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1、第九讲 钢筋混凝土抗震墙设计钱稼茹 抗震墙广泛用于多层和高层钢筋混凝土房屋，2001规范规定的7种现浇钢筋混凝土房屋结构类型中，除框架结构外，其余6种结构体系都有抗震墙或抗震墙组成的筒体。抗震墙之所以是主要的抗震结构构件，是因为：抗震墙的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是高层建筑结构的位移限值；地震作用下抗震墙的变形小，破坏程度低；可以设计成延性抗震墙，大震时通过连梁和墙肢底部塑性鉸范围的塑性变形，耗散地震能量；与其它结构（如框架）同时使用时，抗震墙吸收大部份地震作用，降低其它结构构件的抗震要求。设防烈度较高地区（8度及以上）的高层建筑采用抗震墙，其优点更为突出。抗震墙由墙肢和连梁两种构件组
2、成。设计抗震墙应遵循强墙弱梁、强剪弱弯的原则，即连梁屈服先于墙肢屈服，连梁和墙肢应为弯曲屈服。与89规范相比，2001规范在抗震墙的设计方面、特别是在抗震构造措施方面有比较大的变化，主要有：1）底部加强部位的高度；2）墙肢截面组合的弯矩、剪力设计值和连梁组合的剪力设计值；3）分布钢筋的最小配筋率；4）增加了抗震墙的轴压比限值；5）将边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，两种边缘构件的构造不同，加强了应该加强的部位，放松了可以放松的部位，使抗震墙具有更合理的抗震性能。抗震墙轴压比限值和边缘构件方面的规定，主要是吸取了基于位移的设计方法和近年来的研究成果。2001规范取消了89规范中“弱连梁”和
3、“小墙肢”这两个术语，代之以连梁的跨高比和墙肢的长度和厚度的比值。虽然89规范对弱连梁联肢墙作了规定，但在设计中难以确定什么是弱连梁。一、 抗震墙基于位移设计方法简介 自七十年代抗震墙成为房屋建筑的主要抗侧力构件以来，抗震墙的试件采用的是基于承载力的方法。九十年代初，美国加州工程师协会（SEAOC）提出了一种抗震墙设计新方法：基于位移的设计方法。1994年美国统一建筑法规（UBC-94）采用了这一方法；UBC-97对这一方法作了改进；随后，1999年的美国混凝土建筑结构规范（ACI318-99）和2000年的国际建筑法规（IBC-2000）也采用了基于位移的方法设计抗震墙。ACI318-99的
4、设计步骤比UBC-97简单些，除了高轴压比的情况外，两者的结果基本相同；IBC-2000的设计步骤与ACI318-99基本相同。与基于承载力的设计方法（如UBC91）相比，新的设计方法放松了大部份抗震墙的构造要求。 抗震墙基于位移的设计方法的提出，始于对1985年智利地震抗震墙房屋结构震害的分析研究。智利地震中，300多幢有抗震墙的房屋建筑破坏，除了强地面运动的持续时间比较长以外，主要原因是边缘构件的构造弱、配箍少、对混凝土没有约束。分析结果还表明，有的抗震墙破坏轻微，主要是因为结构体系的刚度大、变形小。随后，进一步的研究工作集中在建立抗震墙的基于位移的设计方法。 抗震墙基于位移的设计为：以抗
5、震墙顶点最大弹塑性位移为目标位移，根据弹性和非弹性变形沿墙高度的近似分布，建立顶点位移和墙底截面曲率的关系；由墙底截面的曲率和受压区高度，得到混凝土最外缘纤维的压应变；根据约束混凝土的应力应变关系，确定需要配置箍筋的边缘构件的长度和配箍量。抗震墙实施基于位移设计的关键之一，是计算顶点弹塑性位移，即地震中抗震墙顶点可能达到的最大弹塑性位移。 UBC-97的抗震墙基于位移的设计用于3区和4区，其步骤如下：1） 计算顶点最大弹塑性位移M M=0.7RS （6.41） 最大弹塑性位移M为设计地面运动作用下抗震墙的顶点位移。设计地面运动是指50年内超越概率为10的地震地面运动，与我国的中震相当，美国3、
6、4区的地面运动的峰值加速度分别为0.3g和0.4g。 S为设计位移，即结构在设计地震力作用下的弹性顶点位移，采用静力弹性方法或反应谱振型分解法计算。计算中，考虑P效应；考虑混凝土开裂，截面的弯曲刚度和剪切刚度不超过其弹性刚度的1/2。 R为考虑抗侧力结构承载力超强和结构整体延性的一个系数。用弹性方法计算抗震墙的弹塑性顶点位移，是基于所谓“等位移原理”。大量计算分析表明，基本周期不短于0.5s的“长周期”结构，其弹塑性顶点最大位移反应与其弹性顶点位移反应接近，可以用弹性方法计算其弹塑性顶点位移；基本周期低于0.5s的“短周期”结构，其弹塑性顶点最大位移反应与结构的承载力有关，大于弹性顶点最大位移
7、反应。若计算弹性顶点位移时不考虑截面开裂，则弹塑性顶点位移可以取2M；M也可以用非线性时程分析得到。2） 计算抗震墙屈服时的顶点位移y UBC-97规定，y为抗震墙受拉纵筋屈服时的顶点位移，可以用下式计算：y= (Mn/ME ) E （6.32）式中，Mn为恒载、活载和地震作用效应（荷载分项系数分别为1.2、0.5和1.0）组合的轴力作用下抗震墙底部截面的受弯承载力；E为设计地震作用下不考虑截面开裂抗震墙弹性顶点位移；ME为顶点位移为E时墙底截面的弯矩。 3）计算抗震墙顶点位移为M时墙底截面的曲率t 抗震墙在水平力作用下的弹塑性顶点位移由屈服位移和非弹性位移组成，即：M=y+i （6.33）抗
8、震墙顶点位移为M时，墙底截面的总曲率为t，t为屈服曲率y和非弹性曲率i之和，即： t=y+I （6.34）UBC-97用下式计算墙肢的屈服曲率y： y=0.003/ lw （6.35）i与墙底截面曲率i的近似关系为：i=i lp(hw- lp/2) （6.36）因此，t为：t=y+i/ lp(hw- lp/2) （6.37） 式中，hw为抗震墙的高度；lp为抗震墙塑性鉸沿墙高度的长度。lp的取值对墙底截面的总曲率t影响很大。lp愈大，则t愈小，抗震墙可能不安全。因此，lp的长度取小一些，是偏于安全的。UBC-97取lp为抗震墙墙肢截面长度lw的1/2，即lp=0.5 lw。 4）计算抗震墙底部
9、截面的曲率为t时截面受压区高度cu 可以通过计算截面的弯矩曲率关系得到，也可以近似取截面达到受弯承载力Mn时的受压区高度。计算中，轴力取组合的设计值，计入包括端部纵筋和分布纵筋在内的所有纵筋，并假设受拉区纵筋全部受拉屈服、受压区纵筋全部受压屈服。 5）计算底部截面混凝土最大压应变max max =t cu （6.38） UBC97规定，max不大于0.015。 6) 确定端部是否需要约束边缘构件采用应变平截面分布的假定，中和轴处应变为零，受压区边缘的压应变为max。若max不超过0.003，则不需要约束边缘构件；否则，压应变超过0.003的抗震墙部份，需要设置约束边缘构件。7）约束边缘构件的构
10、造要求构造要求包4个方面：长度和高度，箍筋面积、间距，水平分布筋在约束边缘构件内的锚固，纵筋面积、搭接等。UBC97还给出了一种根据墙肢轴压比确定是否需要设置约束边缘构件、约束边缘构件长度的方法。二、 抗震墙设计的一般要求1) 抗震墙布置抗震墙是主要抗侧力构件，合理布置抗震墙是结构具有良好的整体抗震性能的基础。抗震墙的布置除应对称、均匀、连续外，还要注意以下几点。 长墙分成墙段抗震墙结构和部分框支抗震墙结构，若内纵墙很长，且连梁的跨高比小、刚度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，墙的剪切变形较大，墙肢的破坏高度可能超过底部加强部位的高度。2001规范规定（6.1.9条1款），将长墙分成长度较
11、均匀的墙段，墙段的高宽比大于2。墙段由墙肢和连梁组成。89规范也有相同的规定（第6.1.13条）。区别在于：连接墙段的连梁，89规范为“弱连梁”，2001规范为跨高比不小于6的连梁。目的是设置刚度和承载力比较小的连梁，地震作用下有可能先开裂、屈服，使墙段成为抗震单元，且墙段以弯曲变形为主。 避免墙肢长度突变抗震墙结构和部分框支抗震墙结构的墙肢截面长度，沿高度不宜有突变；抗震墙的洞口比较大时，以及一、二级抗震墙的底部加强部位，不宜有错洞墙。）框支层刚度要求部分框支抗震墙结构框支层的抗震墙减小，侧向刚度降低，地震中有可能变形集中在框支层，框支层是结构具有良好抗震性能的关键。对于矩形平面的部分框支抗
12、震墙结构，为了避免框支层形成薄弱层或软弱层，2001规范规定（6.1.9条3款）框支层的侧向刚度不应小于上一层非框支层侧向刚度的50。取消了89规范框支层落地墙数量的规定。 框支层落地墙间距不宜过大框支层的水平地震剪力主要由落地抗震墙承担。作用在与框支层相邻的上一层不落地抗震墙上的水平力，通过框支层楼板传到落地墙。为保证楼板有足够大的平面内刚度传递水平力，2001规范规定，落地墙的间距不宜大于14m（6.1.9条3款）。取消了89规范落地墙间距不宜大于四开间的规定；还取消了落地墙之间楼盖长宽比的规定。89规范和2001规范对框支层楼板提出了具体的设计要求（附录E.1）。一部份落地墙宜设置成筒体
13、，以增大抗扭刚度和抗侧刚度。 框架抗震墙结构的抗震墙布置框架抗震墙结构布置的关键是抗震墙的数量和位置。抗震墙的数量以满足刚度即层间位移限值为宜；位置可以灵活布置，但宜符合以下要求（6.1.8条，6.1.5条）：沿房屋高度，抗震墙宜连续布置，贯通全高，避免切断，洞口宜上下对齐，避免墙肢截面长度突变；不宜开大洞口，避免削弱抗震墙的刚度，取消了89规范洞口面积的限制；洞边距柱端不宜小于300mm，以保证端柱作为边缘构件的作用以及保证约束边缘构件的长度；两个方向都布置抗震墙，纵横向抗震墙相连，成为有翼缘的抗震墙，不但可以加大刚度，还有利于提高塑性变形能力；房屋较长时，刚度较大的纵向墙不宜设置在房屋的端
14、开间，以避免温度应力对抗震墙的不利影响；一、二级抗震墙的洞口连梁，跨高比不宜大于5，且梁截面高度不宜小于400mm，连梁有比较大的刚度，使墙的整体性较好；柱中线与墙中线、梁中线与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4，以减小地震作用对柱的扭转效应；偏心距超过1/4柱宽时，应采取有效措施，如加强柱的箍筋、采用水平加腋梁等。2）抗震墙、连梁截面尺寸2001规范与89规范相同，对抗震墙和连梁的截面尺寸有最大剪压比限值的要求，对抗震墙还有最小墙厚的要求，但具体数值与89规范并不完全相同。 剪压比限值2001规范规定，剪跨比大于2的抗震墙和跨高比大于2.5的连梁，其剪压比不应大于0.20；剪跨比不大于2
15、的抗震墙和跨高比不大于2.5的连梁，89规范没有规定剪压比限值， 2001规范规定剪压比不应大于0.15（6.2.9条），原因是剪跨比小的墙和连梁，其剪切变形较大，甚至以剪切变形为主，对剪压比的要求应更严。试验研究表明，墙、梁截面的剪压比超过一定值时，将过早出现斜裂缝，采用增加水平筋和箍筋的方法并不能提高其受剪承载力，很可能在水平筋和箍筋尚未屈服的情况下，混凝土在剪压的共同作用下破碎。墙、梁若不满足剪压比限值的要求，可以提高混凝土强度等级或加厚墙、梁，或加长墙的截面，但不宜加高连梁。计算抗震墙墙肢的剪跨比时，弯矩和剪力都取荷载效应组合的计算值；楼层上下端截面的弯矩计算值不同时（反弯点不在层高的
16、1/2处，或反弯点不在本层层高内），取弯矩大的值。 抗震墙最小厚度为防止抗震墙在轴力和地震水平力作用下发生平面外失稳破坏，抗震墙应满足最小厚度的规定。框架抗震墙结构底部加强部位的墙厚不应小于200mm且不应小于层高的1/16（89规范无此规定）；其它部位的墙厚（6.5.1条）不应小于160mm且不应小于层高的1/20（与89规范同）；墙的周边应设置梁或暗梁和端柱组成的边框。其它结构的墙厚（6.4.1条），一、二级不应小于160mm且不应小于层高的1/20；三、四级不应小于140mm且不应小于层高的1/25；一、二级抗震墙底部加强部位的墙厚不宜小于200mm且不宜小于层高的1/16，无端柱或翼墙
17、时不应小于层高的1/12。2001规范二级抗震墙的厚度比89规范要求高；增加了对四级抗震墙的厚度和一、二级抗震墙底部加强部位墙厚的要求。三、 部加强部位的高度和翼墙有效长度1）底部加强部位高度抗震墙的底部加强部位，是指在抗震墙底部的一定高度内，适当提高承载力和加强抗震构造措施。弯曲型和弯剪型结构的抗震墙，塑性鉸一般在墙肢的底部，将塑性鉸范围及其以上的一定高度范围作为加强部位，对于避免墙肢剪切破坏、改善整个结构的抗震性能，是非常有用的。89规范抗震墙底部加强部位的高度与墙肢的总高度和墙肢截面长度有关（第6.1.14条），由于墙肢截面长度不同，导致加强部位高度不完全相同。2001规范的底部加强部位
18、高度只考虑了高度因素（6.1.10条）。对于部分框支抗震墙结构，考虑了不落地墙在框支层以上屈服的可能。2）翼墙有效长度翼墙的有效长度，89规范不大于抗震墙总高的10的规定（第6.2.13条）与UBC-94相同；2001规范参考UBC-97，改为不大于抗震墙总高的15（6.2.13条3款）；此外，取消了89规范中“墙厚加两侧各6倍翼墙厚度”的规定。 四、 墙肢内力设计值和承载力验算抗震墙墙肢和连梁的承载力验算，本规范未作具体规定，应按混凝土结构设计规范执行，本规范对承载力验算中与抗震有关的若干问题作了规定。1）墙肢弯矩设计值各种结构类型的一级抗震墙弯矩设计值按下述方法进行调整（6.2.7条1款）
19、：底部加强部位及以上一层，采用底截面的组合弯矩设计值；以上部位组合弯矩设计值乘以增大系数1.2。与89规范（第6.2.11条）相比较，简化了底部加强部位以上的弯矩设计值的取值。地震作用下，墙肢首先在底截面屈服；随着变形增大，屈服部位向上发展，形成塑性鉸区。提高潜在塑性鉸区的弯矩设计值，一方面可以推迟塑性鉸区的形成，另一方面可以将塑性变形限制在底部一定范围。新西兰和欧洲规范采用类似的弯矩设计值分布：底部一定高度内采用底截面的弯矩，以上的弯矩分布为线性。2）墙肢剪力设计值按强剪弱弯要求，抗震墙底部加强部位的剪力设计值要根据墙肢的实际受弯承载力确定。89规范一级抗震墙按墙肢的实际受弯承载力计算剪力设
20、计值，二级抗震墙采用组合的剪力计算值与增大系数的乘积作为设计值（第8.2.7条）。2001规范一、二级墙底部加强部位都采用组合的剪力计算值与增大系数的乘积作为剪力设计值，增加了三级墙的增大系数；9度时，除应采用增大系数外，还要按墙肢实际受弯承载力计算相应的剪力，取大者作为组合的剪力设计值（6.2.8条）。底部加强部位以外，采用组合的剪力设计值验算受剪承载力。3）偏心受拉墙肢抗震墙墙肢为压弯构件，破坏形态有大、小偏压和大、小偏拉；大偏压破坏的墙肢，延性和耗能能力大，优于小偏压破坏；大偏拉破坏的墙肢，延性和耗能能力差，小偏拉破坏墙肢的抗震性能更差。如果一个墙肢出现拉力，该墙肢会较早出现裂缝，钢筋较
21、早屈服，地震剪力向未开裂的或未屈服的墙肢转移，使这些墙肢的剪力加大，可能引起过早的剪切破坏。部分框支抗震墙结构的落地抗震墙是保证框支层良好抗震性能的关键，因此，2001规范规定，这些墙肢不宜出现偏心受拉（6.2.7条2款）。89规范无此规定。双肢墙的一个墙肢为小偏心受拉时，墙肢全截面开裂，刚度降低，另一墙肢的地震水平剪力增大，使之也破坏，双肢墙的抗震性能退化。因此，应避免双肢墙的墙肢出现小偏拉。双肢墙的一个墙肢为大偏拉时，另一受压墙肢的弯矩、剪力设计值应乘以增大系数1.25（6.2.7条3款），以提高受弯、受剪承载力，推迟其屈服。由于地震为往复作用，因此，两个墙肢的弯矩、剪力设计值都要乘1.2
22、5。89规范的规定相同（第6.2.12条）。4） 一级落地墙底部加强部位受剪承载力部分框支抗震墙结构框支层的抗震墙减少，使落地墙的剪力增大、剪跨比减小，有可能出现剪跨比小于2的矮墙；此外，不落地墙通过楼板向落地墙传递剪力，类似于在落地墙上附加一个水平力，有矮墙效应。为了保证一级落地墙底部加强部位边缘构件以外的混凝土部份在大震下的抗剪作用，2001规范规定（6.2.11条1款），两排钢筋之间拉结筋的直径不小于8mm、间距不大于分布筋间距的2倍和400mm的较小值时，才能计入混凝土的抗剪作用。89规范无此规定。5）防滑斜筋无地下室的部分框支抗震墙结构的一级落地墙，当考虑不利荷载组合出现偏心受拉时，
23、为了防止墙与基础交接处产生滑移，除应满足6.2.14条施工缝受剪承载力要求外，宜按总剪力的30另设450交叉防滑斜筋（6.2.11条），斜筋可按单排设在墙截面中部，并满足锚固要求。89规范无此规定。6）施工缝受剪承载力抗震墙的水平施工缝处，由于混凝土结合不良，可能形成抗震薄弱部位。2001规范和89规范都规定一级抗震墙要进行水平施工缝处的受剪承载力验算。2001规范验算公式（6.2.14）依据试验资料，不计混凝土的作用，计入轴向压力的摩擦作用和轴向拉力的不利影响。穿过施工缝的钢筋处于复合受力状态，其强度采用0.6的折减系数。还需注意，计算轴向力设计值时，重力荷载分项系数受压时取1.0、受拉时取
24、1.2。五、 连梁内力设计值和承载力验算1）刚度折减联肢抗震墙在水平地震力作用下，连梁两端弯矩相同、反弯点在跨中。连梁的剪跨比较小、刚度大，若按连梁实际刚度进行结构分析，所得连梁剪力值较大，可能超过剪压比限值，使连梁剪切破坏。对于抗震设计，连梁的刚度并不是越大越好，而是要适当降低连梁刚度。2001规范规定，抗震墙连梁的刚度可以折减，折减系数不小于50（6.2.13条2款）。89规范的折减系数为不小于60。连梁刚度折减后，使水平地震力产生的梁端约束弯矩降低，同时也降低了连梁的剪力和剪压比，避免剪切破坏，有利于实现强剪弱弯的延性连梁。2）连梁剪力设计值按强剪弱弯的设计原则，连梁的剪力设计值要由其实
25、际的受弯承载力确定。89规范一级抗震墙的连梁即按实际受弯承载力计算连梁剪力设计值（第6.2.5条）。2001规范作了简化，采用增大系数计算连梁组合的剪力设计值，增加了对三级抗震墙连梁的增大系数；9度时，还要按实际的受弯承载力计算剪力设计值，取两者的大者验算受剪承载力（6.2.4条）。增大系数的取值，主要考虑了材料的实际强度、连梁实配受弯钢筋的面积超过计算所需的面积，以及不同抗震等级对“强剪弱弯”的不同要求。需注意的是，连梁两端弯矩设计值之和为顺时针方向之和及逆时针方向之和两者的较大值。如何调整跨高比不大于2.5的连梁的剪力设计值，规范未作规定。3）连梁斜向配筋跨高比小的连梁容易剪切破坏，即使是
26、按强剪弱弯设计，在梁的两端屈服出现塑性鉸后，仍难避免剪切破坏。为了改善跨高比小的连梁的性能，从而改善联肢墙的抗震性能，2001规范增加了连梁斜向配筋的规定。有两种斜向配筋的方式：有箍筋的暗柱和无箍筋的钢筋。试验研究表明，连梁配置斜向交叉暗柱，可以提高连梁的受剪承载力、剪切变形能力和耗能能力，使抗震墙具有良好的抗震性能。配置无箍筋的斜向钢筋，对连梁的抗震性能也有一定的改善。2001规范规定，筒中筒结构的一、二级核心筒和内筒的跨高比不大于2的连梁，宜配置斜向交叉暗柱，暗柱承担全部剪力（6.2.7条）；其它结构一、二级抗震墙跨高比不大于2的连梁，采用无箍筋的斜向交叉钢筋，作为改善受力性能的构造措施（
27、6.4.10条）。从施工的角度，连梁厚度较小时，斜向暗柱的施工困难。因此，规范规定配置暗柱的连梁厚度不小于400mm；若连梁厚度小于400mm，则配置斜向交叉构造钢筋。六、 墙肢抗震构造措施1）分布钢筋抗震墙分布钢筋的作用是多方面的：抗剪、抗弯，减少收缩裂缝等。实验研究还表明，分布筋过少，抗震墙会由于纵向钢筋拉断而破坏。UBC-97、ACI318-99等，都有抗震墙分布筋最小配筋率的规定。2001规范规定，框墙结构抗震墙的竖向和横向分布筋的最小配筋率为0.25（6.5.2条），与89规范相同（第6.5.2条）；部分框支抗震墙结构的抗震墙底部加强部位，不小于0.3（6.4.3条2款），89规范无
28、此规定；其它结构的抗震墙，一、二、三级不小于0.25，四级不小于0.2（6.4.3条1款），与89规范不完全相同（第6.4.4条）。分布筋的直径不宜小于8mm，也不宜过粗，规范规定不宜大于墙厚的1/10；分布筋的间距，一、二、三级墙不大于300mm，部分框支墙结构底部加强部位不大于200mm。分布筋的间距小一些好，有利于减少收缩裂缝和减少反复荷载作用下的交叉斜裂缝。2）轴压比限值2001规范规定了抗震墙轴压比的限值，这是89规范没有的。随着建筑结构高度的增加，抗震墙底部加强部位的轴压比也随之增加，统计表明，实际工程中抗震墙在重力荷载代表值作用下的轴压比已超过0.6。影响压弯构件的延性或屈服后变
29、形能力的因素有：截面尺寸，混凝土强度等级，纵向配筋，轴压比，箍筋量等，主要因素是轴压比和配箍特征值。抗震墙墙肢实验研究表明，轴压比超过一定值，很难成为延性抗震墙。2001规范6.4.5条规定的轴压比限值适用于各种结构类型的抗震墙墙肢。9度一级墙最严，限值为0.4；8度一级墙次之，限值为0.5；二级墙的限值为0.6。计算墙肢轴压比时要注意：1）只需计算墙肢固定端截面的轴压比。抗震墙底部加强部位的弯矩设计值相同，一般情况下，墙的厚度也相同，若固定端截面的轴压比不超过限值，以上部位的轴压比也不会超过限值。墙肢的塑性鉸在底部加强部位范围内，加强部位以上一般不会出鉸，可以不限制轴压比，但也不宜超过限值。
30、2）用重力荷载代表值计算轴压比。即计算轴压比时，只考虑重力荷载组合，楼层活载按规定折减，恒载和活载的分项系数分别取1.4和1.2。UBC97规定，抗震墙墙肢的轴压力Pu0.35Po。式中，Po=0.85 fc (A- Ay) + Ayfy，轴压力Pu由恒载、活载和地震作用产生，分项系数分别为1.2、0.5和1.0，即Pu =1.2D+0.5L+E。若取fc=0.8fcu，fc=0.5fcu，fy=310MPa，Ay=0.3%A，C40混凝土，则可换算为Pu0.49Afc，即轴压比限值为0.49。2001规范与UBC-97比，有的墙肢UBC-97的轴压力大，有的墙肢2001规范的轴压力大。大体上
31、，2001规范8度一级抗震墙墙肢的轴压比限值，与UBC-97的墙肢轴压比限值相当。2001规范规定，墙肢长度小于墙厚的3倍时（89规范的小墙肢），轴压比不应大于0.6（6.4.9条）。3）约束边缘构件2001规范规定，抗震墙墙肢两端应设置边缘构件，边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱、端柱和翼墙，其混凝土用箍筋约束，有比较大的变形能力；构造边缘构件的混凝土约束较差或没有约束。墙肢在轴压力和弯矩共同作用下，破坏时受压区混凝土压碎，墙肢的延性与受压区混凝土的变形能力即箍筋约束有关。轴压比越大的墙肢，为达到大的延性，受压区混凝土所需的约束程度越高。箍筋对混凝土
32、的约束程度，2001规范用配箍特征值表示，既考虑了体积配箍率，又考虑了箍筋的屈服强度和混凝土的强度。下列墙肢应设置约束边缘构件（6.4.6条）：除部分框支抗震墙结构外，其余各种结构类型的一、二级抗震墙底截面的轴压比超过下列值的墙肢，9度一级为0.1，8度一级为0.2，二级为0.3，计算轴压比用的轴压力由重力荷载代表值产生，不考虑地震作用效应组合；部份框支抗震墙结构的一、二级抗震墙。约束边缘构件的形式（6.4.7条，6.7.2条）：约束边缘构件可以是暗柱（矩形端）、端柱和翼墙，端柱截面边长不小于2倍墙厚，翼墙长度不小于其3倍厚度，不足时视为无端柱和无翼墙；部份框支抗震墙结构，一、二级墙的底部加强
33、部位及以上一层，墙的两端必须有端柱或翼墙，以保证其有足够大的变形能力。约束边缘构件的高度（6.4.6条，6.7.2条）：沿墙肢的高度为底部加强部位及以上一层，筒体结构核心筒或内筒角部宜沿结构全高设置约束边缘构件。约束边缘构件沿墙肢的长度（6.4.7条，6.7.2条）：矩形端9度一级0.25hw，8度一级0.2hw，二级0.2hw；有翼墙或端柱9度一级0.2hw，8度一级0.15hw，二级0.15hw；筒体结构核心筒或内筒角部0.25hw；且不小于1.5bw和450mm，不小于翼墙厚度或端柱截面高度加300mm。约束边缘构件的配筋（6.4.7条）：配箍特征值为0.2，箍筋间距一级不大于100mm
34、、二级不大于150mm，箍筋边长比不大于3、相互搭接长度不小于箍筋长边的1/3；一、二级墙的纵筋截面面积，分别不小于2001规范图6.4.7阴影面积的1.2和1.0。研究表明，约束边缘构件的长度和配箍特征值，与墙肢的轴压比有关，为达到同样大的延性，轴压比大的墙肢，所需的长度和配箍特征值也大。2001规范的约束边缘构件长度和配箍与墙肢轴压比无关，长度与设防烈度和抗震等级有关，而配箍特征值都一样，简化了设计。4）构造边缘构件下列抗震墙墙肢设置构造边缘构件（6.4.6条）：除部分框支抗震墙结构外，一、二级抗震墙底截面的轴压比不大于：9度一级0.1、8度一级0.2、二级0.3的墙肢；一、二级抗震墙底部
35、约束边缘构件以上的部位；三、四级抗震墙。构造边缘构件的长度和配筋（6.4.8条）：构造边缘构件的长度按2001规范图6.4.8采用，矩形端取墙厚与400mm的大者，有翼墙时为翼墙厚加300mm，有端柱时为端柱。配筋按2001规范表6.4.8，底部加强部位和其它部位分别对待，纵向钢筋的最小量不同，水平筋的量和形式也不同，底部加强部位用箍筋，而其它部位用拉筋即可，但转角处宜用箍筋。七、 高强度混凝土结构抗震设计高强度混凝土用于房屋建筑的主要好处是：由于强度高，可以减小柱子截面尺寸，扩大柱网间距，增加使用面积，降低结构自重；由于早强，可以加快施工进度；由于徐变小、弹性模量高，可以减小柱的压缩模量和增
36、大结构的刚度。高强混凝土的主要不足是：受压破坏时呈高度脆性，延性差，且其脆性随强度提高而愈加严重。因此，对不同设防烈度的混凝土结构，宜对高强混凝土的强度等级予以相应的限制。如果柱的轴压比很低，或柱的实际承载力比作用效应值高得多，设计取用的混凝土强度等级也可适当提高。为了保证地震作用下高强混凝土构件的延性，必须对框架梁端加密区的配箍、柱的轴压比限值、柱的纵筋和箍筋的最小配筋量等作更严格的要求。轴压比对高强混凝土柱的极限变形能力的影响最为显著。混凝土强度高，柱的延性和抗震性能差，即使配箍特征值比较高，高轴压比的高强混凝土柱也不能达到普通混凝土柱的延性。从总体上看，试验轴压比不大于0.2时，配置一般
37、箍筋的高强混凝土柱的变形能力能满足要求；当轴压比接近或达到0.550.6时，只有配箍特征值非常高时，延性系数能接近或达到3.0。高强混凝土柱的轴压比不宜大于0.40.45，否则很难满足地震作用下对极限变形能力的要求。将轴压比试验值换算成设计值，大体为0.650.70。普通混凝土一级框架结构柱的轴压比限值为0.7，因此，2001规范对一级框架柱C50-C60取0.7，C65C70取0.65，C75-C80取0.6，降低对二、三级框架柱的轴压比限值的要求。高强混凝土柱宜采用约束比较好的复合箍、复合螺旋箍或连续复合矩形螺旋箍，同时，提高配箍特征值。2001规范规定，轴压比不大于0.6和大于0.6时，配箍特征值宜分别比普通混凝土柱大0.02和0.03。由于高强混凝土的轴心抗压强度高，为了获得较大的配箍特征值而箍筋不过于密集，可使用强度较高的钢种。9-14