剪力墙偏拉验算与双肢墙设计

引言

抗震设计的双肢墙，在多遇地震作用下《规范》规定墙肢不宜出现小偏心受拉，那么是否允许出现大偏心受拉?出现了拉力如何处理？

规范规定及条文解释

1、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第7.2.4条:“抗震设计的双肢剪力墙，其墙肢不宜出现小偏心受拉；当任一墙肢为偏心受拉时，另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计值应乘以增大系数1.25”。

【条文解释】

如果双肢剪力墙中一个墙肢出现小偏心受拉，该墙肢可能会出现水平通缝而严重削弱其抗剪能力，抗侧刚度也严重退化，由荷载产生的剪力将全部转移到另一个墙肢而导致另一墙肢抗剪承载力不足。因此，应尽可能避免出现墙肢小偏心受拉情况。当墙肢出现大偏心受拉时，墙肢极易出现裂缝，使其刚度退化，剪力将在墙肢中重分配，此时，可将另一受压墙肢按弹性计算的剪力设计值乘以1.25增大系数后计算水平钢筋，以提高其受剪承载力。注意，在地震作用的反复荷载下，两个墙肢都要增大设计剪力。

2、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.2.7-3条:“双肢抗震墙中，墙肢不宜出现小偏心受拉;当任一墙肢为偏心受拉时，另一墙肢的剪力设计值、弯矩设计值应乘以增大系数1.25”。

【条文解释】

当抗震墙的墙肢在多遇地震下出现小偏心受拉时，在设防地震、罕遇地震下的抗震能力可能大大丧失；而且，即使多遇地震下为偏压的墙肢而设防地震下转为偏拉，则其抗震能力有实质性的改变，也需要采取相应的加强措施。双肢抗震墙的某个墙肢为偏心受拉时，一旦出现全截面受拉开裂，则其刚度退化严重，大部分地震作用将转移到受压墙肢，因此，受压肢需适当增大弯矩和剪力设计值以提高承载能力。注意到地震是往复的作用，实际上双肢墙的两个墙肢，都可能要按增大后的内力配筋。

对规范规定及条文解释总结

1、《高规》与《抗规》对出现大偏心受拉的墙肢规定是有差异的。《高规》仅要求提高抗剪设计承载力，而《抗规》要求同时提高抗剪和受弯设计承载力。为了无争议地满足要求，无论是小偏心受拉或大偏心受拉，另一墙肢的“剪力和弯矩设计值”均应乘以增大系数1.25。

2、目前很多程序（PKPM、YJK）的最新版本都开始执行这一条要求。建议设计时按照程序要求判断双肢墙，并在特殊构件内定义双肢墙，只有定义了双肢墙特殊属性后，程序才会对双肢墙执行：“按弹性计算的剪力设计值、弯矩设计值乘以1.25增大系数”。

3、结构平面布置图中常出现偏拉的位置：高宽比比较大的且布置在建筑物边缘的楼、电梯间剪力墙，在地震力作用下剪力墙可能会出现整片墙受拉情况；建筑物的四角部位剪力墙、长矩形平面的长边外凸剪力墙、边缘位置的短肢墙等，这些墙的分布筋己经不是构造钢筋，应按受拉钢筋配置。沿结构竖向主要出现在底部加强区及其上部几层内。

YJK计算软件的墙肢偏拉验算

YJK软件在设计结果中提供丰富的《偏拉验算》功能，支持基本组合与标准组合两工况，可以指定拉应力限值，软件输出指定荷载组合下的拉应力与限值之比、最大拉力、最大拉力对应的组合号，并对超限构件输出红色结果。如果在计算中剪力墙的墙柱配筋考虑翼缘墙、端柱作用，则在偏拉验算中除了显示单片墙肢的验算结果外，还可以显示组合墙肢的偏拉验算结果（更符合真实受力状况）；偏拉验算主要用于性能设计中剪力墙的拉应力验算、多遇地震设计中双肢墙的内力（弯矩、剪力）放大（1.25倍）调整等。

YJK根据轴力与墙肢截面面积计算拉应力，没有考虑剪力墙中纵向钢筋的作用。当设计输入钢骨，则软件会将钢骨折算为混凝土计算拉应力。

当选择“基本组合”时，软件对符合要求的基本组合内力进行筛查，此时输出的组合号与构件信息的组合号一致；

当选择“标准组合”时，软件对符合要求的标准组合内力进行筛查，由于YJK构件信息只输出基本组合，故输出的控制组合号与构件信息不一致；

YJK软件双肢墙设计

《高规》要求抗震设计的双肢剪力墙不宜出现小偏心受拉，当任一墙肢为偏心受拉时，另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计值应乘以增大系数1.25。这就是双肢墙承受面内弯矩时，如果其中一个墙肢受拉、另一墙肢受压，那么受压墙肢的内力（弯矩设计值、剪力设计值）应放大25%。

如何判断双肢墙：程序不能自动判断，需要设计人根据偏拉验算结果判断。首先从地震组合下偏拉计算结果图中找到偏拉的墙肢（凡是有拉力的墙肢都显示数据，无拉应力墙肢不输出数据），如果该墙肢仅与另一墙肢通过连梁相连，则根据最大拉力对应的控制组合号查看另一片墙肢是否受压？如果受压则需要设计人在前处理对这两片墙都指定“双肢墙”属性；偏拉大多由地震组合引起，地震作用是往复的，所以两肢墙均指定；指定为“双肢墙”的墙肢计算配筋时，软件自动对包含压力的地震组合进行M、V放大。

PKPM软件双肢墙设计

PKPM在输出配筋计算简图中可以显示出现拉应力的墙肢：DPL代表大偏拉、XPL代表小偏拉、PL代表大\小偏拉并存。没有发现pkpm提供偏拉验算功能，双肢墙的判断方法同文所述。由用户自行查阅计算数据判定双肢墙。

当用户在《设计属性补充定义》菜单中指定双肢墙后，pkpm程序的做法是当任一墙肢为偏心受拉时，对定义为双肢剪力墙的两肢的弯矩设计值及剪力设计值均放大1.25倍。pkpm程序不会对用户指定的双肢墙做合理性判断，用户需要保证指定的双肢墙的合理性。

知识点：剪力墙偏拉验算与双肢墙设计

pkpm如何查找剪力墙稳定验算不过的那片墙