施工技术与造价知识荟萃13-剪力墙底部加强区设置原理及构造要求
内容介绍什么是剪力墙底部加强区？约束边缘构件和构造边缘构件有什么区别，他们与剪力墙底部加强区又有什么关系？在工程项目中是怎么来对底部加强区进行加强的？本文结合设计规范和施工经验，对上述问题一一作答。
一、剪力墙底部加强区的定义与作用：在《混凝土结构设计规范》（GB50010-2015版）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2016版）、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）等规范及图集中对剪力墙底部加强区都作了相关的规定及构造要求，但都没有对底部加强区作出明确定义。
在结构试验及地震灾害中大量事实证明，剪力墙结构的塑性铰一般出现在剪力墙底部区域，即：根部的一定高度范围内。
如果在地震作用下，剪力墙底部不会出现塑性铰，或者即使出现了塑性铰，但在塑性铰出现后结构仍有较大的延性储备，这将极大的保证率结构在地震中的安全性。 那么对剪力墙底部进行加强就是非常必要的结构抗震措施之一了。
在剪力墙底部一定高度范围内，采取一定的构造措施，适当提高其承载力，增强结构抗震能力，增加结构延性，这个被加强的“高度范围”就是剪力墙底部加强区。
剪力墙底部加强区的作用就是提高结构的抗震能力（提高承载力，增加延性），加强区的部位就是在剪力墙底部的一定高度，至于加强应采取的构造措施，则由具体的设计确定。
二、剪力墙底部加强区范围的确定原则：既然“加强区”是一个范围，那么肯定有一个起点以及在起点以上的分布高度。 先来看看三大规范的相应规定：
“混规”对底部加强区的范围规定
“高规”对底部加强区的范围规定
“抗规”对底部加强区的范围规定
从三大规范的相关内容来看，对底部加强区的规定基本上是一致的，“混规”和“抗规”完全一样。 “高规”与二者大致一样，只是少了“房屋高度不大于24m时”的规定，不影响大局。
可以得出以下的结论：
关于底部加强区的起算点：
与有无地下室和嵌固部位有关。 没有地下室的情况，嵌固部位为基础顶面，则起算点以基础顶面为准。
有地下室的情况，无论嵌固部位在哪里，地下室有几层，都以地下室顶板为起算点。
关于底部加强区的计算高度：
无论有无地下室、无论起算点在哪里，都与剪力墙的总高度有关，为起算点以上两层和1/10总高度的较大值。 实际应用中，计算高度总是为整楼层数，比如两层，三层；不会是一个具体的高度值。
关于加强区是否包含地下一层的问题：
在有地下室的情况下，且地下室顶板不能作为嵌固部位时，就要延伸到起算点下面一层。 也就是要在起算点以下多增加一层。
地下室顶板能否作为嵌固部位，和顶板刚度、周边墙体刚度以及周边土体对地下室的水平约束有关。
在“抗规”6.1.14有相关的规定。 在前作《施工技术与造价知识荟萃02-“嵌固部位”在施工及造价管理中的应用》也有相关的分析，在此不再赘述。
假设经计算，加强区为两层，地下室顶板作为嵌固部位和不能作为嵌固部位的底部加强区范围如下图所示：
地下室顶板嵌固示意图
上图表示地下室顶板可以作为嵌固部位，剪力墙底部加强区为地上一层和二层。
地下室顶板不能嵌固的示意图
上图表示地下室顶板不能作为嵌固部位，地下一层顶板或基础顶面作为嵌固部位部位时，底部加强区要把起算点以下的一层算上。
在“嵌固部位”，节点处刚度突变，节点以下刚度无限大，由于土体或地下室外墙的约束，结构不能位移；节点以上刚度变小，没有水平约束，在水平力的作用下可以位移、转动。
正因为在“嵌固部位”刚度突变，必然导致内力突变。 在节点以上一定范围内，必须采取一定的构造措施来抵御截面上的突变内力。
不仅仅是剪力墙结构，看看框架柱和框架梁，不正是这样吗？剪力墙建筑物可以简化看出悬臂柱或竖立的悬臂梁。 那么剪力墙底部加强区就相当于柱和梁的箍筋加密区，一样的道理。
比如柱子的箍筋加密区计算范围为max{净高/3;500;长边}；再比如梁的箍筋加密区计算范围为max{500;1.5h0}。 这些公式与剪力墙底部加强区max{两层;1/10H}的原理不是一样的吗？
三、剪力墙底部加强区的抗震构造：1、设计原理：
在“混规”11.7.2和“抗规”6.2.8、“高规”7.2.6给出了同样的设计原理，即：采用剪力增大系数对剪力设计值进行调增，如下图：
底部加强区剪力设计原理
注：四级抗震等级可不对剪力设计值进行调增。
2、构造要求：
构造要求从两方面考虑，一是剪力墙构件的截面尺寸，二是构件内的配筋（边缘构件的纵筋、箍筋等横向钢筋）。
对剪力墙底部加强区的墙厚有最小值限制，在三大规范中有相同的规定。 在配筋方面主要考虑计算配筋和构造配筋，这就是“约束边缘构件”和“构造边缘构件”的由来。
构造边缘构件的设置要求
构造边缘构件的构造配筋，箍筋是按构造要求配置的，不需要计算
约束边缘构件的设置要求
在不满足“轴压比”限制的情况下，需要配置约束边缘构件，配箍率是通过计算确定的
上图是“抗规”中对约束边缘构件和构造边缘构件的设置规定。 在此提出“轴压比”系数，即：轴压力设计值与墙肢全截面面积和砼轴心抗压强度设计值乘积之比。 可以简单地看成剪力墙构件截面上压力荷载与抗压承载力的比值。 （N=б*S，力等于应力乘以面积）
如果在构件截面大小不变的情况下，增大荷载必然导致轴压比增大，在达到一定程度后就需要设置约束边缘构件，否则不能保证结构安全性。 反之，则设置构造边缘构件就满足安全性要求了。
所以，剪力墙结构建筑物越高、楼层越多，起码表示轴压力越大，那么设置约束边缘构件的可能性就越大。 这也是为什么同为剪力墙结构，在底部加强区有的设计为约束边缘构件而有的设计为构造边缘构件的原理。
四、以上知识对施工单位的意义：从以上知识内容来看，主要和结构设计工作有关，但是作为施工单位的技术人员，也有必要对这些知识进行学习和了解。 否则，在识图、施工中会存在知识盲区。
对于剪力墙底部加强区及其构造设计，不需要施工人员去查资料、翻图集，在设计图中会有详细设计，只需要照图施工即可。 但是，对于其概念及作用，约束边缘构件和构造边缘构件的区别，约束边缘构件中的阴影区与非阴影区还是要有基本的认识。
作为施工人员，应该知道怎么做，如果还知道为什么这样做就非常好了。 这样便于深刻理解设计意图，才能配合设计、指导施工，才能及时发现施工图中的问题，为节约工期、降低成本提供支持。
总结：剪力墙底部加强区是在一定高度范围内采取构造措施，提高其抗震能力的区域。 等同于柱、梁箍筋加密区的基本原理。 在嵌固部位结构刚度突变，必然导致内力突变，所以在内力突变的一定高度内要增加抗震构造，以保证剪力墙结构在地震中的安全性。 设置约束边缘构件是剪力墙底部加强区的构造选择之一，但不是必须。 凡是剪力墙结构，就会存在底部加强区，但在底部加强区不一定就要设置约束边缘构件。 是否设置约束边缘构件由“轴压比”和结构抗震等级大小决定。 在一二三级抗震等级的剪力墙底部加强区以外的地方，或者四级抗震等级的剪力墙结构中，以及轴压比较小的结构中，是不用设置约束边缘构件的。
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