剪力墙构造边缘构件配箍方式优化 中国的多高层住宅建筑常用钢筋混凝土剪力墙结构体系。根据规范,建筑总高度约90%区域为非底部加强区,该区域的剪力墙肢端部宜设置构造边缘构件。根据国标图集,构造边缘构件的箍筋配置方式有三种,分别为“构件独立封闭箍筋”、“构件开口箍筋与墙身水平筋搭接”、“墙身水平筋弯折互钩”。
剪力墙构造边缘构件配箍方式优化
中国的多高层住宅建筑常用钢筋混凝土剪力墙结构体系。根据规范,建筑总高度约90%区域为非底部加强区,该区域的剪力墙肢端部宜设置构造边缘构件。根据国标图集,构造边缘构件的箍筋配置方式有三种,分别为“构件独立封闭箍筋”、“构件开口箍筋与墙身水平筋搭接”、“墙身水平筋弯折互钩”。
构件独立封闭箍筋+墙身水平筋弯折
构件开口箍与墙身水平筋搭接
墙身水平筋弯折互钩
目前设计单位常用做法是第一种“构件独立封闭箍筋”方式,即构件箍筋和墙身水平筋分别计算设置。该做法沿用已久,思路简单,设计、图审、施工等各方都很熟悉、容易接受;但墙身水平分布筋伸入边缘构件的部分数量不少,没有考虑其贡献,会导致钢筋用量较多、成本较高。
房地产已进入微利时代,通过精细化设计要效益降成本已经是大势所趋,限额设计也是普遍要求。采用规范图集的可选做法,构造边缘构件中利用墙身水平筋替代封闭箍筋,可减少重叠部分、充分利用材料,在保证受力安全和设计可行的前提下,达到减少钢筋用量和降低成本的目的。
利用墙身分布筋替代边缘构件箍筋,能降本增效,这点在定性方面没有争议、都能理解接受。但因为跟传统设计手法有所区别,思路转变不易,往往被“节省不多”“比较麻烦”等所推脱、较难落实。为准确计算“墙身分布筋替代箍筋”的节省数量,以定量评估其性价比可行性,以下就对一~四级抗震的剪力墙构造边缘构件的配箍方式进行具体的比选分析。
高层住宅一般约30层,总高约100m。大部分属于A级高度,6~9度的抗震等级为一~四级。
住宅标准层的墙厚一般为200mm,构造边缘构件的长度一般为400~500mm。
现取典型截面200x400进行比选,采用自编Excel表进行定量计算分析,其中已考虑钢筋搭接长度、接头数量、钢筋间距匹配、箍筋(拉筋)弯钩等的影响。表格部分截图如下
主要对比结果摘录如下表:
一级抗震剪力墙200mm厚:
配置方案 |
规范要求 |
实际配筋 |
每米墙高钢筋重量(kg/m) |
|||
箍筋 |
水平筋 |
箍筋 |
附加箍筋 |
水平筋 |
||
封闭箍+水平筋分别设置 |
Φ8@150 |
0.25% |
Φ8@150 |
无 |
Φ8@200 |
5.97 |
开口箍与水平筋搭接 |
Φ8@300 |
Φ8@300 |
Φ10@300 |
5.04 |
||
水平筋弯折互钩 |
无 |
Φ8@300 |
Φ10@300 |
5.32 |
二级抗震剪力墙200mm厚:
配置方案 |
规范要求 |
实际配筋 |
每米墙高的钢筋重量(kg/m) |
||||
箍筋 |
水平筋 |
箍筋 |
附加箍筋 |
水平筋 |
|||
封闭箍+水平筋分别设置 |
Φ8@200 |
0.25% |
Φ8@200 |
无 |
Φ8@200 |
4.91 |
|
开口箍与水平筋搭接 |
Φ8@200 |
无 |
Φ8@200 |
2.52~4.37 |
|||
水平筋弯折互钩 |
无 |
无 |
Φ8@200 |
3.24 |
|||
注:开口箍与水平筋直径相同,可采用全墙长封闭箍、墙中部1个搭接区、墙端2个搭接区等做法,钢筋用量逐渐增加。
三级抗震剪力墙200mm厚:
配置方案 |
规范要求 |
实际配筋 |
每米墙高的钢筋重量(kg/m) |
||||
箍筋 |
水平筋 |
箍筋 |
附加箍筋 |
水平筋 |
|||
封闭箍+水平筋分别设置 |
Φ6@200 |
0.25% |
Φ6@200 |
无 |
Φ8@200 |
3.51 |
|
开口箍与水平筋搭接 |
Φ6@200 |
无 |
Φ8@200 |
2.12 |
|||
水平筋弯折互钩 |
无 |
无 |
Φ8@200 |
2.93 |
|||
四级抗震剪力墙200mm厚:
配置方案 |
规范要求 |
实际配筋 |
每米墙高的钢筋重量(kg/m) |
||||
箍筋 |
水平筋 |
箍筋 |
附加箍筋 |
水平筋 |
|||
封闭箍+水平筋分别设置 |
Φ6@250 |
0.2% |
Φ6@250 |
无 |
Φ8@250 |
2.81 |
|
开口箍与水平筋搭接 |
Φ6@250 |
无 |
Φ8@250 |
1.67 |
|||
水平筋弯折互钩 |
无 |
无 |
Φ8@250 |
2.34 |
|||
以上每米墙高的钢筋用量差值,乘以层高,即为单个构件的节省量。
案例分析:30层剪力墙住宅,标准层建筑面积500m2,3级抗震。含墙率5%,每层的墙体面积25m2,墙厚200mm总墙长约125m,按平均长度3m计算约41段墙肢82个构造边缘构件。“开口箍与水平筋搭接”节省量约0.68kg/m2折合4.10元/m2,全楼可节省约61500元;“水平筋弯折互钩”节省量约0.29kg/m2折合1.71元/m2,全楼可节省约25650元。
通过以上的定量比选分析可知,采用“开口箍与水平筋搭接”的做法,节省成本已接近优化方案级别、可取得较明显的经济效益;且该做法在设计图集、施工图集里面均已纳入,设计、图审、施工等均有国家标准作为依据。值得大力推广应用。
知识点:剪力墙构造边缘构件配箍方式优化