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约束边缘构件和构造边缘构件范围的确定

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1.有关约束边缘构件的规范规定:

1)《高规》-7.2.14条,剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘构件,并应符合下列规定:

(1)一、二、三级剪力墙底层墙肢底截面的轴压比大于本规程表7.2.14的规定值时,以及部分框支剪力墙结构的剪力墙,应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件。

(2)除本条第(1)款所列部位外,剪力墙应按本规程第7.2.16条设置构造边缘构件。

(3)B级高度高层建筑的剪力墙,宜在约束边缘构件层与构造边缘构件层之间设置1~2层过渡层,过渡层边缘构件的箍筋配置要求可低于约束边缘构件的要求,但应高于构造边缘构件的要求。

2)《高规》-10.6.3-3款中规定:塔楼中与裙房相连的剪力墙,从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内,宜设置约束边缘构件。

3)《高规》-12.2.1-4款中规定:高层建筑地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室至少一层与上部对应的剪力墙墙肢端部边缘构件的纵向钢筋截面面积不应小于地上一层对应的剪力墙墙肢边缘构件的纵向钢筋截面面积。

4)《抗震规范》中的相关规定见6.4.5条;《混凝土规范》中的相关规定见11.7.17条。

2.对规范规定的理解:

1)规范中规定的6、7、8、9度应理解为本地区抗震设防烈度。

2)“底层墙肢底截面”是指嵌固端处截面,属于剪力墙抗震设计中应重点关注的区域。

3)约束边缘构件的设置范围:

(1)地面以上:

①对一般高层剪力墙结构,应为底部加强部位及其以上一层;

②对带转换层的高层建筑结构,应按《高规》第10.2.2条的规定至转换层以上第3层(即底部加强部位以上一层);

③对与裙房相连的高层剪力墙结构,应为裙房屋顶及其以上两层高度的范围(《抗震规范》第6.1.10条文说明:裙房与主楼之间不设防震缝时,主楼在裙房顶上下各一层应采取加强措施,底部加强部位的高度也可向上延伸至裙房顶以上一层。《高规》-7.2.14条:一、二、三级剪力墙底层墙肢底截面的轴压比大于本规程表7.2.14的规定值时,应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件。比《高规》-10.6.3-3款中规定:“塔楼中与裙房相连的剪力墙,从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内,宜设置约束边缘构件”多一层约束边缘构件的范围要求)。

④B级高度高层建筑的剪力墙,宜在约束边缘构件层与构造边缘构件层之间设置1~2层过渡层,过渡层边缘构件的箍筋配置要求可低于约束边缘构件的要求,但应高于构造边缘构件的要求。

(2)地面以下:

①当嵌固端位于地下室顶板时,剪力墙墙肢端部边缘构件的纵向钢筋应延伸至嵌固端的下一层(即地下室一层楼面处),但箍筋配置要求可低于约束边缘构件的要求,

②当嵌固端位于地下室一层楼面处时,剪力墙墙肢端部边缘构件(包括纵筋和箍筋)应延伸至嵌固端(即地下室一层楼面处),且与地下一层对应的剪力墙墙肢端部边缘构件的纵向钢筋下延至地下二层楼面处(箍筋配置要求可低于约束边缘构件的要求)。

③当嵌固端位于基础顶面时,剪力墙墙肢端部边缘构件(包括纵筋和箍筋)应延伸至基础顶。

4)构造边缘构件的设置范围

(1)《高规》-7.2.14条:除本条第(1)款所列部位外,剪力墙应按本规程第7.2.16条设置构造边缘构件。

(2)当剪力墙的轴压比较低(不大于《高规》表7.2.14的轴压比规定)时,一、二、三级剪力墙(不包含部分框支剪力墙结构中的剪力墙)底部加强部位可以设置构造边缘构件。

(3)四级剪力墙只设置构造边缘构件(见《抗震规范》-6.4.5条)。

3.结构设计建议:

1)以底层墙肢的轴压比作为判别是否设置约束边缘构件的依据,是建立在墙肢在底部加强部位高度范围内截面不变(或均匀变化)基础上的,也就是在底部加强部位的高度范围内,墙肢的最大轴压比数值应出现在墙底截面。底部加强部位及相邻上一层的剪力墙,当侧向刚度无突变时,墙的厚度不宜改变。对复杂工程,当剪力墙墙底截面的轴压比不是最大值时,应以底部加强部位高度范围内墙肢的最大轴压比数值来确定是否设置约束边缘构件。例如某工程抗震等级为二级,嵌固在地下室顶板,底部加强部位的高度为首层至三层,其中某墙肢首层墙厚为250mm,轴压比为0.25,对应该墙肢二层墙厚为200mm,轴压比为0.31,则该墙肢仍应设置约束边缘构件。

2)在剪力墙的约束边缘构件和构造边缘构件之间设置过度层,可以避免剪力墙边缘构件设置的突变,实现平稳过渡。实际工程中,对复杂结构、结构设计的关键部位等结构设计认为有必要的工程和部位,均可参考本条的规定灵活设置剪力墙的过渡层,以避免剪力墙刚度及承载力的突变,改善结构的延性,提高剪力墙的抗震能力。

3)实际工程中,在剪力墙底部加强部位以上楼层,由于剪力墙厚度变化过大(墙厚减小过于剧烈,实际工程中应加以避免),墙肢轴压比很大(超过《高规》表7.2.13数值),此时,应注意设置约束边缘构件或至少应设置过渡层。

4)结构设计中,为避免设置剪力墙约束边缘构件,常采用加厚底部加强部位剪力墙的做法,此时,应注意在底部加强部位以上改变墙厚引起的轴压比变大问题,当轴压比较大(超过《高规》表7.2.13数值)时,应考虑设置过渡层。

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