘墙肢的作用进行了修正计算，把β带入到钢筋混凝土构件的稳定系数 的公式中，修正后的系数用表示.
面外修正系数β取值为01，本文列举工程取中间数值，给出了当 β取0.40.8时，三个不同的剪力墙模型配筋结果的变化情况.
当配筋结果为负值时，表示按照轴压控制 时，混凝土部分可以承担轴向压力，剪力墙的计算配筋结果为0.
三个模型计算数据如表一所示： 表1：三个剪力墙模型数据 境高 L（xm） 14000 7000 7000 境宽 b (xm) 400 400 400 境长h（rm) 3000 3000 3000 瑞柱长 (mm) 200 200 200 轴力N(KN) 8642000 8642000 8642000 混凝土强度 fc (Mpa) 11.9 11.9 16.7 钢筋抗压强度 fy(Mpa) 00 300 300 竖向分布筋配筋率% 0.3 0.3 0.3 05 08 200 400 面外长度修正系酸 墙高度为14米，砼为C25时 -高度为7米，砼为C25时 图1：面外长度修正系数对配筋的影响 墙高度为7米，砼为C35时 表1和图1数据表明，随着剪力墙高度降低、混凝土强度等级提高，剪力墙配筋出现减小的趋势.
钢 筋混凝土构件的稳定系数值对配筋的影响会逐渐减小，按照公式（1），剪力墙配筋面积A's为负值时， 表示此时混凝土部分可以承担全部的轴向压力，而不需要钢筋参与受力，钢筋混凝土构件的稳定系数已 经不起作用，此时墙体的面外效应已经不是其轴心受压承载力影响因素，面外修正系数β符合了这个规律.
一些外部参数供用户选择： 内部处理部分，包括高规第七章关于剪力墙结构设计的基本规定及其他章节涉及到剪力墙部分的相关 规定.
比如高规7.1.4条规定：抗震设计时，剪力墙底部加强区部位的范围，如果同时选择了“部分框支
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 剪力墙结构”，软件还将自动执行高规10.2节专门针对部分框支剪力墙结构的设计规定，包括：根据10.2.6 条对高位转换时框支柱和剪力墙底部加强部位抗震等级自动提高一级：根据10.2.18条对剪力墙底部加强 部位的组合内力进行放大：根据10.2.19条控制剪力墙底部加强部位分布钢筋的最小配筋率等等（2.
外部参数选择部分，软件针对现行规范的相关要求设置了一些参数，这些参数将会影响到剪力墙及边 缘构件的种类及配筋，设计人员可以根据不同的工程选择是否勾选这些参数，以满足不同的工程设计需要： 1）底部加强区层数及抗震等级： 程序中除了自动判断外，同时提供了指定加强层及底部加强区的设置，如图2： 等级首动提高一级（高规表3.9.3、表3.9.4） 图2底部加强区抗震等级设置 根据高规表3.9.3、表3.9.4，部分框支剪力墙结构底部加强区和非底部加强区的剪力墙抗震等级可 能不同.
对于“部分框支剪力墙结构”，如果用户在“地震信息”页“剪力墙抗震等级”中填入部分框支 级自动提高一级”，程序将自动对底部加强区的剪力墙抗震等级提高一级2.
2）边缘构件设计信息： b当些情物货小于规6.4.5条瓶定的限值 让设查科 最构件 图3设计信息中关于边缘构件的参数 （a）：如图3所示，勾选“剪力墙构造边缘构件的设计执行高规7.2.16-4条较高配筋要求”，则软件对边 缘构件进行配筋的时候就会考虑这条，相应的配筋会有所提高，如图4所示，勾选和不勾选，同样的边缘 构件配筋不同.
不勾选 勾选 L80/L760 L400/1.4760 As1213(9.54%） 图4勾选与否对配筋的影响 对于约束边缘构件，软件按照高规7.2.15条计算体积配箍率：构造边缘构件，一般情况下只有钢筋 直径和间距的要求，并没有配箍率的要求，但是，只要在SATWE前处理中勾选执行高规7.2.16-4要求， 程序就会对构造边缘构件输出体积配箍率，如图5所示： 勾选 不勾选 Psv0.62 （No.145) As452(0.63%) AM52 (0.65%) Ls400 L2188 Lc400 图5勾选与否输出体积配箍率结果不同
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 这也是遵循了抗规的规范要求.
不勾选表示无论抗震等级和轴压比大小，底部加强区的边缘构件一律设置 约束边缘构件.
勾选时，软件按照规范的要求，根据底层墙肢底截面，也就是嵌固端的墙肢轴压比进行判 断是否为约束边缘构件.
图6所示是勾选了此选项以后，在同一层既有约束边缘构件又有构造边缘构件： 1c构造边缘构件）0-8.2c_#.3 1 91.12.22(0 （02） 如约束边缘构件)0- 8.34e_-6.3 31 ）的，卡 点宝标 图6同一层边缘构件性质不同 3）配筋信息 信息 Bt wwl) ) SIAS SR ) [ ） 计） 53车 下 图7配信息中关于剪力墙的设置参数 如图7配筋信息中除了可以整体设置墙体竖向分布筋强度、配筋率，箍筋强度外还可以按层来指定墙 体竖向分布筋的强度和配筋率.
对于边缘构件的体积配箍率，软件根据高规进行计算，有时候会出现核算 不上的情况，那么一般情况是因为没有考虑混凝土规范关于f的注释，当混凝土强度等级低于C35时，应 取C35的混凝土轴心抗压强度设计值[1，如图8所示，配箍率0.95%是如何算出的： (No.8) As4900(1.00%) Ls350/Lt350 Lc1200 图8体积配率的核算 约束边缘构件沿墙肢的长度I和箍筋配箍特征值入应符合混凝土规范表7.2.15的要求，其体积配箍率： f (4) 本例 =0.12，f =16.7，故：p=0.12*16.7/210 =0. 95% 4）边缘构件类型及尺寸选择： 抗规和高规都明确提出了在剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘构件的要求.
SATE按高规第7.2.14条 的规定执行.
按照剪力墙的不同布置情况，规范中给出了四种边缘构件类型，如图9所示，SATWE通过归 纳总结，补充了四种边缘构件类型1，如图10所示：
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 (1) (2) (3) (4) 图9四种边缘构件类型 图10SATWE补充的边缘构件类型 设计人员可以根据需要在数据检查之前，如图11所示，进行选择所做的工程生成的边缘构件类型.
广民因体类量（角-性) 广接《检11.1.1条处理 （.2.1地理 14列出有员型 广保4抗近96.45处理 厂上编用于定制计算的用教图电可适作第：次单交预此价动能） 图11计算之前边缘构件参数选择 对于构造边缘构件的尺寸，高规7.2.16条和混凝土规范11.7.19及抗规6.4.5条稍有不同，软件中 也设置了选项由用户控制所做的工程中构造边缘构件的阴影区范围遵循哪本规范，并且在结果文件中还可 以再次进行修改.
2剪力墙配筋结果的选取及校核 在SATVE前处理进行了各项设定以后，软件就会根据用户设置的参数进行计算.
计算完成以后，SATE 计算结果中有四项涉及到剪力墙的配筋，如图12所示，其中第二项“混凝土构件及钢构件验算简图”中 输出的剪力墙配筋结果是内力配筋结果，没有考虑各种规范对剪力墙的构造配筋要求.
第三项“墙边缘构 件简图”及第十七项“边缘构件信息修改”是剪力墙的最终配筋结果.
这两个地方的结果是程序在各个直 墙肢段的内力配筋的基础上，通过各墙肢相互关联关系，并按照用户指定的要求遵循相关的规范构造配筋 条款得出的.
也就是剪力墙边缘构件最终的配筋结果15.
第十五项“剪力墙组合配筋修改及验算”是剪力 墙组合墙体的配筋模式，可以对L型、T型、带端柱或多肢墙采用多肢组合受力、平截面假定的双偏压配 筋模式，减少按单墙肢计算的配筋结果，使设计更合理.
12.结构县是心均消图 图文件输出 广文事交件输出 13.结构整体立间振动简图 14.吊车跨数下的情继合内力简面 ：潭土构件配脑贷初构件验等简图 s.黄力动组合配锁改及验算 、染弹性病度、柱轴压比、长细比、墙动缘构件简图 1.即力增稳定验算 4.备商批工龙下构件称准内力简图 7.边值构件值息组改 图12SATWE中关于剪力墙配筋的结果 1）计算结果中第二项和第三项的剪力墙配筋结果之间的相互关系，可以通过构件信息和第十七项结合起 来查看，比如图13中L型墙肢下部的边缘构件：
