旧文重发，本文是对剪力墙底部加强区概念的相关梳理。今年本命年，即将奔四，热情未减，但写文的时间越来越少，且写且珍惜。 规范本义是好的，在颁布的最初阶段，为行业为各位工程师提供了便利和经验输出，但也正因规范编写的专家在编写之初，并未达成系统的统一的共识，导致有或多或少的矛盾之处，而几十年规范并未更新突破，而在地方实际项目的超限审查或设计中，则提出过分加强，导致一些概念的误解越来越深。其中，剪力墙底部加强区的误解尤为突出。本码无力正本清源，仅谈谈个人理解。
1 规范本义
《抗规》6.1.10 抗震墙底部加强部位的范围，应符合下列规定： 1 底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起。 2 部分框支抗震墙结构的抗震墙，其底部加强部位的高度，可取框支层加框支层以上两层的高度及落地抗震墙总高度的1/10二者的较大值。其他结构的抗震墙，房屋高度大于24m时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的1/10二者的较大值；房屋高度不大于24m时，底部加强部位可取底部一层。 3 当结构计算嵌固端位于地下一层的底板或以下时，底部加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固端。
条文说明：延性抗震墙一般控制在其底部即计算嵌固端以上一定高度范围内屈服、出现塑性铰。设计时，将墙体底部可能出现塑性铰的高度范围作为底部加强部位，提高其受剪承载力，加强其抗震构造措施，使其具有大的弹塑性变形能力，从而提高整个结构的抗地震倒塌能力。 89规范的底部加强部位与墙肢高度和长度有关，不同长度墙肢的加强部位高度不同。为了简化设计，2001规范改为底部加强部位的高度仅与墙肢总高度相关。本次修订，将“墙体总高度的1/8”改为“墙体总高度的1/10”；明确加强部位的高度一律从地下室顶板算起；当计算嵌固端位于地面以下时，还需向下延伸，但加强部位的高度仍从地下室顶板算起。 此外，还补充了高度不超过24m的多层建筑的底部加强部位高度的规定。 有裙房时，按本规范第6.1.3条的要求，主楼与裙房顶对应的相邻上下层需要加强。此时，加强部位的高度也可以延伸至裙房以上一层。
《高规》 7.1.4 抗震设计时，剪力墙底部加强部位的范围，应符合下列规定： 1 底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起； 2 底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的1／10二者的较大值，部分框支剪力墙结构底部加强部位的高度应符合本规程第10．2．2条的规定； 3 当结构计算嵌固端位于地下一层底板或以下时，底部加强部位宜延伸到计算嵌固端。
条文说明：抗震设计时，为保证剪力墙底部出现塑性铰后具有足够大的延性，应对可能出现塑性铰的部位加强抗震措施，包括提高其抗剪切破坏的能力，设置约束边缘构件等，该加强部位称为“底部加强部位”。剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围，一般情况下单个塑性铰发展高度约为墙肢截面高度hw，但是为安全起见，设计时加强部位范围应适当扩大。本规定统一以剪力墙总高度的1／10与两层层高二者的较大值作为加强部位(02规程要求加强部位是剪力墙全高的1／8)。第3款明确了当地下室整体刚度不足以作为结构嵌固端，而计算嵌固部位不能设在地下室顶板时，剪力墙底部加强部位的设计要求宜延伸至计算嵌固部位。
《高规》7.2.5 一级剪力墙的底部加强部位以上部位，墙肢的组合弯矩设计值和组合剪力设计值应乘以增大系数，弯矩增大系数可取为1.2，剪力增大系数可取为1.3。
条文说明：7.2.5 剪力墙墙肢的塑性铰一般出现在底部加强部位。对于一级抗震等级的剪力墙，为了更有把握实现塑性铰出现在底部加强部位，保证其他部位不出现塑性铰，因此要求增大一级抗震等级剪力墙底部加强部位以上部位的弯矩设计值，为了实现强剪弱弯设计要求，弯矩增大部位剪力墙的剪力设计值也应相应增大。。
很显然，这三条非常明确地传达了一个观点，在大震作用下，剪力墙底部加强区是可以受弯屈服的，但抗剪不可以屈服。对于一级剪力墙，为实现这一点，规范还特意地放大了上部的剪力墙弯矩和剪力。规范明确说明，底部剪力墙可以受弯屈服，上部剪力墙不能受弯屈服。当然，底部本身剪力就大，相较上部墙体更容易屈服也是一个原因。
但《高规》第3.11节有明确的规定，大震性能水准选4或5，底部加强区为关键构件，都必须满足不屈服要求。
条文说明：3.11.2 本条对五个性能水准结构地震后的预期性能状况，包括损坏情况及继续使用的可能性提出了要求，据此可对各性能水准结构的抗震性能进行宏观判断。本条所说的“关键构件”可由结构工程师根据工程实际情况分析确定。例如：底部加强部位的重要竖向构件、水平转换构件及与其相连竖向支承构件、大跨连体结构的连接体及与其相连的竖向支承构件、大悬挑结构的主要悬挑构件、加强层伸臂和周边环带结构的竖向支承构件、承托上部多个楼层框架柱的腰桁架、长短柱在同一楼层且数量相当时该层各个长短柱、扭转变形很大部位的竖向(斜向)构件、重要的斜撑构件等。
《高规》3.11.3第4款：第4性能水准的结构应进行弹塑性计算分析。在设防烈度或预估的罕遇地震作用下，关键构件的抗震承载力应符合式(3.11.3-2)的规定,水平长悬臂结构和大跨度结构中的关键构件正截面承载力尚应符合式（3.11.3-3）的规定；部分竖向构件以及大部分耗能构件进入屈服阶段，但钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式（3.11.3-4）的规定，钢-混凝土组合剪力墙的受剪截面应符合式（3.11.3–5）的规定。在预估的罕遇地震作用下，结构薄弱部位的层间位移角应符合本规程第3.7.5条的规定。
(3.11.3-4)
（3.11.3-5）
第5款：第5性能水准的结构应进行弹塑性计算分析。在预估的罕遇地震作用下，关键构件的抗震承载力宜符合式(3.11.3-2)的规定；较多的竖向构件进入屈服阶段，但同一楼层的竖向构件不宜全部屈服；竖向构件的受剪截面应符合式（3.11.3-4）或（3.11.3-5）的规定；允许部分耗能构件发生比较严重的破坏；结构薄弱部位的层间位移角应符合本规程第3.7.5条的规定。
条文说明：第4性能水准结构，关键构件抗震承载力应满足式(3.11.3-2)“屈服承载力设计”的要求…….结构的抗震性能必须通过弹塑性计算加以深入分析，例如：弹塑性层间位移角、构件屈服的次序及塑性铰分布、塑性铰部位钢材受拉塑性应变及混凝土受压损伤程度、结构的薄弱部位、整体结构的承载力不发生下降等。整体结构的承载力可通过静力弹塑性方法进行估计。 第5性能水准结构与第4性能水准结构的差别在于关键构件承载力宜满足屈服承载力设计”的要求，允许比较多的竖向构件进入屈服阶段，并允许部分”梁”等耗能构件发生比较严重的破坏。结构的抗震性能必须通过弹塑性计算加以深入分析，尤其应注意同一楼层的竖向构件不宜全部进入屈服并宜控制整体结构承载力下降的幅度不超过10％。
（3.11.3-2）
从上面可知，性能设计对于关键构件的承载力验算按不屈服验算，而把底部加强区设置为关键构件要达到大震受弯不屈服的承载力要求，是与底部塑性铰区应控制塑性变形满足足够的延性需求有所矛盾的。
2 国际观点
在Jack Moehle的《Seismic Design of Reinforced Concrete building》书里。 [M] San Francisco .United States: McGraw-Hill Education. 2015. FIGURE 13.10 Coupled wall geometry and target yield mechanism.
书中原文：“The term coupled wall refers to a system in which cantilever walls are connected by coupling beams aligned vertically over wall height (Figure 13.10). The design goal is to develop a ductile yielding mechanism in the coupling beams over the height of the wall and flexural yielding at the base of the individual cantilever walls. In most configurations, most of the coupling beams will yield before the vertical wall segments yield. Depending on geometry and design forces, coupling beams can be configured as either conventionally reinforced or diagonally reinforced beams.”
上图所示的结构体系，主要是为了形成连梁屈服和剪力墙底部屈服的延性屈服机制。对于大部分情况，连梁先于剪力墙底部塑性铰区(plastic hinge zone)屈服，然后剪力墙底部塑性铰区形成塑性铰。
Where a design intends for a wall to have a single critical section for moment and axial force, the distribution of flexural strength should be selected to promote significant yielding only at that critical section. One approach is to design the selected critical section to have flexural strength closely matching required strength, with some flexural over-strength provided at other locations (Figure 13.13). Building code provisions for bar development require longitudinal bars to extend well beyond the sections where they are required for strength, and this will tend to result in the desired strength distribution, but this should be checked as part of the design. Where this approach is used, the special details for ductile response can be concentrated around the selected critical section, with relaxed detailing elsewhere.
再看看日本的设计方法。
1.5 Yield Mechanism: The structure of a building shall be clearly planned to form a specified total yield mechanism, in which flexural yield hinges shall develop, as a general rule, at the ends of all floor beams and at the base of the first story columns and structural walls.
欧洲规范《EC 8》：
ductile wall
wall fixed at its base so that the relative rotation of this base with respect to the rest of the structural system is prevented, and that is designed and detailed to dissipate energy in a flexural plastic hinge zone free of openings or large perforations, just above its base.
美日欧规范都是说剪力墙底部加强区（plastic hinge zone）是底部楼层部位。所以建议不叫“底部加强区”，而叫底部塑性铰区更为合适。”加强区”二字总是让人产生误解。《高规》条文说明那句”本条所说的‘关键构件’可由结构工程师根据工程实际情况分析确定。例如：底部加强部位的重要竖向构件…“ 规范它这一’例如’，就把底部加强区归类为大震不屈服构件了。
3 目前规范的性能设计
总结了规范关于剪力墙的组合内力调整系数，见下表。不考虑荷载组合分项系数。
深圳市设防烈度为7度，比较常规的高层住宅为（1）80米-120米A级高度剪力墙结构，抗震等级为二级，见图A；（2）120米~150米B级高度剪力墙结构，抗震等级为一级，见图B。当然最近几年底部做商业或底层做大厅的部分框支剪力墙结构也很流行，有兴趣的朋友可以自己画一下，找一下感觉。
翻看了下沈蒲生编著的《高层建筑结构设计》第二版，P206页图6.33正好画出的是弯矩设计图，发现跟他画的有限差异，见图C。
图B和图C主要区别在于底部加强区弯矩设计值的选取。
根据《混凝土规范》11.7.1：
“根据研究成果和地震震害经验，本条规定一级抗震等级剪力墙底部加强部位高度范围内各墙肢截面的弯矩设计值不再取用墙肢底部截面的组合弯矩设计值。由于从剪力墙底部截面向上的纵向受拉钢筋中高应力区向整个塑性铰区高度的扩展，也导致塑性铰区以上墙肢各截面的作用弯矩相应有所增大，故本条规定对底部加强部位以上墙肢各截面的组合弯矩设计值乘以1.2的增大系数。弯矩调整增大后，剪力设计值应相应提高。”
从该条文说明可知，图C不符合规范的意图， 为该书的一点小纰漏。
规范的这一些放大系数都是为了实现强剪弱弯的概念设计，放大系数的数值很难说得上是否合理和准确，但从概念上来看是合适的。”
上面都是小震设计的，还不考虑性能设计。若是按高规性能设计，把底部剪力墙定义为关键构件就不好说了，要满足中震或大震都不屈服的要求，也就是底部要按不屈服设计，那么这个设计弯矩呢，按我国目前中震不屈服算法，通过折减连梁刚度和增大阻尼实现，max中震约是小震的3倍，设计弯矩也是小震2.5-3倍，那么这个弯矩的放大系数就是2.5-3倍了。大震不屈服，若是弹塑性算法，可能3~5倍之间，当然这还不考虑连梁屈服后剪力墙承受更多内力的因素。那么一级抗震等级的剪力墙，它的设计弯矩图就如下图D了“。
中震弹性和中震不屈服都不考虑承载力抗震调整系数。小震是Rd/0.85,相当于乘以1.176，小震弹性的承载力验算公式如下：
（3.11.3-1）
式中，
，
分别为分别为构件承载力设计值和承载力抗震调整系数，同本规程第3.8.1条；
小震考虑的荷载组合系数:
| 参 与 组 合 的 荷 载 和 作 用 | 系数 |
系数 |
系数 |
系数 |
说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 重 力 荷 载 及 水 平 地震 作 用 | 1.2 | 1.3 | — | — | 抗 震 设 计 的 高 层 建 筑 结 构 |
| 重 力 荷 载 、 水 平 地震作用及风荷载 | 1.2 | 1.3 | — | 1.4 | 60m 以 上 的 高 层 建 筑 考 虑 |
中震不屈服的计算参数：
（1）材料采用强度取标准值；不考虑承载力抗震调整系数γRE；
（2）不考虑荷载分项系数，地震作用考虑双向地震，不考虑风荷载组合；
（3）不考虑构件抗震等级的内力放大调整；
考虑小震弹性与中震不屈服的包络设计，仅对比地震作用，不考虑重力工况和风荷载等，假设该结构的性能目标为C级，小中大震性能水准对应的为1，3，4。假设虚线为CQC计算值。一级抗震等级的剪力墙，若选择底部加强区为关键构件，则其仅考虑地震作用的设计弯矩图如下。CQC表示小震根据反应谱算出来的力，不考虑任何设计放大系数和组合系数。所列数值仅为概念上的数值。
4 返璞归真
通过上面一番论述对比，剪力墙进行受弯配筋设计，应按小震作为初始配筋，而中震及大震设计不应再沿用小震弹性设计的思维，应考虑中震及大震的构件延性设计，容许塑性铰区发生容许一定程度的屈服（具体根据实际需求确定合适变形许可标准），并进一步控制塑性变形，或采取在底部附加耗能构件对损伤进行整体控制。
结构设计的本质是保障建筑结构的安全性，在此前提下，我们应竭尽所能地为业主或甲方追求建筑品质，而不应过分地对结构进行加强，并且所有的加强与优化均应进行严谨的论证，实事求是。