异形柱短肢剪力墙结构设计中问题

Word版本，下载可自由编辑异形柱短肢剪力墙结构设计中问题异形柱与短肢剪力墙结构设计中的若干问题

对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题，如计算方法、异形柱受力性能及其轴压比控制、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱等进行探讨，提出建议，供结构设计人员参考。

现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。

目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。

本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨，提出个人看法，供结构设计人员参考。

1异形柱结构型式及其计算

异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架—剪力墙结构和异形柱框架—核心筒结构。

.-物业经理人

异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异形柱截面不对称，在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。

当采用不具有异形柱单元的空间分析程序（如TBSA5.0）计算异形柱结构时，可按薄壁杆件模型进行内力分析。

对异形柱框架结构，一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。当刚度相等时，矩形柱比异形柱的截面面积大。一般，比值（A矩／A异）约在1.10-1.30之间［1］。因此，用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱，建议用比值（A矩／A异）对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。

对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，由于异形柱分担的水平剪力很小，由此产生的翘曲应力基本可以忽略，为简化计算，可按面积等效或刚度等效折算成普通框架—剪力墙（或核心筒）结构进行内力与位移分析。按面积等效更能反映异形柱轴压比的情况，且面积等效计算更为简便。但应注意，按面积等效计算时，须同时满足下面两式：

(1)A矩=A异；(2)b/h=(I*异／Iy异)1/2

式中，A矩、A异——分别为矩形柱和异形柱的截面面积；

b、h——分别为矩形截面的宽和高；

I*异、Iy异——分别为异形柱截面*、y向的主形心惯性矩。

一般，按面积等效计算时，矩形柱的惯性矩比异形柱的小。但对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，计算分析表明［2］，按面积等效与按刚度等效的计算结果是接近的。

异形柱的截面设计，可根据上述方法得出的内力，采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算。

2短肢剪力墙结构及其计算

短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可，而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有６个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有７个自由度（多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数），考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂（如有转换层）时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短（一般为墙厚的５-８倍），本身较高细，更接近于杆件性能，所以，用TAT、TBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。

对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连接处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件（如SATWE）进行计算。当然，从整体上的内力（特别是下部支承柱的内力）分布情况来看，如果将剪力墙加以适当的处理，还是可以用TAT、TBSA对结构进行整体计算的［3］。

3异形柱的受力性能及其轴压比控制

天津大学的试验研究结果表明［4］：异形柱的延性比普通矩形柱的差。轴压比、高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异

篇2：剪力墙结构设计要点

整体规定

◆A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:

全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时,分别为150、140、120、100、60m

部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为130、120、100、80m,9度抗震时不宜采用

A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:

6度、7度、8度抗震时,将本地区设防烈度提高一级后,按乙类、丙类建筑采用

9度抗震时,应专门研究

(说明: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电梯机房、水箱、构架等高度)

◆B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:

全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为180、170、150、130m

部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为150、140、120、100m

B级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:

6度、7度抗震时,按本地区设防烈度提高一级后,按乙类、丙类建筑采用

8度抗震时,应专门研究

◆结构的最大高宽比:

A级高度——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时,分别为6、6、6、5、4

B级高度——非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为8、7、7、6

◆质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;

其他情况,应计算单向水平地震作用的扭转影响

◆考虑非承重墙的刚度影响,结构自振周期折减系数取值0.9~1.0

◆平面规则检查,需满足:

扭转:A级高度——

B级高度、混合结构高层、复杂高层——

楼板:有效楼板宽≥该层楼板典型宽度的50%

开洞面积≤该层楼面面积的30%

无较大的楼层错层

凹凸:平面凹进的一侧尺寸≤相应投影方向总尺寸的30%

◆竖向规则检查,需满足:

侧向刚度:

除顶层外,局部收进的水平向尺寸≤相邻下一层的25%

楼层承载力:A级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力(宜)≥相邻上一层的80%

薄弱层抗侧力结构的受剪承载力(应)≥相邻上一层的65%

B级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力(应)≥相邻上一层的75%

(说明:楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向,该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和)

竖向连续:竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力不得由水平转换构件(梁等)向下传递

◆水平位移验算:

多遇地震作用下的最大层间位移角≤

罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角≤1/120

◆舒适度要求:

高度超过150m的高层建筑,按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最大加速度限值为:住宅、公寓0.15m/s2,办公、旅馆0.25m/s2

◆伸缩缝

1.最大间距:现浇45m,装配65m

2.可适当放宽最大间距的条件:

①顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率

②顶层加强保温隔热措施,外墙设置外保温层

③每隔30~40m留出后浇带,带宽800~1000mm,钢筋采用搭接接头,后浇带砼两个月之后浇灌

④顶部楼层改用刚度较小的结构形式,或顶部设局部温度缝,将结构划分为长度较短的区段

⑤采用收缩较小的水泥,减少水泥用量,砼中加入适宜的外加剂

⑥提高每层楼板的构造配筋率,或采用部分预应力混凝土

◆防震缝

1.最小宽度:按框架结构的50%取用,但不宜小于70mm.

框架结构防震缝最小宽度规定为:高度≤15m的部分,70mm;超过15m的部分,6度、7度、8度、9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m,缝宽加宽20mm

2.缝两侧结构体系不同时,按不利情况确定

缝两侧房屋高度不同时,按较低房屋高度确定

3.缝沿房屋全高设置,地下室和基础可不设,但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接

4.相邻结构基础存在较大沉降差时,宜加宽防震缝

墙体布置

◆宜双向布置,尤其是抗震时应避免单向布置

◆门窗洞口宜上下对齐,成列布置。一、二、***抗震时,底部加强部位不宜采用错洞墙,且所有部位不宜采用叠合错洞墙

◆墙肢长度不宜超过8m,且墙段总高与墙肢高度之比应大于2.当墙肢较长时宜开设洞口,各墙段间设置弱连梁

◆应避免楼面梁垂直支承在无翼墙的剪力墙的端部(《审查要点》3.6.3/6)

◆当墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应至少采取以下一种措施:

◆一般剪力墙的底部加强部位高度的取值:

(说明:当有地下室时,墙肢总高度应从地上一层(首层)算起,但底部加强部位应额外加上地下室的高度)

截面设计

◆构件截面长边与短边之比大于4时,宜按墙的要求进行设计(《砼规》10.5.1)

◆矩形截面独立墙肢的长度与厚度之比不宜小于5

当其比值小于5时——其在重力荷载代表值作用下的轴压比限值,当一、二级抗震时,应较正常墙肢的相应值减0.1,***抗震时为0.6

当其比值不大于3时——宜按框架柱进行设计,但纵向钢筋的最小配筋率不变,且箍筋宜沿全高加密

◆双肢剪力墙的抗震设计中,墙肢不宜出现小偏拉,当任一墙肢出现大偏拉时,两墙肢均应将弯矩设计值和剪力设计值乘以1.25的增大系数

(说明:剪力墙墙肢不同受力状态的延性优劣——小偏拉大偏拉小偏压大偏压)

◆剪力墙截面设计的内容:平面内的斜截面受剪、偏压或偏拉、平面外轴心受压

◆在集中荷载作用下,墙内宜设置暗柱,并注明暗柱纵筋的连接方式,无暗柱时应进行局部受压承载力验算

◆一级抗震时,墙体的水平施工缝处宜进行抗滑移验算

截面厚度

◆一、二级抗震时,底部加强部位≥

其他部位≥

(《砼规》11.7.9/1)补充:当墙端无端柱或翼墙时,≥层高的1/12

◆三、四级抗震时,底部加强部位≥

其他部位≥

◆非抗震时,≥

◆当不能满足上述要求时,应进行墙体的稳定计算(高规附录D)

◆剪