抗震构造措施，角部边缘构件的实用指南

时间：2023-10-08 理论教育版权反馈

【摘要】：③约束边缘构件范围内用于约束混凝土的箍筋配置。现通过“筒体结构的角部边缘构件”和“剪力墙结构的L形转角边缘构件”进行对比的方式，来讨论这些构造问题，见表5.3.1。

抗震构造措施，角部边缘构件的实用指南

《建筑抗震设计规范》第6.7.2条的条文说明指出筒体结构的角部要加强：

6.7.2 框架-核心筒结构的核心筒、筒中筒结构的内筒，都是由抗震墙组成的，也都是结构的主要抗侧力竖向构件，其抗震构造措施应符合本章第6.4节和第6.5节的规定，包括墙的最小厚度、分布钢筋的配置、轴压比限值、边缘构件的要求等，以使筒体具有足够大的抗震能力。

框架-核心筒结构的框架较弱，宜加强核心筒的抗震能力；核心筒连梁的跨高比一般较小，墙的整体作用较强。因此，核心筒角部的抗震构造措施予以加强。

如何加强筒体结构角部、要采用那些抗震构造措施，《建筑抗震设计规范》第6.7.2条有具体规定。

6.7.2 框架-核心筒结构的核心筒、筒中筒结构的内筒，其抗震墙除应符合本规范第6.4节的有关规定外，尚应符合下列要求：

1 抗震墙的厚度、竖向和横向分布钢筋应符合本规范第6.5节的规定；筒体底部加强部位及相邻上一层，当侧向刚度无突变时不宜改变墙体厚度。

2 框架核心筒结构一、二级筒体角部的边缘构件宜按下列要求加强：底部加强部位，约束边缘构件范围内宜全部采用箍筋，且约束边缘构件沿墙肢的长度宜取墙肢截面高度的1/4，底部加强部位以上的全高范围内宜按转角墙的要求设置约束边缘构件。

3 内筒的门洞不宜靠近转角。

从《建筑抗震设计规范》第6.7.2条的规定，可知有下列构造问题要关注：

①设置约束边缘构件的范围。

②约束边缘构件沿墙肢的长度。

③约束边缘构件范围内用于约束混凝土的箍筋配置。

④竖向和横向分布钢筋的配置。

《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.2.2条的条文说明亦指出筒体结构的角部要加强：

9.2.2 抗震设计时，核心筒为框架-核心筒结构的主要抗侧力构件，本条对其底部加强部位水平和竖向分布钢筋的配筋率、边缘构件设置提出了比一般剪力墙结构更高的要求。

《高层建筑混凝土结构技术规程》规定：

9.2.2 抗震设计时，核心筒墙体设计尚应符合下列规定：

1 底部加强部位主要墙体的水平和竖向分布钢筋的配筋率均不宜小于0.30%；

2 底部加强部位约束边缘构件沿墙肢的长度宜取墙肢截面高度的1/4，约束边缘构件范围内应主要采用箍筋；

3 底部加强部位以上宜按本规程第7.2.15条的规定设置约束边缘构件。

现通过“筒体结构的角部边缘构件”和“剪力墙结构的L形转角边缘构件”进行对比的方式，来讨论这些构造问题，见表5.3.1。

表 5.3.1

对“约束边缘构件范围内用于约束混凝土的箍筋配置”的问题，《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.2.2条提出了“约束边缘构件范围内应主要采用箍筋”的新规定，这和原有规定是有差异的，对这问题在条文说明中有交代。

9.2.2 约束边缘构件通常需要一个沿周边的大箍，再加上各个小箍或拉筋，而小箍是无法勾住大箍的，会造成大箍的长边无支长度过大，起不到应有的约束作用。因此，第2款将02规程“约束边缘构件范围内全部采用箍筋”的规定改为主要采用箍筋，即采用箍筋与拉筋相结合的配箍方法。

现用示意图来说明上述“条文说明”的观点。图5.3.1a为“全部采用箍筋”、图5.3.1b为“主要采用箍筋”，即采用箍筋与拉筋相结合的配箍方法。显然，大箍的无支长度二者是不同的。“主要采用箍筋”并不是内部全改用拉筋，拉筋可以减少外圈箍筋的无支长度，但在沿墙段长度方向也减少了对混凝土的约束，故可间隔地布设箍筋和拉筋。

图 5.3.1

a）全部采用箍筋 b）采用箍筋与拉筋相结合

【例5.3.1】核心筒角部边缘构件纵向钢筋的配置

条件：某25层高层建筑，H=88m，1、2层的层高均为6m。为钢筋混凝土框架-核心筒结构，地区抗震设防烈度为7度，建筑场地为Ⅱ类。抗震设防类别为丙类，第13层采用的凝土强度等级为C30，轴压比μ_N＞0.4。核心筒角部边缘构件需配置纵向钢筋范围内配置12根等直径的纵向钢筋，如图5.3.2所示。

要求：（1）按构造要求配置纵向钢筋；

（2）按构造要求配置箍筋，确定箍筋的配置。

答案：

（1）确定纵向钢筋

①丙类、Ⅱ类场地、7度，查《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.9.1条，按7度考虑抗震等级。

②查《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.9.3知，核心筒的抗震等级为二级。

③根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.1.7条、7.1.4条规定：筒体墙的加强部位高度为

④第13层层高范围属于非加强部位。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.2.2条规定，“底部加强部位以上宜按本规程第7.2.15条的规定设置约束边缘构件”。

图 5.3.2

⑤据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.15条规定，抗震二级时，ρ_min=1%，且≥616。

A_s≥1%×250×300+250×550=2125mm2单根纵筋面积：，选用16（A_s=201.1mm²），配置1216。

（2）确定箍筋的配置

箍筋采用HPB300级钢，f_yv=270N/mm²。

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》表7.2.15，抗震等级二级，轴压比μ_N＞0.4，取λ_v=0.20，C30＜C35，取f_c=16.7N/mm²。

一类环境，钢筋保护层厚度c=15mm。

，取s=100mm，A_sl=91.1mm²，选12（A_sl=113.1mm²）。

【例5.3.2】按构造要求配置核心筒角部边缘构件的纵向钢筋和箍筋

条件：某42层现浇框架-核心筒高层建筑，内筒为钢筋混凝土筒体，外周边为混凝土框架，房屋高度130m。抗震设防烈度为7度，丙类，场地类别Ⅱ类。该结构的内筒非底部加强部位四角暗柱如图5.3.3所示，抗震设计时，拟采用设置约束边缘构件的办法加强，图中的阴影部分即为暗柱（约束边缘构件）的配筋范围：第10层轴压比_μN＞0.4。箍筋采用HPB300（）。混凝土强度等级为C40（f_c=19.1N/mm²）。一类环境。

图 5.3.3

要求：按构造要求配置纵向钢筋和箍筋。

答案：（1）根据《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.3.1-1，H=130m，为A级高度，根据第3.9.3条，核心筒的抗震等级为二级。

（2）根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.15条，二级，纵向钢筋最小截面面积不应小于图中阴影面积的1.0%并不应小于616。

A_s=1.0%×400×（400+400+400）=4800mm²

每根钢筋面积为4800/14=343mm²，选用22，1422的钢筋，截面面积A_s=5321.4mm²。(www.xing528.com)

（3）根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.15条、表7.2.15，二级，μ_N＞0.4，约束边缘构件配箍特征λ_v=0.2。

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》式（7.2.15）：体积配箍率，ρv=0.2×19.1/270=0.0141

一类环境，墙的保护层厚度c=15mm，选用箍筋直径12，A_svi=113.1mm²，箍筋间距s，求出实际的体积配箍率

解得s=83.5mm，实际取s=80mm。箍筋配置12@80。

【例5.3.3】核心筒底部截面轴压比验算和纵筋配置

条件：某混凝土框架核心筒结构，底层核心筒角部边缘构件墙墙厚300mm，如图5.3.4所示，满足墙体稳定要求，混凝土强度等级为C25（f_c=11.9N/mm²）。纵向钢筋采用HRB335（）。抗震等级二级。在重力荷载代表值作用下，核心筒转角A处的剪力墙各墙体底部截面轴向压力呈均匀分布状态，其设计值为820kN/m=820N/mm，由计算分析得知，剪力墙为构造配筋。

图 5.3.4

要求：1）验算底部加强部位在重力荷载作用下的墙体轴压比。

2）转角A处边缘构件在设置箍筋范围内（图阴影部分）的纵筋配置。

答案：

1）根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.1.7条第6款“筒体墙的加强部位高度、轴压比限值、边缘构件设置以及截面设计，应符合本规程第7章的有关规定”。

2）根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.13条，二级的轴压比限值为0.6。底部加强部位在重力荷载作用下的墙体轴压比N/f_cA=820/（11.9×300）=0.23<0.6，满足。

3）根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.15条，二级、纵向钢筋最小截面面积不应小于图中阴影面积的1.0%并不应小于616。A_s=1%×300×900=2700mm²，选用1218的钢筋，截面面积A_s=3054mm²，满足。

【例5.3.4】墙肢水平分布筋的配置

条件：一钢筋混凝土框架-核心筒结构，核心筒转角A处L形剪力墙首层底部截面，如图5.3.5所示，纵向墙肢的截面高度h_w取2550mm。剪力墙抗震等级为二级。在纵向地震作用下，考虑地震作用组合的剪力墙墙肢底部加强部位截面的剪力计算值为500kN。纵向墙肢轴向压力值为1730kN。计算截面处的剪跨比取2.2。混凝土强度等级为C25（f_c=11.9N/mm²，f_t=1.27N/mm²），水平分布筋采用HPB300（f_yh=270N/mm²），双排配筋。

要求：

1）抗震设计时需采用的剪力设计值V。

2）进行斜截面受剪承载力验算时，其轴向压力设计值的取值N。

3）墙肢水平分布筋的配置。

答案：根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.1.7条第6款“筒体墙的加强部位高度、轴压比限值、边缘构件设置以及截面设计，应符合本规程第7章的有关规定”。考虑纵向地震作用的剪力仅由与地震作用方向相平行的纵向墙肢承担。

1）根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.6条，抗震设计时需采用的剪力设计值V=η_vwV_w=1.4×500=700kN。