km小高層方案設計階段應用

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1.異形柱的應用和特點

異形鋼筋混凝土截面柱，指的是除矩形、圓形以外的截面形式，如工形、L形、T形、Z形、十字形等截面形式。

這種截面形式常用于多層住宅結構，由于其符合室內布置的要求，且與墻體（這里指填充墻）連接良好，而在工程中應用越來越多。

以前計算異形截面柱，一般是把這類截面簡化，并等效成矩形截面近似計算，這種方法難以計算出異形柱真實的受力和各段配筋。如圖1所示，為一異形柱的實際工程平面，若按簡化方法，則難以定位，如：柱的位置、梁的計算長度、荷載作用等，再加上有十幾層同時簡化，則誤差人為加大，計算結果可信度太差。

圖1.異形柱結構平面圖

異形柱的形式往往與短墻肢相似，異形柱的柱肢長些就可稱為短墻肢，因此很難劃分這兩者的界限，所以在設計中需要尋求較好的通用方法。

2.異形柱的定位和輸入

在PKPM軟件中，異形柱的定位和導荷載由PMCAD模塊完成，其操作過程與鋼結構類似。

2.1異形柱的平面輸入

在PMCAD主菜單A的人機交互建模中，對異形柱一般使用第5、6類型截面來定義。第5類截面是槽形或Z形，可通過使其某一肢長為0定義成L形截面。第6類是+字形截面，除可用來直接定義成+字形截面以外，還可通過使其某一肢長為0定義成T形截面，使其兩個肢長為0定義成L形截面。在定義截面材料時應定義成混凝土。對2、5、6丸截坦面出類蘿型欲的限定汁義燕中靠應太注狼意堅參煮數(shù)核的咐形雷式壯，倍如馳槽序形若截群面賴的掘懸爛臂歇部爛分狡的品正頂負薦方蛇向搶問淡題旗等煤。炕曠在授平斜面院定叛位礎時授，尸對櫻2惱、圖5泛、扛6飽類倘截冠面藏是改以撞豎赤向餅肢歉的瀉中豈點浸來便定眉位圈的料，農這紛在橡異兼形繁柱振的步布懼置返時逢要填注電意買。殘

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在以上整體軸力到柱肢力的分配中，考慮到異形柱截面重疊部分較多（如圖2中陰影部分），TAT和SATWE軟件中作了如下處理：

如圖2所示，水平段為柱肢1，豎向段為柱肢2，在求柱肢1和柱肢2的軸力時，先分別用材料力學的方法，以公式（1）求出各柱肢的軸力N1，N2，并可分為：

N1=N12+N2a

N2=N13+N3b

由于兩柱肢中N12，N13在同一截面內，則最終取兩柱肢的軸力分別為：

N1*=N12+N13+N2a

N2*=N12+N13+N3b

3.2異形柱與結構整體剛度的討論

圖3.異形柱結構梁計算長度示意圖

當用戶輸入異形柱后，如認為與該異形柱相連的梁與其形心相連，如圖3所示，那么在計算此梁時，就以兩端異形柱的形心為準，在計算梁剛度時就會以兩端形心長度為準L2，這種方式要求對異形柱的定義非常嚴格，即異形柱柱肢的長度與柱肢的厚度之比不大于4。

另外，如異形柱考慮梁的剛域，即按L1來計算梁長剛度，這樣梁的計算長度變短，從而提高了結構的剛度。這種方式可普遍用于各類異形柱結構，其計算結果亦可靠。但是依上所述，異形柱＋形心長度的梁，與異形柱＋帶剛域的梁，兩者會得到不同的計算結果。因此在分析中要注意：

①異形柱的柱肢不應過長，其配筋柱肢截面長H≤4B為好，否則應考慮梁的剛域；

②如認為用異形柱而導致剛度下降，使得地震力減小，應適當增加地震力，如輸入地震力放大系數(shù)等各種方法?！秔kpm新天地》2005年第四期上提到了關于異型柱，短肢墻和一般剪力墻的區(qū)分，主要就是h/b的比值區(qū)分的嘛，高規(guī)上有規(guī)定，比值在5～8的為短肢墻，大于8為一般剪力墻，小于5為異型柱。1.剪力墻設計的幾個問題摘要：一.剪力墻設計中的基本概念.二.剪力墻的邊緣構造.三．剪力墻結構的厚度和配筋問題.四．剪力墻結構的超長問題.關鍵詞：結構設計剪力墻一.剪力墻設計中的基本概念1．剪力墻高和寬尺寸較大但厚度較小，幾何特征像板，受力形態(tài)接近于柱，而與柱的區(qū)別主要是其長度與厚度的比值，當比值小于或等于4時可按柱設計，當墻肢長與肢寬之比略大于4或略小于4時可視為為異形柱，按雙向受壓構件設計。2．剪力墻結構中，墻是一平面構件，它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔豎向壓力；在軸力，彎矩，剪力的復合狀態(tài)下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎上的懸臂深梁。在地震作用或風載下剪力墻除需滿足剛度強度要求外，還必須滿足非彈性變形反復循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結構裂而不倒的要求：墻肢必須能防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞，因此注意盡量將剪力墻設計成延性彎曲型。3．實際工程中剪力墻分為整體墻和聯(lián)肢墻：整體墻如一般房屋端的山墻、魚骨式結構片墻及小開洞墻。整體墻受力如同豎向懸臂，當剪力墻墻肢較長時，在力作用下法向應力呈線性分布，破壞形態(tài)似偏心受壓柱，配筋應盡量將豎向鋼筋布置在墻肢兩端；為防止剪切破壞，提高延性應將底部截面的組合設計內力適當提高或加大配筋率；為避免斜壓破壞墻肢不能過小也不宜過長，以防止截面應力相差過大。聯(lián)肢墻是由連梁連接起來的剪力墻，但因一般連梁的剛度比墻肢剛度小得多，墻肢單獨作用顯著，連梁中部出現(xiàn)反彎點要注意墻肢軸壓比限值。壁式框架：當剪力墻開洞過大時形成寬梁、寬柱組成的短墻肢，構件形成兩端帶有剛域的變截面桿件，在內力作用下許多墻肢將出現(xiàn)反彎點，墻已類似框架的受力特點，因此計算和構造應按近似框架結構考慮。綜上所述，設計剪力墻時，應根據各型墻體的特點，不同的受力特征，墻體內力分布狀態(tài)并結合其破壞形態(tài)，合理地考慮設計配筋和構造措施。4．墻的設計計算是考慮水平和豎向作用下進行結構整體分析，求得內力后按偏壓或偏拉進行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗算。當受較大集中荷載作用時再增加對局部受壓承載力驗算。在剪力墻承載力計算中，對帶翼墻的計算寬度按以下情況取其小值：即①剪力墻之間的間距；②門窗洞口之間的翼緣寬度；③墻肢總高度的1/10；④剪力墻厚度加兩側翼墻厚度各6倍的長度。5．為了保證墻體的穩(wěn)定性及便于施工，使墻有較好的承載力和地震作用下耗散能力，規(guī)范要求一、二級抗震墻時墻的厚度應≥160mm，底部加強區(qū)宜≥200mm，三、四級抗震等級時應≥140mm，豎向鋼筋應盡量配置于約束邊緣。以上所述的剪力墻設計中的概念問題可能絕大部分設計人員都懂，但實際應用到工程設計中，施工圖紙表達出來的東西有時則存在很大差別，追究原因，許多是與具體的構造處理有關，因此造成墻的截面和配筋差別大不合理。二.剪力墻的邊緣構造1．結構試驗表明矩形截面剪力墻的延性比工字形或槽形截面剪力墻差；計算分析表明增加墻肢截面兩端的翼緣能顯著提高墻的延性；因此在矩形墻兩端設約束邊緣構件不但能較顯著地提高墻體的延性，還能防止剪力墻發(fā)生水平剪切滑動提高抗剪能力。從89規(guī)范開始在剪力墻中提出了暗柱、端柱、翼墻（柱）、轉角墻（柱），也就是目前規(guī)范中的約束邊緣構件或構造邊緣構件的抗震措施。2．對規(guī)范的不同理解往往產生了五花八門的設計。有人將每一軸線的墻理解為一片墻僅在端墻設暗柱，有人將凡是拐角或洞口邊都設暗柱，而即使是公開發(fā)表出版的權威參考書或設計手冊對暗柱（翼墻柱）的截面取值也出現(xiàn)了以下三種不同尺寸，因此造成配筋的差別很大，甚至相同的資料由于出版的時間不同，對規(guī)范的理解也有所不同。3．從2002年開始實施的建筑結構規(guī)范，根據結構類型及受力狀況，對剪力墻兩端及洞口兩側的加強邊緣，按墻肢在重力荷載代表值作用下墻肢軸壓比的界線及加強部位要求分為約束邊緣構件和構造邊緣構件兩類?！翱挂?guī)”GB50011-2001規(guī)定抗震墻結構、部分框支抗震墻中落地剪力墻當一、二級抗震時底部加強部位及相鄰的上一層均應按要求設置約束邊緣構件；但對于一般抗震墻結構（除部分框支墻外）當滿足墻肢軸壓比限值界線值時可按規(guī)定設置構造邊緣構件?！翱挂?guī)”未明確框架-剪力墻結構中的剪力墻需設置約束邊緣構件時抗震墻的抗震等級和軸壓比界限值；但根據混凝土規(guī)范11.7.14條筆者理解框架-剪力墻不受一、二抗震等級限制，凡底部加強區(qū)及其上一層當不滿足軸壓比限界時則均應設約束邊緣構件。綜合分析“抗規(guī)”、“砼規(guī)”和“高規(guī)”設計約束邊緣構件時，框剪結構、框支結構、框筒結構的要求應嚴于一般剪力墻結構，因此規(guī)范要求的條件也就多了一些，設計中應引起注意。由于各規(guī)范標準的的編寫出版、發(fā)布、實施的時間不同，加上編寫人認識上的差別，各規(guī)范在一些條文內容上還存在不協(xié)調和不一致的地方。在此必須指出設計中不但要復核短墻肢軸壓比，也要復核長墻肢的軸壓比：抗震墻結構中，當層數(shù)在15層以內時其墻肢軸壓比一般都小于0.2，所以一般除9度地震區(qū)外，都可以不設約束邊緣構件（高層底部加強區(qū)除外），只需設計構造邊緣構件，不少設計都忽視了這點，造成浪費。4．規(guī)范標準之間矛盾問題舉例①.GB50011-2001第6.4.7條規(guī)定暗柱截面長度僅需滿足bw及≥400mm，不要求滿足lc/2,在翼墻（柱）中只要求滿足壁柱≥300mm，不受墻厚bw的限制，而與“砼規(guī)”的要求矛盾。筆者認為“抗規(guī)”GN50011的規(guī)定比較合理；實際工程中按現(xiàn)行規(guī)范要求需要設暗柱之處絕大部位為對門窗洞口邊緣的加強，其墻肢屬于聯(lián)肢墻，非一字型矩形墻體，聯(lián)肢墻連梁起耗散地震能量作用，受力狀況和延性較好，在整體受力時當洞口較小時，往往墻體顯槽形截面，因此在剪力墻結構中除設置角窗處外，暗柱截面尺寸不必過大；而翼墻（柱）處實際上只是建筑橫墻肢的端邊緣，不屬縱墻肢的端邊緣，在縱向水平力作用下，縱向墻法向應力呈線性分布，縱墻肢受力似同偏壓柱；橫縱交點處剛度，約束性能好，因此對于翼墻（柱）的截面取值也沒必要過大；截面過大的暗柱和翼柱往往還容易形成連在一起，造成縱墻豎向配筋增加過多。但轉角墻（柱）則是剪力墻很重要的部位，必須嚴格遵守規(guī)范的規(guī)定。②.構造邊緣構件雖然“抗規(guī)”、“砼規(guī)”和“高規(guī)”都規(guī)定了配筋要求，但比較三本標準所給出的配筋要求的表格中的內容則是矛盾的，是不協(xié)調的；筆者認為“砼規(guī)”GB50010-2002表11.7.16的要求比較合理。而“抗規(guī)”和“高規(guī)”表中的配筋要求是不夠合理或是不夠嚴密的。還應指出三本規(guī)范中所給出的縱向構造筋的數(shù)量4根或6根是不實際的；例如對于轉角墻（柱）的縱向筋數(shù)量，由于墻縱向筋的間距不宜大于300，又受墻厚限制，角柱的最小的縱向筋應為8根，當墻厚≥300時則最少需要12根，不會出現(xiàn)4根或6根的情況。三．剪力墻結構的厚度和配筋問題1．根據抗震規(guī)范6.1.2條規(guī)定，8度地震區(qū)剪力墻結構的抗震等級至少應為二級；按6.4.1條要求剪力墻底部加強部位墻厚一、二級抗震等級時不宜小于200mm，且不小于層高的1/16，其他部位不小于160mm，當墻端頭無翼墻或暗柱時不應小于層高的1/12。以上規(guī)定目的是為防止因墻體平面外剛度過小，穩(wěn)定性差，容易在偏心荷載作用下壓屈失穩(wěn)，但這些規(guī)定對于八度地震區(qū)的多層及低高層剪力墻結構顯得不夠合理。例如5~15層的剪力墻結構，一般墻肢在重力荷載代表值作用下軸壓比都小于0.2，電算結果墻體往往只需要構造配筋，但只因底部功能要求3.9m層高，墻厚就得240mm,若業(yè)主要求室內視野開闊，不設外縱墻，橫墻朝外端頭不允許帶翼墻或端柱時，當層高3>5~4.2m時，則墻厚需要320~350mm,顯然不合理。所以像這樣的特殊情況的低多層建筑不應要求死扣規(guī)范，而通過采用概念設計分析，控制墻肢軸壓比，進行墻體截面條件、強度和穩(wěn)定性驗算并在構造上適當加強暗柱或配筋，保證其整體性連接等措施，是可以使墻厚減小的。2．墻體的配筋率，目前在“砼規(guī)”11.7.11條文強制規(guī)定在一、二、三級抗震等級的剪力墻中，豎向和水平分布筋的最小配筋率均不應小于0.25%;部分框支剪力墻底部加強部位的配筋率不應小于0.3%;這配筋率比其在80年代前的配筋率).07~0.1%要大多了，和國外的配筋率0.1~0.25%的高者基本接軌，這在高層或者較長的剪力墻結構中應該是合理的，但對于低矮、短小的剪力墻值得探討。墻的水平分布筋是為橫向抗剪以防止墻體在斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪切破壞，同時起到抵抗溫度應力防止砼出現(xiàn)裂縫，設計中當建筑物較高較長或框剪結構時配筋宜適當增加，特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當增加。但對于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否適當減小值得探討。墻的豎向鋼筋主要起抗彎作用，目前在一些多層低高層剪力墻中電算結果多為構造配筋；但配筋時所取的配筋率有人往往扣除了約束邊緣構件或構造邊緣構件中的鋼筋，筆者認為豎向最小配筋率應該包括邊緣構件中的鋼筋，墻肢的豎向配筋原則也應該盡量將鋼筋布置在墻端部邊緣區(qū)并保證鋼筋間距≦300mm，也應該注意防止豎筋過多使墻的抗彎強度大于抗剪強度，對抗震不利。四．剪力墻結構的超長問題1.混凝土規(guī)范9.1.1條規(guī)定現(xiàn)澆混凝土剪力墻結構的溫度伸縮縫最大間距當在室內或土中時為45m，露天時為30m;而現(xiàn)澆框架剪力墻或框架核心筒結構的伸縮縫間距可取45~55m.規(guī)范的這一規(guī)定顯然與現(xiàn)今建筑的體量越來越大但功能又要求不設縫發(fā)生矛盾；因此目前許多工程中的伸縮縫間距都突破了規(guī)范的規(guī)定，也造成了設計人員在設計中遇到超長結構時的膽量越來越大。筆者認為今后當剪力墻結構超長時，應該慎重處理為好，過長時應該盡量設置溫度伸縮縫，宜較嚴格遵守規(guī)范規(guī)定的限值，理由如下：①．剪力墻結構剛度大，受溫差影響大，混凝土的收縮、徐變產生的變形大，墻體對樓面、屋面產生的約束也大；當結構發(fā)生收縮變形時比其他結構易出現(xiàn)裂縫。一些未超長的剪力墻結構產生墻體或樓面裂縫，其主要原因就在此。②．剪力墻結構多用于商品住房和公寓，使用狀況復雜，一旦私人購買的房子出現(xiàn)裂縫，雖然沒有安全問題，但處理起來問題多，難度大，社會影響大。③．混凝土結構受溫度或收縮徐變的影響與眾多因素有關；而體型龐大的剪力墻房屋往往形狀復雜，混凝土收縮大，約束應力積聚也大，施工工藝及管理也難控制，環(huán)境影響使用變化難于判斷，因此更難于解決混凝土收縮變形時，在受約束條件下引起拉應力而保證不出現(xiàn)裂縫。④．目前混凝土的收縮量不斷增大，已由80年代的一般收縮量300με上升到400με以上，因此使混凝土用量大的剪力墻產生裂縫的因素在增大。⑤．目前隨著市場形勢的變化，大部分工程要趕工加班，質量難保證，為趕工混凝土中水泥用量普遍增大，使混凝土收縮量增大，加上由于混凝土強度的提高，使彈性模量增加將引起更大的約束拉應力產生，使結構出現(xiàn)裂縫的因素增多。⑥．普遍使用商品混凝土泵送施工，為了泵送，增大水泥用量，減少了中粗骨料含量和骨料粒徑，加上泵送混凝土配合比和施工送料時的不良因素影響等都加大了結構收縮量，增加產生裂縫的因素。綜上所述，今后在處理超長結構時，特別是處理超長的剪力墻結構時要特別慎重；當發(fā)生實在由于建筑使用功能要求不允許超長建筑設永久縫時，建議采用對結構施加預應力的方法并結合采用設計構造措施、施工措施共同給予處理高層建筑剪力墻連梁設計的探討與剪力墻相連的梁稱為連梁。連梁一般具有跨度小，截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點。因此，高層建筑在水平力作用下，連梁的內力往往很大。設計時，即使采取了降低連梁內力的各種措施，如：加大剪力墻的洞口寬度；在連梁中部開水平縫，在計算內力和位移時對連梁剛度進行折減，對局部內力過大層的連梁內力進行調整等，仍無法使連梁的截面設計符合要求。由于設計規(guī)范對此沒有明確規(guī)定，因此，設計時感到無所適叢。而設計、構造不當將會造成結構在抵抗水平力時的強度、剛度不符合要求，進而影響承受豎向荷載的能力。本文將討論高層建筑剪力墻中連梁設計的幾個問題，并提出相應的建議。對于一端與墻相連，一端與框架柱相連的梁，可以看成是連梁的一個特例。一．聯(lián)肢墻在水平力作用下的破壞機制高層建筑聯(lián)肢墻在水平力作用下的破壞分為脆性破壞（即剪切破壞）和延性破壞（即彎曲破壞）兩種。聯(lián)肢墻的脆性破壞又可分為兩種情況。一種是脆性破壞發(fā)生于墻肢。墻肢由于抗剪能力不夠而發(fā)生剪切破壞，會使剪力墻很快喪失承載能力。造成結構的突然倒塌。這是設計所應該絕對避免的?？拐鹨?guī)范里規(guī)定了抗震墻截面的剪壓比限值和抗震等級為一、二級時抗震墻底部加強部位剪力設計值的放大系數(shù)，就是為了防止剪力墻早于彎曲破壞而發(fā)生剪切破壞。脆性破壞的第二種情況是連梁發(fā)生剪切破壞。連梁發(fā)生剪切破壞會使聯(lián)肢墻各墻肢喪失連梁對墻肢的約束作用。在沿墻全高所有連梁均發(fā)生剪切破壞時，聯(lián)肢墻的各墻肢將成為單片的獨立墻，這會使結構的側向剛度大大降低，墻肢彎矩j加大?？拐鹨?guī)范里規(guī)定了連梁截面的剪壓比限值和抗震等級為一、二級時連梁端部剪力設計值的調整系數(shù)，也是為了防止連梁早于彎曲破壞發(fā)生剪切破壞。但是，和第一種墻肢發(fā)生剪切破壞相比，連梁發(fā)生剪切破壞時結構尚未喪失承載能力，在墻肢破壞前，只要所考慮的連梁不承擔較大的豎向荷載，還不會造成結構的倒塌。剪力墻的延性破壞也可分為兩種情況。一種是連梁不屈服，墻肢首先發(fā)生彎曲破壞，這種墻在破壞時的極限變形較小。因此，對有抗震設防要求的建筑來說，它雖然是一種延性破壞，但吸收地震能量的能力是較低的。設計中應避免這種情況的發(fā)生。延性破壞的第二種是連梁先屈服，最后是墻肢的屈服。當連梁有足夠的延性時，它能通過塑性鉸的變形吸收大量的地震能量。同時，通過塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力，對墻肢起到一定的約束作用，使聯(lián)肢墻保持足夠的剛度和強度。這是設計時應首先考慮做到的。為了保證聯(lián)肢墻的延性要求，對連梁的延性要求是非常高的。因此，在設計高層建筑剪力墻時，必須十分注意保證連梁的延性要求。以上主要從抗震的角度分析了聯(lián)肢墻的破壞機制。對于非抗震的情況，水平作用力主要是風荷載。風荷載是一種實實在在的荷載，不能通過結構的塑性變形來減少風荷載。但可以通過結構的塑性變形將荷載分布到其他尚未屈服的構件。通過內力重分布提高結構的整體承載能力，避免由于個別構件的破壞造成整個結構喪失承載能力。因此，以上關于聯(lián)肢墻破壞機制的討論在非抗震設計中是同樣有意義的。2.剪力墻結構設計要點摘要：剪力墻結構設計要點關鍵詞：剪力墻高層設計整體規(guī)定◆A級高度乙類、丙類高層建筑的剪力墻結構最大適用高度：全部落地剪力墻——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震時，分別為150、140、120、100、60m部分框支剪力墻——非抗震、6度、7度、8度抗震時，分別為130、120、100、80m，9度抗震時不宜采用A級高度甲類高層建筑的剪力墻結構最大適用高度：6度、7度、8度抗震時，將本地區(qū)設防烈度提高一級后，按乙類、丙類建筑采用9度抗震時，應專門研究（說明：房屋高度指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的電梯機房、水箱、構架等高度）◆B級高度乙類、丙類高層建筑的剪力墻結構最大適用高度：全部落地剪力墻——非抗震、6度、7度、8度抗震時，分別為180、170、150、130m部分框支剪力墻——非抗震、6度、7度、8度抗震時，分別為150、140、120、100mB級高度甲類高層建筑的剪力墻結構最大適用高度：6度、7度抗震時，按本地區(qū)設防烈度提高一級后，按乙類、丙類建筑采用8度抗震時，應專門研究◆結構的最大高寬比：A級高度——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震時，分別為6、6、6、5、4B級高度——非抗震、6度、7度、8度抗震時，分別為8、7、7、6◆質量與剛度分布明顯不對稱、不均勻的結構，應計算雙向水平地震作用下的扭轉影響；其他情況，應計算單向水平地震作用的扭轉影響◆考慮非承重墻的剛度影響，結構自振周期折減系數(shù)取值0.9～1.0◆平面規(guī)則檢查，需滿足：扭轉：A級高度——B級高度、混合結構高層、復雜高層——樓板：有效樓板寬≥該層樓板典型寬度的50％開洞面積≤該層樓面面積的30％無較大的樓層錯層凹凸：平面凹進的一側尺寸≤相應投影方向總尺寸的30％◆豎向規(guī)則檢查，需滿足：側向剛度：除頂層外，局部收進的水平向尺寸≤相鄰下一層的25％樓層承載力：A級高度——抗側力結構的層間受剪承載力（宜）≥相鄰上一層的80％薄弱層抗側力結構的受剪承載力（應）≥相鄰上一層的65％B級高度——抗側力結構的層間受剪承載力（應）≥相鄰上一層的75％（說明：樓層層間抗側力結構受剪承載力指在所考慮的水平地震作用方向，該層全部柱及剪力墻的受剪承載力之和）豎向連續(xù)：豎向抗側力構件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內力不得由水平轉換構件（梁等）向下傳遞◆水平位移驗算：多遇地震作用下的最大層間位移角≤罕遇地震作用下的薄弱層層間彈塑性位移角≤1/120◆舒適度要求：高度超過150m的高層建筑，按10年一遇的風荷載取值計算的順風向與橫風向結構頂點的最大加速度限值為：住宅、公寓0.15m/s2，辦公、旅館0.25m/s2◆伸縮縫1.最大間距：現(xiàn)澆45m，裝配65m2.可適當放寬最大間距的條件：①頂層、底層、山墻和縱墻端開間等溫度變化影響較大的部位提高配筋率②頂層加強保溫隔熱措施，外墻設置外保溫層③每隔30～40m留出后澆帶，帶寬800～1000mm，鋼筋采用搭接接頭，后澆帶砼兩個月之后澆灌④頂部樓層改用剛度較小的結構形式，或頂部設局部溫度縫，將結構劃分為長度較短的區(qū)段⑤采用收縮較小的水泥，減少水泥用量，砼中加入適宜的外加劑⑥提高每層樓板的構造配筋率，或采用部分預應力混凝土◆防震縫1.最小寬度：按框架結構的50％取用，但不宜小于70mm?？蚣芙Y構防震縫最小寬度規(guī)定為：高度≤15m的部分，70mm；超過15m的部分，6度、7度、8度、9度相應每增加高度5m、4m、3m、2m，縫寬加寬20mm2.縫兩側結構體系不同時，按不利情況確定縫兩側房屋高度不同時，按較低房屋高度確定3.縫沿房屋全高設置，地下室和基礎可不設，但在與上部防震縫對應處應加強構造和連接4.相鄰結構基礎存在較大沉降差時，宜加寬防震縫墻體布置◆宜雙向布置，尤其是抗震時應避免單向布置◆門窗洞口宜上下對齊，成列布置。一、二、三級抗震時，底部加強部位不宜采用錯洞墻，且所有部位不宜采用疊合錯洞墻◆墻肢長度不宜超過8m，且墻段總高與墻肢高度之比應大于2。當墻肢較長時宜開設洞口，各墻段間設置弱連梁◆應避免樓面梁垂直支承在無翼墻的剪力墻的端部（《審查要點》3.6.3/6）◆當墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時，應至少采取以下一種措施：◆一般剪力墻的底部加強部位高度的取值：（說明：當有地下室時，墻肢總高度應從地上一層（首層）算起，但底部加強部位應額外加上地下室的高度）截面設計◆構件截面長邊與短邊之比大于4時，宜按墻的要求進行設計（《砼規(guī)》10.5.1）◆矩形截面獨立墻肢的長度與厚度之比不宜小于5當其比值小于5時——其在重力荷載代表值作用下的軸壓比限值，當一、二級抗震時，應較正常墻肢的相應值減0.1，三級抗震時為0.6當其比值不大于3時——宜按框架柱進行設計，但縱向鋼筋的最小配筋率不變，且箍筋宜沿全高加密◆雙肢剪力墻的抗震設計中，墻肢不宜出現(xiàn)小偏拉，當任一墻肢出現(xiàn)大偏拉時，兩墻肢均應將彎矩設計值和剪力設計值乘以1.25的增大系數(shù)（說明：剪力墻墻肢不同受力狀態(tài)的延性優(yōu)劣——小偏拉<大偏拉<小偏壓<大偏壓）◆剪力墻截面設計的內容：平面內的斜截面受剪、偏壓或偏拉、平面外軸心受壓◆在集中荷載作用下，墻內宜設置暗柱，并注明暗柱縱筋的連接方式，無暗柱時應進行局部受壓承載力驗算◆一級抗震時，墻體的水平施工縫處宜進行抗滑移驗算截面厚度◆一、二級抗震時，底部加強部位≥其他部位≥（《砼規(guī)》11.7.9/1）補充：當墻端無端柱或翼墻時，≥層高的1/12◆三、四級抗震時，底部加強部位≥其他部位≥◆非抗震時，≥◆當不能滿足上述要求時，應進行墻體的穩(wěn)定計算（高規(guī)附錄D）◆剪力墻井筒中，分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小，但不宜小于160mm。◆截面尺寸還應符合受剪要求◆剪力墻的厚度不宜小于樓層高度的1/25（《砼規(guī)》10.5.2）軸壓比限值◆一般剪力墻底部加強部位——三級抗震無規(guī)定、二級抗震0.6、一級（7、8度）抗震0.5、一級（9度）抗震0.4其他部位——無規(guī)定◆短肢剪力墻各部位統(tǒng)一規(guī)定為三級抗震0.7、二級抗震0.6、一級抗震0.5，一字形墻應各降低0.1砼強度等級◆≥C20，帶筒體和短肢剪力墻的結構≥C25截面配筋◆豎向和水平鋼筋不應單排設置：截面厚度hw≤400時，可雙排配筋；400≤截面厚度hw≤700時，宜三排配筋；截面厚度hw≥700時，宜四排配筋◆短肢剪力墻的全部縱向配筋率——底部加強部位≥1.2％；其他部位≥1.0％◆端部縱筋◆墻肢每端的豎向鋼筋不宜少于4φ12或2φ16，該處對應的拉筋直徑不小于6mm（間距250mm）（《砼規(guī)》10.5.8）◆非抗震設計時，剪力墻端部構造配置不少于4φ12的縱筋，沿縱筋配置不少于直徑6mm、間距250mm的拉筋（《高規(guī)》7.2.17/5）————同上條◆縱筋搭接長度：≥laE和la（抗震和非抗震）豎向和水平分布鋼筋一般剪力墻：◆最小配筋率：一、二、三級抗震時，0.25％；四級和非抗震設計時，0.20％◆間距：≤300mm；直徑：≥8mm，但≤墻肢厚度的1/10◆以下特殊部位的剪力墻的分布鋼筋應加強，最小配筋率不應小于0.25％，間距不應大于200mm房屋頂層剪力墻長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻端開間的縱向剪力墻端山墻◆溫度、收縮應力較大的部位，剪力墻水平和豎向分布鋼筋應適當加強（《砼規(guī)》10.5.9）◆水平分布鋼筋搭接搭接接頭間距：同排水平分布筋搭接接頭之間的水平凈距≥500mm上、下相鄰水平分布筋搭接接頭之間的垂直凈距≥500mm搭接長度：≥1.2laE和1.2la（抗震和非抗震）◆豎向分布鋼筋搭接搭接接頭間距：可在同一高度搭接搭接長度：≥1.2laE和1.2la（抗震和非抗震）拉筋◆間距不應大于600mm，直徑不應小于6mm（一般取為φ6@600）◆底部加強部位，約束邊緣構件以外的拉筋間距應適當加密（一般取為φ6@400）◆構造邊緣構件陰影區(qū)域內拉筋的水平間距不應大于縱向鋼筋間距的2倍（《砼規(guī)》11.7.16）邊緣構件◆約束邊緣構件的設置范圍：一、二級抗震的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部◆構造邊緣構件的設置范圍：一、二級抗震的剪力墻其他部位的墻肢端部三、四級和非抗震設計的剪力墻全部部位的墻肢端部◆在設置約束邊緣構件的范圍內，若墻肢底截面在重力荷載代表值作用下的軸壓比小于下述的規(guī)定值，可按構造邊緣構件設置（《抗震規(guī)范》6.4.6/1）（《砼規(guī)》11.7.4）——一級抗震（9度）0.1、一級抗震（8度）0.2、二級抗震0.3約束邊緣構件剪力墻的約束邊緣構件◆配箍特征值λv按下表取用，約束邊緣構件的長度lc取下表數(shù)值、1.5bw和450mm的最大值項目一級（9度）一級（7、8度）二級λv0.200.200.20lc（暗柱）0.25hw0.20hw0.20hwlc（翼墻或端柱）0.20hw0.15hw0.15hw（說明：，hw為剪力墻墻肢長度）◆當有端柱、翼墻或轉角墻時，lc≥（翼墻厚度＋300mm）或（端柱沿墻肢方向截面高度＋300mm）（《砼規(guī)》11.7.5/1）◆翼墻長度不得小于其厚度的3倍，端柱截面邊長不得小于墻厚的2倍，否則視為無翼墻或無端柱◆豎向鋼筋的配筋范圍不應小于圖中陰影面積，一、二級抗震時分別不應小于6φ16和6φ14，且分別不應小于陰影面積的1.2％和1.0％（一般來說，端部縱筋配置在陰影范圍內，陰影范圍之外、lc范圍之內部分的縱筋按豎向分布鋼筋配置）◆λv要求的箍筋范圍為圖中陰影所示，箍筋直徑不應小于8mm，一、二級抗震時，箍筋間距分別不應大于100mm和150mm構造邊緣構件剪力墻的構造邊緣構件◆構造邊緣構件的范圍見上圖，最小配筋率應符合下表規(guī)定底部加強部位其他部位抗震等級縱向鋼筋最小用量（取較大值）箍筋縱向鋼筋最小用量（取較大值）箍筋最小直徑（mm）最大間距（mm）最小直徑（mm）最大間距（mm）一級——————0.008Ac，6φ148150二級——————0.006Ac，6φ128200三級0.005Ac，4φ1261500.004Ac，4φ126200四級0.005Ac，4φ1262000.004Ac，4φ126250◆箍筋的無支長度不應大于300mm，拉筋水平間距不應大于縱筋的2倍（當拉筋隔一拉一時，縱筋間距≤150mm；當每道縱筋均設拉筋時，縱筋間距一般均可滿足要求≤300mm）◆當墻端部為端柱時，端柱的縱筋和箍筋宜按框架柱的構造要求配置連梁◆跨高比大于5時，按框架梁設計◆樓面主梁不宜支承在連梁上◆連梁可作剛度折減，折減系數(shù)不低于0.5◆連梁應進行斜截面抗剪承載力計算，當連梁截面尺寸不滿足抗剪要求（超筋）時，可如下處理1.減小連梁截面高度2.可對連梁進行內力調幅，以降低剪力設計值。此法應盡量避免，且調幅范圍應當限值，因為連梁已經進行了剛度折減3.當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時，可考慮在大震作用下該連梁不參與工作，按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下的內力分析，墻肢按兩次計算所得的較大內力進行配筋設計◆縱筋設置：1.規(guī)范未規(guī)定縱筋的最小配筋率，可參照同一級框架梁的要求，但縱筋在保證受彎承載力的前提下，應越小越好，以使連梁在地震作用下盡早屈服、耗散能量，形成抗震的第一道防線2.洞口上、下兩邊的連梁內縱筋面積不宜小于被洞口截斷的水平分布筋面積的一半，且≥2根，≥φ12mm（《砼規(guī)》10.5.8）◆箍筋設置：1.抗震設計時，連梁箍筋沿全長的構造按框架梁端加密區(qū)箍筋的構造要求采用2.洞口連梁全長配箍：直徑≥6mm，間距≤150（《砼規(guī)》10.5.14）3.頂層連梁的縱向鋼筋錨固范圍內，應設置箍筋（《抗震規(guī)范》6.4.11），箍筋直徑與該連梁的箍筋相同，但間距不宜大于150mm◆腰筋設置：1.連梁范圍內，墻體的水平分布筋應作為連梁的腰筋拉通連續(xù)配置（一般情況下，連梁腰筋即為墻體水平分布筋）2.連梁截面高度大于700mm時，兩側腰筋的直徑不小于10mm，間距不應大于200mm3.連梁跨高比不大于2.5時，兩側腰筋的面積配筋率不應小于0.3％4.腰筋置于連梁箍筋的外側（00G101）◆一、二級抗震，且連梁跨高比≤2、墻厚≥200時，連梁內除普通箍筋外，宜另設斜向交叉構造鋼筋（《抗震規(guī)范》6.4.10），其直徑不小于12mm，斜筋應按受拉鋼筋的錨固長度要求錨入墻內開洞、錯洞◆當剪力墻面開有各邊長小于800mm的非連續(xù)小洞口，且整體計算中不考慮其影響時，洞口四周可不另設加強鋼筋，應將被洞口截斷的墻內分布鋼筋分別集中配置在洞口四邊，且鋼筋直徑不應小于12mm◆剪力墻面內邊長小于300mm的洞口要按要求預留◆穿過連梁的管道宜預埋套管，洞口上下的有效高度≥，且洞口處宜補強鋼筋，單側補強≥2φ14◆連梁被洞口削弱的截面應進行承載力驗算◆樓板開大洞削弱后，如下措施予以加強：1.加厚洞口附近樓板，提高樓板配筋率，雙層雙向布筋，加配斜向鋼筋2.洞口邊緣設邊梁、暗梁3.樓板洞口角部配置斜向鋼筋短肢剪力墻特殊規(guī)定◆定義：墻肢截面高度與厚度之比為5～8◆截面厚度不小于200mm◆最大適用高度應比一般剪力墻結構的規(guī)定值適當降低，且不應大于100m（7度抗震）和60m（8度抗震）◆短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜大于總力矩的50％◆抗震等級應比一般剪力墻提高一級采用◆7、8度抗震時，宜設置翼緣，且一字形短肢墻平面外不宜布置與之單側相交的樓面梁◆不應適用于B級高度和9度抗震的A級高度樓蓋◆高度超過50m時，宜采用現(xiàn)澆樓蓋◆現(xiàn)澆樓蓋砼強度宜在C20～C40之間，板厚可按跨度的1/35～1/45采用施工圖繪制◆地上和地下部分，剪力墻的水平分布筋均在豎向分布筋之外側◆洞口錯開時，宜將連梁錨入暗柱內，形成暗框架◆設計說明：1.剪力墻的底部加強區(qū)的范圍2.剪力墻的拉筋為φ6@600，底部加強區(qū)為φ6@4003.轉角窗（陽臺）的窗下填充墻，在轉角處設置構造柱，并增設水平配筋腰帶與兩側剪力墻端連接，構造柱配筋按框架柱構造要求他山之石◆應避免將大梁穿過較大房間，住宅中嚴禁梁穿房間◆設有轉角窗（陽臺）的高層住宅剪力墻結構不宜再設置躍層單元◆B級高度和9級抗震的A級高度的高層建筑在角部剪力墻體上開設轉角窗（陽臺）應慎重，需進行專門研究◆非抗震設計和7、8、9度抗震設計的A級高度的高層建筑，在設置轉角窗（陽臺）時，宜如下處理1.轉角處沿窗線設置挑梁并相交2.靠窗邊的墻端暗柱配筋加強，尤其是箍筋加強，必要時暗柱可按約束邊緣構件配筋，或在建筑允許的情況下，靠窗邊的墻端設端（壁）柱3.板內設斜向暗梁（或直接設斜向拉結筋），以連接窗邊兩墻體，或在建筑允許的情況下，直接設斜向連梁4.將該房間的樓板加厚，雙向雙層配筋加強5.轉角窗窗下墻體設置構造柱，并增設水平配筋腰帶與兩側構造柱連接6.窗邊兩道墻體應盡量避免一字形墻、短肢墻，并控制軸壓比◆長寬比小于2的連梁的受剪承載力較低，宜避免采用說明：除“他山之石”外，未注明之規(guī)定，均出自于《高規(guī)》3.異形柱與短肢剪力墻結構設計中的幾個問題摘要：對異形柱與短肢剪力墻結構設計中的一些問題，如計算方法、異形柱受力性能及其軸壓比控制、短肢剪力墻結構中轉換層的設置高度及框支柱等進行探討，提出建議，供結構設計人員參考關鍵詞：異形柱短肢剪力墻結構設計現(xiàn)代住宅建筑要求大開間，平面及房間布置靈活、方便，室內不出現(xiàn)柱楞、不露梁等。異形柱與短肢剪力墻結構能較好地滿足現(xiàn)代住宅建筑的要求，因而逐漸得到了推廣應用。目前，現(xiàn)行國家規(guī)范或規(guī)程中尚未給出有關異形柱與短肢剪力墻結構設計的條款，因此，結構設計人員在設計中常會遇到一些規(guī)范或規(guī)程尚未論及的問題，需要設計人員積累經驗，利用正確的概念進行設計。本文旨在對異形柱與短肢剪力墻結構設計中的一些問題進行探討，提出個人看法，供結構設計人員參考。

1異形柱結構型式及其計算異形柱結構型式有異形柱框架結構、異形柱框架—剪力墻結構和異形柱框架—核心筒結構。異形柱結構自身的特點決定了其受力性能、抗震性能與矩形柱結構不同。由于異形柱截面不對稱，在水平力作用下產生的雙向偏心受壓給承載力帶來的影響不容忽視。因此，對異形柱結構應按空間體系考慮，宜優(yōu)先采用具有異形柱單元的計算程序進行內力與位移分析。因異形柱和剪力墻受力不同，所以計算時不應將異形柱按剪力墻建模計算。當采用不具有異形柱單元的空間分析程序（如TBSA5.0）計算異形柱結構時，可按薄壁桿件模型進行內力分析。對異形柱框架結構，一般宜按剛度等效折算成普通框架進行內力與位移分析。當剛度相等時，矩形柱比異形柱的截面面積大。一般，比值（A矩／A異）約在1.10-1.30之間［1］。因此，用矩形柱替換后計算出的軸壓比數(shù)值不能直接應用于異形柱，建議用比值（A矩／A異）對軸壓比計算值加以放大后再用于異形柱。對有剪力墻（或核心筒）的異形柱結構，由于異形柱分擔的水平剪力很小，由此產生的翹曲應力基本可以忽略，為簡化計算，可按面積等效或剛度等效折算成普通框架—剪力墻（或核心筒）結構進行內力與位移分析。按面積等效更能反映異形柱軸壓比的情況，且面積等效計算更為簡便。但應注意，按面積等效計算時，須同時滿足下面兩式：(1)A矩=A異；(2)b/h=(Ix異／Iy異)1/2式中，A矩、A異——分別為矩形柱和異形柱的截面面積；b、h——分別為矩形截面的寬和高；Ix異、Iy異——分別為異形柱截面x、y向的主形心慣性矩。一般，按面積等效計算時，矩形柱的慣性矩比異形柱的小。但對有剪力墻（或核心筒）的異形柱結構，計算分析表明［2］，按面積等效與按剛度等效的計算結果是接近的。異形柱的截面設計，可根據上述方法得出的內力，采用適合異形柱截面受力特性的截面計算方法進行配筋計算。2短肢剪力墻結構及其計算短肢剪力墻結構是適應建筑要求而形成的特殊的剪力墻結構。其計算模型、配筋方式和構造要求均同于普通剪力墻結構。在TAT、TBSA中，只需按剪力墻輸入即可，而且TAT、TBSA更適合用來計算短肢剪力墻結構。TAT、TBSA所用的計算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有６個自由度，墻視為薄壁桿件，每端有７個自由度（多一個截面翹曲角，即扭轉角沿縱軸的導數(shù)），考慮了墻單元非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元剛度矩陣形成總剛度矩陣，引入樓板平面內剛度無限大假定減少部分未知量之后求解，它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高。但是，薄壁桿件模型在分析剪力墻較為低寬、結構布置復雜（如有轉換層）時，也存在一些不足，主要是薄壁桿件理論沒有考慮剪切變形的影響，當結構布置復雜時變形不協(xié)調。而短肢剪力墻結構由于肢長較短（一般為墻厚的５-８倍），本身較高細，更接近于桿件性能，所以，用TAT、TBSA計算短肢剪力墻結構能較好地反映結構的受力，精度較高。對設有轉換層的短肢剪力墻結構，一般都只是將電梯間、樓梯間、核心筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻框支?？蛑Ъ袅κ鞘芰γ嫦蚴芰c過渡，由于薄壁桿件的連接處是點連接，所以用薄壁桿件模型不能很好地處理位移的連續(xù)和力的正確傳遞。因此，帶有轉換層的短肢剪力墻結構宜優(yōu)先采用墻元模型軟件（如SATWE）進行計算。當然，從整體上的內力（特別是下部支承柱的內力）分布情況來看，如果將剪力墻加以適當?shù)奶幚?，還是可以用TAT、TBSA對結構進行整體計算的［3］。3異形柱的受力性能及其軸壓比控制天津大學的試驗研究結果表明［4］：異形柱的延性比普通矩形柱的差。軸壓比、高長比（即柱凈高與截面肢長之比）是影響異形柱破壞形態(tài)及延性的兩個重要因素。異形柱由于多肢的存在，其剪力中心與截面形心往往不重合，在受力狀態(tài)下，各肢產生翹曲正應力和剪應力。由于剪應力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出現(xiàn)裂縫，即產生腹剪裂縫，導致異形柱脆性明顯，使異形柱的變形能力比普通矩形柱降低。作為異形柱延性的保證措施，必須嚴格控制軸壓比，同時避免高長比小于４（短柱）?？刂浦孛孑S壓比的目的，在于要求柱應具有足夠大的截面尺寸，以防止出現(xiàn)小偏壓破壞，提高柱的變形能力，滿足抗震要求。廣東《規(guī)程》按建筑抗震設計規(guī)范（GBJ11—89）中所規(guī)定的柱子軸壓比降低0.05取用（按截面的實際面積計算）；天津《規(guī)程》則根據箍筋間距與主筋直徑之比、箍筋直徑及抗震等級共同確定，其要求比廣東《規(guī)程》嚴格，例如，對s/d＝５、４（即箍筋間距s＝100mm，縱筋直徑d分別為20mm、25mm的情況），箍筋直徑dv＝8mm，抗震等級為三級的L形截面，其軸壓比限值分別為0.60，0.65。異形柱是從短肢剪力墻向矩形柱過渡的一種構件，柱肢截面的肢厚比（即肢長／肢寬）不大于４?！陡咭?guī)》（JGJ3—91）第5.3.4條，“抗震設計時，小墻肢的截面高度不宜小于3bw”，“一、二級剪力墻的小墻肢，其軸壓比不宜大于0.6”。根據上述分析，為便于應用，建議在６度設防區(qū)，對于異形柱框架結構，L形截面柱的軸壓比不應超過0.6（按截面的實際面積計算，下同），T形截面柱的的軸壓比不應超過0.65，十字形截面柱的軸壓比不應超過0.8；對于異形柱框架—剪力墻（或核心筒）結構，由于框架是第二道抗震防線，所以框架柱的軸壓比限值可放寬到0.65（L形）、0.70（T形）、0.90（＋字形），但對于轉換層下的支承柱，其軸壓比仍不應超過0.60。短柱在壓剪作用下往往發(fā)生脆性的剪切破壞，設計中應盡量避免出現(xiàn)短柱。根據高長比不宜小于４，在梁高為600mm的前提下，當標準層層高為3.0m時，異形柱的最大肢長可為600mm；底層層高為4.2m時，肢長可為900mm。4短肢剪力墻結構中轉換層的設置高度及框支柱在現(xiàn)代高層住宅的地下室和下部幾層，由于停車和商業(yè)用房需較大空間，就得通過轉換層來實現(xiàn)。在短肢剪力墻結構中，一般都只將電梯間、樓梯間、核心筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻框支。據研究表明［5］，“框支剪力墻結構當轉換層位置較高時，轉換層附近層間位移角及內力分布急劇突變，內力的傳遞僅靠轉換層一層樓板的間接傳力途徑很難實現(xiàn)；轉換層下部的‘框支’結構易于開裂和屈服，轉換層上部幾層墻體易于破壞。這種結構體系不利于抗震。高烈度區(qū)（９度及９度以上）不應采用；８度區(qū)可以采用，但應限制轉換層設置高度，可考慮不宜超過３層；７度區(qū)可適當放寬限制。”因此，建議在６度抗震設防區(qū)，短肢剪力墻結構中轉換層設置高度不宜超過５層，避免高位轉換。轉換層上下的層剛度比γ宜接近１，不宜超過２。轉換層位置較高時，宜同時控制轉換層下部“框支”結構的等效剛度（即考慮彎曲剪切和軸向變形的綜合剛度），使EgJg與EcJc接近。EgJg為剪力墻結構的等效剛度，剪力墻結構高度取框支層的總高度，其平面和層高與轉換層上部的剪力墻結構相同；EcJc為轉換層下部“框支”結構的等效剛度。研究表明［5］，“控制轉換層下部‘框支’結構的等效剛度對于減少轉換層附近的層間位移角和內力突變是十分必要的，效果也很顯著?！币?guī)范對框支柱的內力、軸壓比、配筋等的要求都嚴于普通柱?？蛑Ъ袅Y構當轉換層位置較高時，如何定義框支柱，涉及到安全與經濟的問題。根據圣維南原理，局部處理的影響只限于局部范圍，所以當轉換層位置較高（如高位轉換）時，除轉換層附近樓層的內力較復雜外，下面的結構受到的影響很小，應與普通框架結構基本一樣，不必按框支柱處理。文獻［６］計算了兩個28層的結構，一為內筒外框架結構，一為內筒外框支結構，轉換層設在18層。計算結果表明，轉換層下二層的內力影響很大，下三層的內力誤差最大為15%，下五層的內力已比較接近（最大誤差小于10%）,下八層的內力已基本一樣（最大誤差小于5%）。這說明框支柱只需在五層范圍內加以考慮，其它層的柱子按普通框架柱處理即可。因此，建議當轉換層位置不超過五層時，轉換層下的各層柱均按框支柱處理；當轉換層位置超過五層時，轉換層下相鄰的五層柱按框支柱處理，而其它層的柱按普通框架柱處理。由于高位轉換對抗震不利，所以結構設計中應盡量避免高位轉換。5短肢剪力墻結構的抗震薄弱環(huán)節(jié)及概念設計振動臺模擬地震試驗結果表明［7］，建筑平面外邊緣及角點處的墻肢、底部外圍的小墻肢、連梁等是短肢剪力墻結構的抗震薄弱環(huán)節(jié)。當有扭轉效應，建筑平面外邊緣及角點處的墻肢會首先開裂；在地震作用下，高層短肢剪力墻結構將以整體彎曲變形為主，底部外圍的小墻肢，截面面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴重，尤其“一”字形小墻肢破壞最嚴重；在短肢剪力墻結構中，由于墻肢剛度相對減小，使連梁受剪破壞的可能性增加。因此，在短肢剪力墻結構設計中，對這些薄弱環(huán)節(jié)，更應加強概念設計和抗震構造措施。例如，短肢剪力墻在平面上分布要力求均勻，使其剛度中心和建筑物質心盡量接近，以減小扭轉效應；適當增加建筑平面外邊緣及角點處的墻肢厚度（宜取250mm，對底部外圍的小墻肢根據需要可取用300mm），加強墻肢端部的暗柱配筋，嚴格控制墻肢截面的軸壓比不超過0.6，以提高墻肢的承載力和延性；高層結構中連梁是一個耗能構件，連梁的剪切破壞會使結構的延性降低，對抗震不利，設計時應注意對連梁進行“強剪弱彎”的驗算，保證連梁的受彎屈服先于剪切破壞；短肢剪力墻宜在兩個方向均有梁與之拉結，連梁宜布置在各肢的平面內，避免采用“一”字形墻肢；短肢剪力墻底部加強部位的配筋應符合規(guī)范要求；等。4.高層建筑短肢剪力墻與異形柱結構受力分析與設計探討摘要：在眾多短肢剪力墻結構與異形柱框架的試驗資料與工程實踐基礎上，論述了這兩種結構形式的受力特點，并分析了各自的結構計算、構造的相關問題。關鍵詞：高層剪力墻異形柱隨著人們對住宅，特別是高層住宅平面與空間的要求越來越高，原來普通框架結構的露梁露柱、普通剪力墻結構對建筑空間的嚴格限定與分隔已不能滿足人們對住宅空間的要求。于是在原有剪力墻的基礎上，吸收了框架結構的優(yōu)點，逐步發(fā)展形成了能適應人們新的住宅觀念的高層住宅結構型式，即“短肢剪力墻結構”和“異形柱框架結構”型式。這兩種新的結構由于在很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻結構的缺點，受到了建筑師的肯定，更得到了住戶與房開商的歡迎，為此，本文對這兩種新的高層住宅結構型式的受力特點、結構分析及構造要求進行闡述。1短肢剪力墻結構短肢剪力墻結構是指墻肢的長度為厚度的5-8倍剪力墻結構，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。這種結構型式的特點是：①結合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構件，基本上不與建筑使用功能發(fā)生矛盾；②墻的數(shù)量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側力的需要而定，還可通過不同的尺寸和布置來調整剛度中心的位置；③能靈活布置，可選擇的方案較多，樓蓋方案簡單；④連接各墻的梁，隨墻肢位置而設于間隔墻豎平面內，可隱蔽；⑤根據建筑平面的抗側剛度的需要，利用中心剪力墻，形成主要的抗側力構件，較易滿足剛度和強度要求。對短肢剪力墻結構的設計計算，因其是剪力墻大開口而成，所以基本上與普通剪力墻結構分析相同，可采用三維桿-系簿壁柱空間分析方法或空間桿-墻組元分析方法，前者如建研院的TBSA、TAT，廣東省建筑設計院的廣廈CAD的SS模塊，后者如建研院的TBSSAP、SATWE，清華大學的TUS，廣東省建院的SSW等。其中空間桿墻組元分析方法計算模型更符合實際情況，精度較高。雖然三維桿系-簿壁柱空間分析程序使用較早、應用較廣，但對墻肢較長的短肢剪力墻，應該用空間桿-墻組元程序進行校核。在進行以上分析后，按《高層建筑結構設計與施工規(guī)范》進行截面與構造設計，相對于異形柱結構，短肢剪力墻結構的理論與實踐較為成熟，但這種結構在結構設計中仍然有需要引起重視的方面。(1)由于短肢剪力墻結構相對于普通剪力墻結構其抗側剛度相對較小，設計時宜布置適當數(shù)量的長墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內筒，以避免設防烈度下結構產生大的變形，同時也形成兩道抗震設防；(2)短肢剪力墻結構的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當有扭轉效應時，會加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開裂，應加強其抗震構造措施，如減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率；(3)高層短肢剪力墻結構在水平力作用下，顯現(xiàn)整體彎曲變形為主，底部外圍小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉剪力，由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂，因而對外周邊墻肢應加大厚度和配筋量，加強小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應在兩個方向上均有連接，避免形成孤立的“一”字形墻肢；(4)各墻肢分布要盡量均勻，使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近，必要時用長肢墻來調整剛度中心；(5)高層結構中的連梁是一個耗能構件，在短肢剪力墻結構中，墻肢剛度相對減小，連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁，而不同于一般剪力墻間的連梁，不應在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調，使其設計內力降低，應按普通框架梁要求，控制砼壓區(qū)高度，其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調幅70%-80%來解決，按強剪弱彎，強柱弱梁的延性要求進行計算。

2異形柱結構異形柱結構是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4，相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。這種結構的特點是：①由于截面的這種特殊性，使得墻肢平面內外兩個方向剛度對比相差較大，導致各向剛度不一致，其各向承載能力也有較大差異；②對于長柱（H/h>4）可以不考慮剪切變形的影響，控制軸壓比較小時，受力明確，變形能力較好。而對短柱（H/h<4），剪切變形占有相當比例，構件變形能力下降。異形柱通常在短柱范圍，且屬薄壁構件，即使發(fā)生延性的彎曲形破壞，也因截面曲率M/EI或εcu/χ(εcu為砼的極限壓應變，χ為截面受壓區(qū)高度)較小，使彎曲變形性能有限，延性較差；③異形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范圍之外，受力時要靠各柱肢交點處核心砼協(xié)調變形和內力，這種變形協(xié)調使各柱肢內存在相當大的翹曲應力和剪應力，而該剪應力的存在，使柱肢易先出現(xiàn)裂縫，也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態(tài)，它使得異形柱較普通截面柱變形能力低，脆性破壞明顯；④特別是異形柱不同于矩形柱，它存在著單純翼緣柱肢受壓的情況，其延性更差。由國內外大量的試驗資料和理論分析［2］，異形柱的破壞形態(tài)為：彎曲破壞、小偏壓破壞、壓剪破壞等，影響其破壞形態(tài)的因素有：荷載角、軸壓比、柱凈高與截面肢長比（剪跨比），配箍率以及箍筋間距S與縱筋直徑D的比值等。由于其受力性能的復雜，設計中必須通過可靠的計算和必要的構造措施來保證其強度和延性。目前，異形柱結構設計還沒有統(tǒng)一的國家規(guī)范，僅有兩部地方性法規(guī)，即廣東省標準DBJ/T15-15-95和天津市標準DB29-16-98可供參考。在進行異形柱結構設計時，除滿足高規(guī)中對結構布置要求外，還應注意幾個方面的問題：(1)異形框架的計算由于其截面的特殊性，在柱截面對稱軸內受水平力作用時，彈性分析計算其翹曲應力很小，此時如同承受水平力的偏壓構件，仍可按平截面假定分析，按砼設計規(guī)范計算，特別是在框——剪，框——筒結構中，對6度及其以下烈度區(qū)的Ⅰ、Ⅱ類場地，框架柱只承擔水平風載的一小部分，如按一般偏壓柱計算，誤差較小。此時異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進行整體分析。而在水平力較大，且水平力作用在非主軸方向，則翹曲應力不容忽視，按平截面假定誤差較大，則應對異形柱框架結構進行有限元分析，決定內力和配筋位置及大小。在進行內力計算和配筋計算時，宜選用帶有異形柱計算功能的計算軟件?，F(xiàn)在有一些軟件沒有異形柱截面形式，如要用它進行計算，要先進行等剛度等面積換算成矩形柱，進行整體分析，得到雙向內力后再進行異形柱的截面設計，其工作量相當大，且截面設計的可靠性不高。目前，國內可直接進行異形柱截面內力計算和截面設計的軟件有建研院的TAT、SATWE程序，廣東省建院的SS、SSW程序以及天津大學的鋼筋砼異形柱結構配筋計算程序CRSC。這些程序均用數(shù)值積分法進行正截面配筋設計，準確性較高，經過大量工程校算，能有效地滿足結構安全性要求。(2)軸壓比控制對框架結構，框-剪結構，柱的延性對于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起著十分重要的作用，且軸壓比又是影響砼柱延性的一個關鍵指標。由試驗結構分析［3］，柱的側移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。在高軸壓比情況下，增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小，因而軸壓比大小的控制對柱的延性影響至關重要，特別是異形柱結構剪力中心與截面形心不重合，剪應力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構件出現(xiàn)裂縫，產生腹剪破壞，加上異形柱多屬短柱，這些導致異形柱脆性明顯，使異形柱的延性普遍低于矩形柱，因而對異形柱的軸壓比要嚴格控制。在廣東規(guī)程中，其軸壓比按砼設計規(guī)范中的要求減少0.05，但其適用高度較低，一般為35m。當高層建筑的高度進一步加大時，其水平力的影響會愈來愈顯著，對結構的延性要求也愈高。由天津大學土木系對異形柱延性資料可知，影響異形柱延性的因素比普通柱要復雜，且不同的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平側移下，其延性性能也有較大差異，因而，軸壓比控制應參考天津規(guī)程。但天津規(guī)程的控制過于繁鎖，在結構計算中，柱的縱筋與箍面的直徑還沒有設定，因而箍筋間距與縱筋直徑的比值還無法確定。為在實際工作中便于使用，可按不同的截面形式（L、T、十字型）與不同的抗震等級兩項指標從嚴控制，對低烈度地區(qū)的這類結構是能夠滿足其延性要求的。(3)配筋構造在正確的結構選型及計算后，截面內鋼筋的構造也是保證異形柱受力性能的重要因素。由于異形柱截面的特點，柱肢端部會出現(xiàn)較大應力，加上梁作用于柱肢上應力的不均勻，一般越靠肢端應力越大，對柱肢形成偏心壓力，進一步加大肢端壓應力。因而在異形柱配筋時，應在肢端設暗柱，暗柱的外排鋼筋由計算而定。離端部厚度范圍內設2Ф14的構造縱筋，箍筋同柱，這樣可限制柱肢的砼裂縫的開展，提高異形柱局部抗壓抗剪強度及變形能力。柱上的箍筋不僅能抗剪，也可約束砼變形，增大其延性。異形柱由于不易形成多肢復合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直徑和加密間距來實現(xiàn)。相同配箍率下，箍筋直徑大，其延性指標好，因而箍筋且用Ф8、Ф10，其間距可比普通柱箍筋間距小。總之，短肢剪力墻結構與異形柱框架結構有著較大的市場需求，在設計中根據其受力的特點，充分了解其破壞的各種機理，選用合理的結構形式，正確掌握計算機分析方法和截面配筋，其結構才能有可靠的安全保證。5.純剪力墻住宅設計技術措施摘要：介紹純剪力墻住宅設計技術措施關鍵詞：剪力墻住宅措施一.關于基礎平面圖：底板下降處（如電梯間、水箱間、廁所水房的集水坑）應畫詳圖，小集水坑如400X400X300可將板消弱，不必單獨處理。應注意兩個集水坑可能集中在一起或離墻較近處的集水坑可能坡出墻面。注意集水坑的蓋板高度應與地面等高（廁所水房常墊起來）。靠墻處集水坑應畫兩個剖面，下降處底板斜坡應注角度，宜注角度，不注坡長，剖面只畫構造，配筋同底板筋。應將大部分鋼筋拉通，僅大房間附加鋼筋（包括上下鐵），附加筋應標出作用范圍，如從12軸到14軸。底板鋼筋上鐵向下錨固，錨固長度為從墻邊錨入15d。下鐵考慮承受一定的彎距，向上錨固40d。外側墻體鋼筋的錨固：錨入板底，直段長度200。注明暗柱錨入底板的長度，為施工方便，可加200的直段。門洞口下的暗梁取值：寬度=墻厚+2倍底板的h0，窗洞口下取窗底至基底和門下暗梁的較小值?；A出挑板的分布筋應改為直徑12或14，不采用通長筋。電梯底座不落地時，板厚應取300，鋼筋應留余量，一般可取14@150?；A底板出挑時，窗井處應認為已經出挑，非窗井處做挑板，可出挑1至1.2m.二.應避免將大梁穿過較大房間，在住宅中嚴禁梁穿房間。三.高層剪力墻結構，當窗下墻改為填充墻時，周期可延長并節(jié)約造價。(剪力墻拆模后應立即砌填充墻)四.關于洞口連梁：以下處應注意：1.人防內的廁所、水房等，由于使用要求一般要墊起來，故此處洞口要抬高增大，造成其上連梁與一般梁不同。2.剪刀梯入口處連梁，由于休息平臺板的做法一般只有20厚，比一般樓板處較薄，此處連梁應按休息平臺的標高考慮。3.躍層、樓梯間出屋面處洞口一般要抬高，其上下連梁不同。4.首層有窗井處因窗井采光的要求可能將其上的陽臺及洞口抬高，造成上、下的連梁不同。5.其他有門檻處上下連梁不同于一般連梁。五.連梁配筋可取各層一致，當超筋時可采?。?.將連梁斷面減小，按普通梁計算。2.將連梁的剛度折減系數(shù)調低，適當增大墻體配筋。3.將連梁配筋配至最大配筋，并用其能承受的剪力計算彎距和縱筋。4.長寬比小于2的連梁能承受的最大剪力取值較低，宜避免使用。六.關于墻體：(1).小墻肢的長度不宜小于3b，并按柱子配筋，軸壓比小于0.6。大于4b的墻肢按剪力墻計算和配筋。(2).長度大于8米的墻體應開施工洞，并用磚砌堵。兩戶以后可能打通的墻體應開洞預留。陽臺門聯(lián)窗下的墻體應采用輕體墻砌筑。(3).關于墻體的暗柱：盡量暗柱是暗柱，墻是墻，不采用大暗柱，暗柱相疊也沒關系。注明暗柱縱筋的連接方式。(4).一級剪力墻應驗算水平施工縫的抗滑移。當?shù)叵麻_洞（窗井處）和地上開洞錯開時，應加暗框架，在地面處加通長的連梁，起到托梁的作用。并且適當考慮兩個洞口的連梁按一個大洞口計算，最底下的連梁要能承受五層左右的錯洞墻肢垂直作用力。(5).墻體分布筋，地上部分和地下部分墻水平筋均在外。洞口錯開時，應將連梁錨入暗柱內，作成暗框架。七.屋頂退臺內收，而內收的墻體下面并無剪力墻，可采?。喝缬袟l件，做上反梁，否則采用輕墻直接作用在板上。上層加梁來承受頂板荷載。八.用SATWE軟件計算時，長寬比小于4的墻肢按異型柱輸入，或忽略小墻肢的配筋。長高比大于4的連梁按普通梁輸入。九.說明剪力墻的加強區(qū)范圍。說明剪力墻的拉筋為φ6@600，加強區(qū)為φ6@400。十.人防通風井上應有蓋板。十一.廚廁間樓板上的通風洞，從一層頂板處開始留，