组合墙配筋设计方法简介

分段式配筋方法指首先将组合截面拆分为单个墙肢，对单个墙肢按矩形截面进行计算，而后组合各墙肢配筋结果的设计方法。对于带边框柱剪力墙，边缘构件最终配筋结果组合了边框柱以及与边框柱相连的剪力墙暗柱的计算配筋量；对于带翼缘剪力墙，该方法组合每一个矩形墙肢计算配筋，不考虑翼缘作用。傅学怡等对构件有限元线弹性模型计算结果的截面应力分布做积分求解内力，基于平截面假定以及钢筋和混凝土的本构关系反推受压区混凝土的应力分布和钢筋应力，进而求得所需纵筋面积，指出分段式配筋方法所得配筋结果不够安全合理，业内很多专家也强调这一观点。

组合截面配筋方法指根据剪力墙平面布置情况组合墙肢或柱，形成组合剪力墙，按双向偏心构件计算配筋。现行结构设计规范中关于剪力墙配筋时是否考虑翼墙及翼缘长度限值的规定如下：

《混凝土结构设计规范》9.4.3：在承载力计算中，剪力墙的翼缘计算宽度可取剪力墙的间距、门窗洞间翼墙的宽度、剪力墙厚度加两侧各6倍翼墙厚度、剪力墙墙肢总高度的1/10四者中的最小值。

《建筑抗震设计规范》6.2.13-3：抗震墙结构、部分框支抗震墙结构、框架-抗震墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、板柱-抗震墙结构计算内力和变形时，其抗震墙应计入端部翼墙的共同工作。

在YJK软件中，用户可根据实际工程情况设置是否按组合截面设计剪力墙，以及双偏压配筋判断限值。设置界面如图1所示，具体路径为上部结构计算-前处理及计算-计算参数-构件设计信息。

按组合截面配筋时，软件会自动组合剪力墙截面而无需设计人员手动指定。勾选“墙柱配筋设计考虑端柱”选项时，软件自动将边框柱作为剪力墙的翼缘，按照工字形或T形截面配筋。勾选“墙柱配筋设计考虑翼缘墙”选项时，考虑与剪力墙两端节点相连的部分墙段作为翼缘，翼缘长度的取值在后文中介绍。如果两端的翼缘都是完整墙肢，软件自动对整个组合墙按双偏压配筋计算，一次得出整个组合墙配筋结果；如果某一端翼缘只包含翼缘所在墙的一部分，则软件对分离的组合墙按不对称配筋计算，得出该墙肢的配筋结果。对于不对称剪力墙组合截面，软件也提供对称配筋计算方法。

组合墙内力是将各墙肢单工况内力投影至组合截面形心轴叠加而得。以L形组合墙为例，计算简图如图2所示。

有柱的情况也可采用上述公式，但 分别为X、Y方向的弯矩和柱的转角。

组合墙配筋计算采用《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2017)中的异形柱正截面承载力计算公式的变形，根据前处理中指定的分布筋配筋率得到分布筋面积及钢筋位置，再进行边缘构件的钢筋计算。配筋根据构件类型按照双偏压配筋和不对称配筋两种计算方式进行。

双向偏心受压的正截面承载力计算方法如下(详见JGJ149-2017 5.1.2)：

——混凝土单元i的面积和应力、钢筋单元j的面积和应力；

——轴向力N对截面形心轴y和x的初始偏心距；

——偏心距增大系数；

——组合墙截面形心坐标；

——混凝土单元i和钢筋单元j的形心坐标；

——混凝土、钢筋单元数；

(1)检索构件两端是否存在端柱或翼缘墙；

(2)将端柱和各墙肢调整后的单工况内力投影至组合截面形心轴并叠加，生成组合墙数据；

(3)对叠加后的组合墙标准内力进行荷载组合及内力调整；

(4)组合截面配筋设计。

允许翼缘长度取(n*翼缘墙厚+0.5*腹板墙厚)和(0.25*腹板截面高度+0.5*腹板墙厚)的较小值，n可在计算参数-高级选项-墙选项卡中修改，如图3所示，程序默认取4倍翼墙厚；对于短肢剪力墙翼缘取全截面长度。

对于L形墙，两墙肢非交点的墙端部若均有端柱，不按双偏压设计，均无端柱，则取长度较长者为主肢，否则取有端柱的墙肢为主肢。另外，在组合截面中，若墙端部同时存在翼缘墙和端柱，程序根据翼缘墙墙长和柱宽的相对大小选择二者之一作为翼缘，如图3所示，程序默认值为0.7，若柱宽大于0.7倍翼缘墙墙长，则取端柱为翼缘。

程序将位于腹板墙端部的柱判定为端柱(方钢管、圆钢管混凝土柱，框支柱，非矩形柱不识别为端柱)。对于腹板墙中部的柱，若其外边缘距墙边不超过限值，也可识别为端柱，该限值可在计算参数-高级选项-墙选项卡中修改，如图3所示，程序默认210mm。

(1)圆弧墙、进行面外设计的墙、钢板剪力墙、满足按柱配筋条件的墙均不按双偏压设计；

(2)端柱不是混凝土柱，不按双偏压设计；

(3)腹板墙截面高度和截面高宽比超过图1中默认或用户修改的参数时不按双偏压设计；

(4)组合墙翼缘未包含全部翼墙，不按双偏压配筋，但左右翼缘截面高度之和小于腹板墙截面高度一半时仍按双偏压设计；

不满足4.4中给出的条件时，软件按不对称方式配筋。不对称配筋时由于 和 不相等，因此需要增加补充求解条件 ，进而求解受拉受压钢筋量和截面受压区高度x三个未知量。

在实际工程中，如果X、Y向剪力墙布置不均匀，刚度大的方向会分配更多的内力。按组合墙配筋时，组合截面内力分配情况与按单墙肢分别配筋时内力分配情况不同，组合墙整体承担较大弯矩，因此产生刚度较小方向上墙肢配筋增大的情况。

图5. 分段式配筋结果

图6. 组合截面配筋结果

图4-图6给出了上述理论的实际案例，由于X向刚度较小，导致按组合墙设计时配筋面积(左端18 ；右端26 )比不考虑组合墙配筋时放大较多(13 )。

图7为某工程平面示意简图，框内L形边缘构件墙厚300mm，两墙肢截面高度均为1500mm，内力计算结果如图8所示。

图7. 某楼层平面示意图

图8. 柱顶内力

图9. 分段式配筋结果

图10. 组合墙配筋结果

按分段式配筋和组合截面配筋得出的结果如图9图10所示，可以看出，按组合墙配筋的计算结果中，边缘构件的配筋量有所减小。

本文介绍了剪力墙分段式配筋和组合截面配筋方法的基本概念，重点分析了组合墙内力与配筋计算原理，以及在YJK软件中的实现方法和内部设计规则。通过案例对比了两种方法配筋结果的差异，组合截面配筋方法更符合墙肢实际受力状态以及规范精神，但部分情况下计算结果与传统分段式配筋法有一定差异。因此，具体选择何种设计方法需根据实际工程情况确定。