如何設計剪力墻端柱（框剪邊框柱）結構

Word文檔如何設計剪力墻端柱（框剪邊框柱）結構？剪力墻是設計師日常設計中常常遇到的結構構件，剪力墻其實又被稱抗風墻、抗震墻或者是結構墻。在房屋或者構筑物中主要是承受風荷載或是地震作用而引起的水平荷載和豎向荷載的一種墻體，它是為了防止結構被剪切破壞的一種墻體。剪力墻一般用鋼筋混凝土制作而成的。

在實際設計工作中，經常會遇到因計算要求或構造要求需要在剪力墻端部肯定長度加厚墻體形成端部類似框架柱的狀況，最常見的是規(guī)范中剪力墻結構章節(jié)中關于端柱和框架剪力墻章節(jié)中關于邊框柱的規(guī)定。筆者也在最近的設計中遇到審圖老師提出關于剪力墻端部設置柱子的配筋問題。那么，剪力墻端柱和邊框柱該如何定義，有哪些詳細的設計要求呢？筆者從以下幾點簡潔做了梳理。

1、規(guī)范的出處及意圖分析

1、1剪力墻端柱

《抗規(guī)》645條和《高規(guī)》7215條均在剪力墻邊緣構件處規(guī)定了端柱的設置要求：

由規(guī)范正文可知，端柱屬于剪力墻邊緣構件的一種，屬于墻體的一部分。我們知道，設置邊緣構件的目的在于提高剪力墻墻體的延性和塑性變形力量，在相同的軸壓力作用下，設置端柱的剪力墻的受壓區(qū)高度小于一字型剪力墻，因此，設置端柱的主要目的是用來約束墻體并提高墻體的穩(wěn)定性能。

1、2剪力墻邊框柱

《抗規(guī)》651條和《高規(guī)》822條處均規(guī)定了邊框柱的設置要求，以《高規(guī)》為例，其規(guī)定如下：

由此可見，剪力墻的邊框柱是框架剪力墻結構的專屬概念，抗規(guī)的條文說明指出，框架剪力墻中的剪力墻是作為結構抗震的第一道防線，因此需要比一般剪力墻有所加強?？蚣艏袅νǔＳ袃煞N布置方式，一種是與框架柱分開，墻的兩端沒有柱，這與一般意義上的剪力墻沒有太大區(qū)分；另一種是將剪力墻嵌入框架內，有端柱，有框架梁，形成帶邊框的剪力墻。

由規(guī)范的規(guī)定可知：剪力墻的邊框柱一般是與框剪結構中的框架柱對應的，在框架軸線上，一般宜設置與框架柱匹配的邊框柱，這一是建筑平面布置的需要，一般框架軸線上都會有截面高度較高且寬度大于墻厚的框架梁，在剪力墻端部設置邊框柱從而將框架梁搭在框架柱（即邊框柱）上明顯是合適的；一般狀況下，框架軸線上一般具備設置邊框的條件；此外，框剪結構中剪力墻的數(shù)量較剪力墻結構少，且或是分散，或是集中布置于中部區(qū)域，其重要性比剪力墻結構中的墻體高得多，有必要加強其整體性。帶邊框剪力墻的典型平面示意如下圖：

2、端柱與邊框柱的設計區(qū)分

2、1二者與框架柱的關系

從規(guī)范對于二者的定義及上文分析的二者用途可知，毫無疑問，剪力墻邊框柱截面宜與其他框架柱相同，且其配筋應滿意框架柱的相關要求，邊框的設置要求如下：

而作為剪力墻邊緣構件的端柱或者框剪結構中一般剪力墻端柱，規(guī)范對于其截面統(tǒng)一以邊緣構件的形式給出：

由上面右圖約束邊緣構件的端柱，其截面尺寸是依據墻厚定義的，由此可進一步說明端柱是剪力墻的一部分，其配筋也是滿意剪力墻邊緣構件配筋，在一般狀況下，不需要滿意框架柱的截面和配筋要求。

但需要特殊留意的是，《抗規(guī)》645小注對于端柱的說明：當端柱承受集中荷載時，其縱向鋼筋，箍筋直徑和間距應滿意柱的相應要求，詳細緣由詳見23節(jié)關于帶端柱墻體計算模型的思索。

2、2抗震等級

理清了端柱和邊框柱的設置原理，我們不難得出結論，對于端柱，其本身就屬于剪力墻的一部分，其抗震等級當然就是剪力墻的抗震等級。但對于邊框柱，許多小伙伴（包括我自己）在設計時就有點拿不準了，那么邊框柱的抗震等級究竟時根據框架柱還是剪力墻取值呢？朱炳寅在《建筑結構設計問答于分析》中指出，剪力墻的端柱（包括邊框柱）均為剪力墻的一部分，只不過外形像柱，但不是柱，是墻，它的存在是對于墻體起到約束作用。因此，對于剪力墻邊框柱，筆者認為，既要滿意框架柱的抗震等級，也要滿意剪力墻的抗震等級。然而，對于一般的框架剪力墻結構而言，剪力墻作為第一道防線的抗震等級均高于框架，因此，將邊框柱的抗震等級根據剪力墻取值是平安且合理的。

2、3關于剪力墻端柱計算模型的思索

當前，我們在結構設計時，當剪力墻設置了端柱時，通常模型輸入時是在墻軸線上根據剪力墻輸入，在端部節(jié)點上根據框架柱輸入，計算軟件在計算時也是根據墻元和柱元進行分開計算，但這種處理方法明顯是不合理的，詳細緣由在以下幾點：

（1）端柱均應為剪力墻的一部分，人為的在計算上將端柱與剪力墻分開，明顯與實際不符；

（2）對于有端柱的剪力墻，當端柱有很大的集中荷載（通常為上部有框架柱向下傳力），此時的端柱受力特性與框架柱很接近，這也就解釋了21節(jié)提到的規(guī)范小注要求，但依據圣維南原理，集中力并非框架柱自己承受，而是以接近45度的集中角傳到相鄰墻體上，由整個墻體共同擔當（詳見下圖），而程序這種柱墻分別的處理方法，人為放大了端柱承受的集中力，從而導致剪力墻的設計結果可能偏于擔心全。

（3）對于抗震等級的錯誤定義

當模型采納柱、墻分別的方式建模計算時，程序將端柱的抗震等級默認為按框架柱取值，從上文的分析中，我們得知，這對于端柱的計算在某些狀況下明顯也是偏擔心全的。

當柱、墻分別的計算結果消失怪異時，筆者通過查閱規(guī)范及其他相關資料，認為可實行以下幾種處理方法：、

（1）采納在端柱和相鄰墻體間開洞，實際不開洞，將模型變成端柱+墻+短連梁的形式，可避開怪異的計算結果。

（2）根據實際的柱、墻尺寸計算或采納等效截面法將端柱截面等效為剪力墻，必要時應手動復合，詳細詳見下圖：

小結：

1、剪力墻的端柱和邊框柱（邊框柱其實是端柱的一種），均應為剪力墻的一部分，其設計計算均應將柱和墻作為整體計算。

2、作為剪力墻邊緣構件時，端柱的截面和配筋不要求根據框架柱，僅當端柱承受集中荷載時，才同時滿意框架柱的要求；而作為加強框剪結