SATWE软件计算剪力墙结构中不同长厚比墙肢的设计
刘惠振陈介厚张宇红
（香港何显毅建筑工程师楼（中国）有限公司深圳518001）
[提要]短肢剪力墙中长厚比小于等于5的墙肢设计是高层住宅设计中经常遇到的问题.从墙体受力特征、SATWE软件的计算结果的角度，阐述了软件中墙肢受压区端部钢筋合力点到受压区边缘的距离ar的取值应该因墙肢长厚比的不同而不同，以及用软件中的相关工具箱进行补充计算的可行性，分析了计算程序中墙体 竖向分布钢筋配筋率对墙端范围内钢筋面积的影响.最后给出了参数的建议取值.
[关键词]短肢剪力墙参数a配筋率长厚比
Chen Jielou Zhang Yuhong( Hb & Partners Architects & Engineers (China) Ltd. Shenzhen 518001 China)
widely used. Based on the bearing chracters and calculation reslts of SATWE sofware the viewpoint tha the factor aα Abstract : In the biglrrise shearwall structure the short branch wall that the ratio of length to thickness is less than 5 isshould be wrified with the dfferen ratios of length to thickness of walls and the feasibility of omplement calculation usingthe end of the wall branch is discussed. The value of factor ar is suggested. relative oolbox in the sfiware is aalyzed. The effect of reinforcement ratio of vertical disribution bars on the anumt of bar in
Key words :short branch shearwall facor ae ;reinforcement ratio ;ration of length to thickness; SATWE software
1问题的提出
2.2墙长与墙厚之比等于3
在实际工程中，为了使某一方向的墙肢受力合理，(JG3一2002）的指导下，全国各地兴建了许多短肢剪力应使之在平面外有翼缘.按照高规的要求，结合建筑度等于3倍墙厚的墙而言，此种算法会导致墙肢一端阴影区钢筋面积出现异常.如位于7度抗震设防区的某剪力墙结构住宅，地下1层，地上18层，建筑高度为57.2m，剪力墙抗震等级为三级，建筑平面沿数字轴线方向完全对称.
近年来，在《高层建筑混凝土结构技术规程》宅.但是，短肢墙特别是长度小于等于5倍墙厚的墙配筋方式以柱的配筋公式进行计算.但这种长度的墙肢的抗震性能从受力特性到构件的安全储备有别于长是规范要求的按墙公式与柱公式计算的临界点.按理度大于8倍墙厚的普通剪力墙的性能.因此，设计中说，ar应取为40mm.但在设计中发现，SATWE程序对至关重要的是把握二阶段三水准”的设计原则.针对ac值有时取为40mm.有时取为1倍墙厚，对于墙肢长个性工程、个性问题，采取符合概念的设计手法.
2不同墙长与墙厚比的设计处理
2.1墙长与墙厚之比小于3
按照规范的要求，在SATWE程序中，这种墙采 用对称配筋，敢受压区端部钢筋合力点到受压区边缘的距离ae=40mm，按柱公式进行计算.此时， 墙肢端部往往容易出现计算配筋，设计人员可以将纵筋的计算结果A值分别配于墙肢两端部，两端 部中间配置构造纵筋（图
如图2所示，建筑北侧划圈处窗间墙尺寸均为200600×3000.在层18处，该墙肢阴影区钢筋面积分别为：左侧28cn²，右侧7cm²（见图2），二者竞是四倍关系.针对这种配筋异常情况，查询了两墙肢的设计内 力，没有发现大的差别，而后又进一步查询了墙肢配筋计算文件，发现左侧墙肢aar值程序取为200mm，即1倍墙厚作为端部受压区，钢筋合力点到受压区边缘的距离，而右侧墙肢aa值程序取为40mm.也就是说，左 侧墙肢是按墙的公式计算的，右侧墙肢是按柱公式计
图1长厚比小于3的墙肤配筋大样
1）.链筋可根据该墙肢的轴压比，参考提高一级抗震算的.这显然与按柱处理的规范要求不符.等级的框架柱的要求确定入、及计算值A进行配置.
针对这一情况，采取了如下措施：在PMCAD中，将
图2结构层18墙胰配筋
200×600长度的墙肢尺寸改为200×590.即墙长与墙厚之比小于3.经过电算分析，发现两端墙肢内力与200×600墙肢相比基本没有变化，墙肢一端阴影区钢理，满足规范要求. 筋面积均为8cm²，aa值均取为40mm，整个计算协调合
综上所述，对于规范所要求的界限，如何在程序中准确实现，设计中应持慎重态度，必要时应查询构件的使计算合理、设计可靠. 内力及配筋计算文件，进行分析处理.只有这样，才能
2.3墙肢长厚比大于3小于等于5
实际工程中形成了大量墙长与墙厚之比大于3而倍墙厚的短肢墙抗震能力更弱，如何正确理解电算程 又小于等于5的墙肢.由于这种墙肢较长度为5-8序的结果，根据规范的要求去进行设计，是摆在设计人员面前的客观问题.
取其最小构造配筋面积与计算配筋面积的较大者，而 在SATWE程序中.阴影区主筋的实际配筋面积是剪力墙的计算配筋都是针对一个个直线墙段进行的.按照规范的要求，当墙肢位于一、二级抗震设计的非加强区部位.三、四级抗震设计及非抗震设计的情况下， 均应在墙肢端部设置构造边缘构造，而一字型墙的构造边缘构件长度为≥h及400mm两者中的大者.对于一般剪力墙结构的住宅，当层数≤30时，墙厚基本都应为200-300mm.因此，构造边缘构件的阴影区长度应为400mm.如果在阴影区内均匀布筋，应该取ar =200mm进行端部受压区钢筋的计算.但对于aa的取值，在SATWE程序中取为一个墙厚，当墙厚>200mm时，虽然程序取值与按规范理解的取值相差仅几cm.但对于长度为3-5倍墙厚的墙肢，其端部阴影区钢筋 面积也会有相当大的差别，有时会使边缘构件的配筋从计算值回归到构造值.
从墙肢的受力特性分析，这种墙肢规范虽然定义为短肢墙，但从力学特性上说，其具有柱的特性.如果 把aa取为40-100mm，A.则会大幅度减小，甚至是构造配筋.如某7度抗震设防区的剪力墙结构住宅，地下1层，地上25层，建筑高度为70m，剪力墙抗震等级
例，该墙肢是由地震组合下的内力控制墙肢阴影区纵 为三级.选取层7的角部240×800×2800的墙肢为筋面积的.在纵筋配筋率P=0.25%和ac取值不同的情况下，其内力及按墙、柱计算的墙肢配筋值见表1.
不同aa取值时的墙肢按墙、柱公式计算表1
a值(n) 240 200 100 40 40 40计算程序及 SATWE计算 技口补充按G补充接补班按边柱技角柱期影区 方法 354 计算 384 计算 384 计算 384 计算计算 1344 1 728A（²）)期 线脑面机 2 137 1 453 546 355 477.1 477. 1
注：计算条件为内力：M=-297Nm，N=-542xN，抗震等级3级，C30混凝土.钢筋：HRB335.
如果按表1列①的结果配置构造边缘构件的钢 筋，必将导致构造边缘构.件的纵筋直径很大，配筋率很高.表1列②虽然按剪力墙的公式进行了正确 计算，却又没有充分重视这种墙肢的力学特性.通过对表1结果的综合分析认为，对这种墙肢从理论
图3境肢实际配筋
上既要承认其有剪力墙的力学特性，又要充分重视墙肢过短时所体现出的柱的受力特性.所以，应按图3所示的方法配置构造边缘构件，此时，纵筋配筋率P= 1. 05 %.
2.4改变纵向分布筋对边缘构件纵筋面积的影响
讨论分布筋配筋率对长厚比在3-5之间的墙胶的边缘构件纵筋面积的影响.
肢，其长度与厚度之比为3.33.程序中aa取为 如表2所示的某实际工程中的一个240×800的墙240mm，随着P的增大，单侧阴影区计算配筋面积A由21.37cm²增长到25.78cm².依据规范，从原理上对其进行了初步分析.
以矩形截面墙体、地震作用组合时公式为例：
YReN≤A'f -AO-N N (1)YREN(eo h -h/2)≤A f (ho -d) -M M
当x≤Eh时：
x显
(2)
(3)
(4)
(5)
时，a=200mm. 于5而≤8时，取aa=200mm：当墙长与墙厚之比>8
竖向配筋率变化的某墙肢边缘构件计算结果表2
ae p 截面相对受压 单侧计算配筋/序号 (mmm) (%) 区高度 构造配筋（m）③ 240 240 0.25 0.50 80 0. 308 2 137/384 2 284/384③ 240 240 1.00 0.75 0.333 0.353 2 431/384 2 578/384100 100 0.25 0.50 0 222 0. 246 546/384 388/384100 001 0.75 1.00 990 80 8/1Z 73/384
（2）在目录程序的条件下，建议当墙的长厚比大于3而小于等于5时，应按柱的计算公式进行复核，取其荷载不利组合且符合概念的情况.
（3）按以上方法处理后，会使剪力墙翼墙、转角墙处的交叉点计算配筋量有所降低，更趋于合理.
（4）对约束边缘构件，建议采用相同的思路去处理aa取值.
注：1）墙胶截面尺寸为240×800×2800:2）境技混凝土强度等级为C30，钢筋为 HRB335.抗震等级为三级：3）内力均为M=-297Km N = - 542kN.大偏压 F =0.55.
综上所述，在剪力墙结构中，文中所述墙肢从概念理解、程序计算分析到施工图设计都有值得斟酌的地方，不应机械地理解规范、教条地使用电算结果.
(6)
步考文献
(7)
[1]高层建筑混凝土结构技术规程（1G3-2002）[S]北京：中国建筑[2]建筑抗震设计规范（（CB50011-2001）[S].北京：中国建筑工业出 工业出版社.2002.[3]中国建筑科学研究院PKM系列S3.SATWE用户手册及技术条 版社2001.件[4]高层建筑混凝土结构技术规程（G3-2002）宣贯教材[5]包世华，新编高层建筑结构[M]北京：中国水利水电出版社， 2001.[6]混凝土结构设计规范（GB50010-2002）[S].北京：中国建筑工业 出版社2002.17]中国建筑科学研究院PKPM程序：2003年七月网络版[]陈货林，李云责，魏文部，多层及高层结构CAD软件高级应用 [M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
(8）
可以看出，当墙肢为小偏心受压时，剪力墙墙体竖向分布钢筋位于墙体受压区，不考虑其参与墙体工作.体竖向分布钢筋参与工作.但是，当墙胶过短时（h 当墙肢为大偏心受压时，位于墙体受拉区的剪力墙墙-1.5x)范围内扣除墙体受拉区的边缘构件长度后已无位置去配墙体竖向分布钢筋，此时，墙体竖向分布钢用.另外.对于大偏心受压情况，受压区高度x22ad. 筋配筋率的变化对墙肢边缘构件计算配筋应不起作在算例中 aα = 240mm 则x= 480mm=480/（800 -240)=0.857>.=0.55，结果与电算结论不符.再看公式=x/be =（NAsfm） ha/(afcbho 1.5Af），当A不起作用时.E=x/h=N/afbh，与p不发生关系.在表2中在①-④ 时由0.278变到0.353，在-③时由0.222变到0.283，与公式推导又有矛盾之处.
第七届中日建筑结构技术交流会通知
部有关领导的关心支持下，迄今双方已有约1700人次专家学者参加 遵赠交流、友谊、发展”的宗旨，自1993年至今十余年，在建设了分别在北京、重庆、上海、深圳、大连、西安、杭州及东京召开的八次 交流活动.这些交流活动为中日专家学者提供了切碰技艺、相互了解、加强友谊的桥梁，对提高两国建筑结构技术水平起了积极的促进 作用.经中日双方商定，第七届中日建筑结构技术交流大会定于2006年10月24日至27日在中国重庆市重庆大学举行，本届交流高层、大跨空间与基础工程设计的新体系、新技术、新材料的应用及 会的主要内容为：1.结构与建筑、安全、经济、环境保护的关系：2.超震与震后的诊断、加固和改建工程：4.钢、混减土及各种组合结构构 其施工技术：3.新建及已有建筑物的抗震、防震、减震设计.以及防件的研究应用：5.音国音地区新规范的实施结果分析及改进趋势：6高层、大跨与其它特殊结构等设计及其施工的实例介绍分析：7.世 界重大结构破坏事故分析以及防止突发事故引起连续倒場的设计方针：8.结构工程师的资质与教育.
经过初步分析，在SATWE程序中改变剪力墙的纵向分布筋配筋率后，对墙长与墙厚之比大于3、小于等 于5的墙肢的边缘构件纵筋面积的影响与理论分析对比有不好解释之处.因此，建议相关部门和同仁对这种情况作进一步分析.如aa取为240mm是否合适P的变化应于A中反映出什么样的规律才可接受.
3结论
在不同墙长与墙厚比的情况下，构造边缘构件ar值的程序处理建议及设计建议如下.
交流会将安排大约2/3的时间发表学术报告.1/3的时间专题讨论.中日专家将就预定专题有准备地展开讨论，使双方对相互的学术研究、技术发展有深入的了解，直接沟通双方期待解决的技术难点 及问题.
（1）综合分析以上所述情况，建议在程序中将ar墙厚之比大于3而s5时，aα=40-100mmm（建议取为 值取为：墙长与墙厚之比≤3时，a=40mm：当墙长与100mml，此时改变墙身配筋率所反映的A，值的变化规律在大偏压情况下符合概念：当墙长与墙厚之比大
系（电话：021-09687，电传：021- 58501876mll:chjc vip 中方参会及应征论文者可与中日建筑结构技术交流会秘书处联sina.，联系人：许秀珍、张瑜敏、丁红）.
