小高层住宅设计探讨.doc

小高层住宅设计探讨 简介： 近期，小高层住宅大量涌现，如何在设计过程中使结构方案经济合理已成当务之急。由于目前的高层住宅结构设计大多数是根据已经确定好的平面和竖向布置，先假定好构件尺寸，通过电算，电算一般是个别指标超限，则对这部分进行调整，至于整个方案是否完善，构件尺寸假定是否太大，则心中无底。关键字：小高层 住宅 设计 相关站中站： 高层结构资料汇集 近期，小高层住宅大量涌现，如何在设计过程中使结构方案经济合理已成当务之急。由于目前的高层住宅结构设计大多数是根据已经确定好的平面和竖向布置，先假定好构件尺寸，通过电算，电算一般是个别指标超限，则对这部分进行调整，至于整个方案是否完善，构件尺寸假定是否太大，则心中无底。很多时候都会产生不必要的浪费。另外，住宅布置有时候建筑考虑立面和内部空间，使结构产生很多不合理之处。例如：某些剪力墙布置不均匀，产生刚度偏心和扭转；多处形成一字型短墙；顶部布置共享空间，产生平面不规则等，这些形式对结构受力及抗震均不利。因此我们在设计时必须强调概念设计，在平面布置和构造设计上使结构更趋合理，做到经济合理。1总体指标控制： 计算判断结构抗震是否可行的主要依据是在风荷载和地震作用下水平位移的限值；地震作用下，结构的振型曲线，自振周期以及风荷载和地震作用下建筑物底部剪力和总弯矩是否在合理范围中。总体指标对建筑物的总体判别十分有用。譬如说若刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，造成不必要的材料浪费；但刚度太小，结构变形太大，影响建筑物的使用。合理的刚度是多少，笔者建议对于小高层住宅/H取1/25001/3500，刚重比在1015之间是比较合理的。周期约为层数的0.060.08倍之间。另外，对结构布置扭转的控制：在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。当然，笔者建议对于顶层构件可不考虑在内，否则很难满足上述指标。2基础设计： 目前的短肢剪力墙体系小高层由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室。基础则采用桩筏基础。如何对桩进行合理选型，将对整个地下室设计的经济性产生重要影响。例如某一工程，上部十八层带一地下室，根据勘察报告，采用400预应力管桩，可选桩长有桩长25m，单桩承载力特征值Ra=900KN，桩长34m，单桩承载力特征值Ra=1300KN。采用25m桩需要290根，采用34m桩需要200根。从桩本身比较两种方案，总的桩延米数量相当，但采用25m桩为满樘布置，筏板厚需1200mm，而采用34m桩为墙下布置，筏板可减至900mm，经济性明显。因此，笔者认为基础选型应作方案比较，才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值，则应考虑桩冲切，角桩冲切，墙冲切及板配筋等多方面的因素。另外，筏板长度的设置也须我们研究探讨，由于考虑地下室的使用合理性，常规我们采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝，后浇带的作用是明显的，但也给施工带来了不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。而有些高层，长宽均达100m以上，中间就设置几条后浇带，也没有其他措施，笔者认为是不妥当的。3剪力墙设计： 1). 布置：剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且X，Y两向的刚重比接近。在结构布置应避免一字形剪力墙，若出现则应布置成长墙（h/w8）；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上,若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱,当梁高大于墙厚的2.5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍以下为短墙，大于8倍则为普通墙，这就引起高厚比为7.9倍及8.1倍的两种墙的受力特性截然不同，而配筋亦大相径庭，这显得比较机械而不合理，因此笔者建议布置长墙时高厚比能大于9。2). 配筋及构造：对于小高层住宅来说,剪力墙是面广量大的，因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。a) 剪力墙墙体配筋（以200厚墙体为例）一般要求水平钢筋放在外侧,竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。笔者建议加强区10200，非加强区8200双层双向即可，双排钢筋之间采用6600x600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力，土压力产生的侧压力控制，而由于简化计算经常由竖向筋控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按地下工程防水技术规范第4.1.6条规定：迎水面保护层应大于50mm，且在保护层内按混凝土结构设计规范第9.2.4条规定增设双向钢筋网片。在这种情况下，很多设计人员在进行外墙裂缝验算时有效截面高度仍按保护层50mm计算，笔者认为是不妥当的。当采取了双向钢筋网片后，计算保护层厚度至少可按30mm来取值，这对节省墙体配筋效果相当明显。b). 剪力墙按规范应设置边缘构件，一.二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按高层建筑混凝土结构技术规程第7.2.17条设置构造边缘构件。本节仅就构造边缘构件的配筋作一点讨论。笔者认为首先要区分剪力墙的受力特性及类别，即：普通剪力墙（长墙），短肢剪力墙，小墙肢和一个方向长肢墙而另一方向属短肢墙来区别对待配筋。对于普通剪力墙，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0.7，一般部位0.5。对于短肢剪力墙，应按高规第7.1.2条控制配筋率加强区1.2，一般部位1.0；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按高规控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2，一般部位1.0；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往就按长肢墙进行暗柱配筋，笔者认为这并不妥当，建议有两种方法。其一，计算中另一方向短肢不进人刚度，则配筋可不考虑该方向短肢影响；其二，计算中短肢进人刚度，则配筋中应考虑该方向短肢的不利影响。建议该短肢配筋率加强区1.0，一般部位0.8。c). 剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，在地震作用下弯矩、剪力很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。笔者建议，连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用砖或其他轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加一根梁，两根梁之间用砖填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。d). 目前，各设计院在剪力墙的楼层处均设置暗梁，而对暗梁的作用及配筋亦各有理解。笔者认为对于框架-剪力墙结构，如剪力墙周边仅有柱而无梁时，则设置暗梁，并且要求剪力墙两端是明柱，这是因为周边有梁柱的剪力墙，抗震性能要比一般剪力墙要好。剪力墙结构则没有这方面的要求，在墙板交接处设置暗梁对加强墙体整体性作用还是有的，但究竟有多大则无从确定。因此笔者认为，就目前而言，在楼层位置设置暗梁是可行的，但没有必要设置太大断面及配筋，建议底部加强区断面可取墙厚x300，配筋上下各216，一般部位断面可取墙厚x250，配筋上下各214即可。总之，小高层设计时如何把握好合理性，经济性至关重要。在规范允许范围内，合理把握关键部位及次要构件，什么地方应加强，什么地方可以放松，对于整个建筑物保证安全及降低造价影响巨大，这也是我们在今后的设计中要不断提高及改进斜坡屋面的设计构造 简介： 斜坡屋面结构，首先应选用合理的结构方案，在结构设计时，应建立合理的结构模型，尤其是在采用结构软件设计时，荷载输入时一定要输入倾斜构件沿水平或垂直方向的荷载分布集度，而并不是倾斜构件沿斜长方向的荷载分布（单位面积、单位长度内的荷载）。关键字：斜坡屋面 荷载集度 构造钢筋 分隔缝 一、引言由于我国经济的不断发展，人民的生活水平的提高，因此，对生活环境的要求也越来越高，人们对方盒子建筑早已厌烦了，因此越来越的造型优美的别墅建筑也如也后春笋般地出现了。甚至普通住宅楼也方盒子变成了斜坡屋面、造型女儿墙啦。但对于斜构件的设计及构造做法，规范、手册里所提较少，且根据常用结构分析计算软件系列软件所提供的资料来看，该软件对这部分的处理，是需要设计人员自行处理的，所以，作为一个结构设计人员，搞好这部分的设计、构造，也是非常重要的。二、结构方案坡屋面的做法一般有两种，一是顶部直接做成斜板，该斜板兼作屋面板（此方案后面简称方案一）；二是先做一层水平板做屋面板，倾斜部分按造屋面造型做（此方案后面简称方案二）。这两种方案，前者结构造价相对低，但屋面保温、隔热及防水做法较为麻烦。后一种结构造价相对较高，但屋面防水、保温隔热便于施工；同时砖混结构在地震区结构层数达到规范规定的上限、总高度也将超过规范的规定时，可采用此方案，但超出屋面部分的面积不得超过顶层的30%，且高度不应太高。在框架结构中，这两种结构方案，均可以在斜坡的最低点处设置水平框架梁（方案一该处无屋面板，方案二有屋面板），然后采用梁托小柱支承倾斜部分。在柱网尺寸不太大的时候，方案一可不设置水平框架梁，但对框架柱的设计应充分考虑三角拱结构对框架柱顶产生的水平推力。三、斜坡屋面构件的设计计算设计计算包括抗震验算和静力计算两部分。这里先说抗震验算。结构方案采用方案一时，抗震验算时顶层层高可取顶层倾斜屋面顶点高度的2/3作为该层的结构高度；结构方案采用方案二时，抗震验算时作为屋面造型部分的仅以屋面荷载作用在顶层屋面板处，不单独作为一个质点考虑。接下来在说说静力计算问题。这里以四边简支的单向板为例来讨论倾斜构件的荷载特点。对于一个倾斜构件，其荷载g+q为沿斜向板长每延一米的屋面自重（包括防水层、找平层、保温层、结构板自重、板底抹灰、吊顶等）和使用活荷载的设计值。为计算斜板的内力，应将g+q分解为垂直与板面和平行于板面的两个分量（如图所示），以其中垂直于板面的荷载分量g+q=（g+q）COS为荷载，可求得斜板跨中最大弯矩为：式中：L斜板斜向的实际计算跨度；L斜板斜向计算长度的水平投影长度，L=LCOSg+q作用于斜板上的计算荷载沿水平方向的荷载集度，;斜板的倾角。对于的理解由附图可以看得比较清楚，即沿水平方向取出单位长一段，则作用于此段内的实际竖向荷载总和应为。其中为水平投影长度为1的斜向板长，可见g+q即为在单位1水平投影长度范围内作用于斜板上的荷载值。由于系列软件中，对斜屋面可以通过定义节点高度、梁的左右节点标高、层简斜撑等来完成倾斜构件、楼层的定义，从而建出与工程实际一致的结构模型来，但根据系列软件所提供的资料来分析，该软件提供的荷载类型中仅有倾斜构件沿水平或垂直方向的分布集度简图（如右附图所示）；因此，要求用户输入的倾斜构件的荷载是倾斜构件沿水平或垂直方向的分布集度，并不是倾斜构件沿斜长方向的荷载分布（单位面积、单位长度内的荷载）。事实上，许多设计者并未这样做，仅仅输入了倾斜构件沿斜长方向的荷载分布（单位面积、单位长度内的荷载），这就导致了程序算出来的倾斜构件的配筋结果偏小，给结构带来隐患。在设计过程中，本人曾在设计倾斜屋面的过程中发现：采取升、降节点办法，使模型变成坡形，其计算出来的弯矩、配筋等与不降的结果一样。所以，结构人员在设计倾斜构件时，应特别注意这个问题。四、倾斜构件的构造要求、钢筋板的钢筋的构造由于倾斜构件，尤其是屋面板，我们通常是双向双层配筋的，这样做虽偏于安全，可也实在浪费。事实上，倾斜板也可按水平板一样构造，只不过负弯矩筋的长度应按规范规定、按板的斜长计算。对于跨度较小的折板，其构造可按下附图构造：板厚；荷载可按，计算跨度可按计算。 对于跨度较大的板，转折处应加设梁，其构造可按下附图构造：板厚；荷载可按，计算跨度可按计算。、防止开裂的构造当屋面板跨度很大，屋面现浇板长度又大时，应适当考虑加设抵抗温度收缩的钢筋，或按如下方式加强构造：、顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋；、屋面保温(隔热)层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝，分隔缝间距不宜大于6m，并与女儿墙隔开，其缝宽不小于30mm； 、在屋盖的适当部位设置分割缝，间距不宜大于（附图）； 、当现浇混凝土挑檐或坡屋顶长度大于时，宜沿纵向设置分隔缝或沿坡顶脊部设置分割缝，缝宽不小于，缝内应用防水弹性材料嵌（附图）； 、当房屋进深较大时，应沿女儿墙内侧的现浇板处设置局部分隔缝，缝宽不小于，缝内应用防水弹性材料嵌缝（附图）； 、在混凝土屋面板与墙体圈梁间设置滑动层。滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等：对于较长纵墙，可只在其两端的23个开间内设置，对于横墙可只在其两端各/4范围内设置(为横墙长度)； 、砌体结构中斜山墙的构造在砖混结构中还应注意对砌体斜山墙的构造要求。通常情况下要求屋面板支承在墙体上处应设置抗扭圈梁（拉梁），且在该圈梁（拉梁）对应位置加设垂直于该梁的水平拉梁，山墙斜三角部分构造要求，可参考下图构造做法加强。4、关于保温、隔热的处理在北方地区，保温隔热须当特别注意，采用方案一时，保温材料一定要采用块材，而不宜采用颗粒现场制作的，那样很容易造成保温厚度不均匀。极易发生冷桥的外露钢筋混凝土构件，应作保温处理。四、结束语斜坡屋面结构，首先应选用合理的结构方案，在结构设计时，应建立合理的结构模型，尤其是在采用结构软件设计时，荷载输入时一定要输入倾斜构件沿水平或垂直方向的荷载分布集度，而并不是倾斜构件沿斜长方向的荷载分布（单位面积、单位长度内的荷载）。高层建筑短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计探讨 作者：白雪锋 董昆勇 梁超简介： 在众多短肢剪力墙结构与异形柱框架的试验资料与工程实践基础上，论述了这两种结构形式的受力特点，并分析了各自的结构计算、构造的相关问题。关键字：高层 剪力墙 异形柱 相关站中站： 高层结构资料汇集 随着人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，受到了建筑师的肯定，更得到了住户与房开商的欢迎，为此，本文对这两种新的高层住宅结构型式的受力特点、结构分析及构造要求进行阐述。1 短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。这种结构型式的特点是：结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾；墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置；能灵活布置，可选择的方案较多，楼盖方案简单；连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽；根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法，前者如建研院的TBSA、TAT，广东省建筑设计院的广厦CAD的SS模块，后者如建研院的TBSSAP、SATWE，清华大学的TUS，广东省建院的SSW等。其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况，精度较高。虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广，但对墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆-墙组元程序进行校核。在进行以上分析后，按高层建筑结构设计与施工规范进行截面与构造设计，相对于异形柱结构，短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟，但这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方面。(1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防；(2)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率；(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢；(4)各墙肢分布要尽量均匀，使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心；(5)高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%-80%来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。2 异形柱结构异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4，相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。这种结构的特点是：由于截面的这种特殊性，使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异；对于长柱（H/h4）可以不考虑剪切变形的影响，控制轴压比较小时，受力明确，变形能力较好。而对短柱（H/h4），剪切变形占有相当比例，构件变形能力下降。异形柱通常在短柱范围，且属薄壁构件，即使发生延性的弯曲形破坏，也因截面曲率M/EI或cu/(cu为砼的极限压应变，为截面受压区高度)较小，使弯曲变形性能有限，延性较差；异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；特别是异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。由国内外大量的试验资料和理论分析2，异形柱的破坏形态为：弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等，影响其破坏形态的因素有：荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比（剪跨比），配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。目前，异形柱结构设计还没有统一的国家规范，仅有两部地方性法规，即广东省标准DBJ/T15-15-95和天津市标准DB29-16-98可供参考。在进行异形柱结构设计时，除满足高规中对结构布置要求外，还应注意几个方面的问题：(1)异形框架的计算由于其截面的特殊性，在柱截面对称轴内受水平力作用时，弹性分析计算其翘曲应力很小，此时如同承受水平力的偏压构件，仍可按平截面假定分析，按砼设计规范计算，特别是在框剪，框筒结构中，对6度及其以下烈度区的、类场地，框架柱只承担水平风载的一小部分，如按一般偏压柱计算，误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大，且水平力作用在非主轴方向，则翘曲应力不容忽视，按平截面假定误差较大，则应对异形柱框架结构进行有限元分析，决定内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时，宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。现在有一些软件没有异形柱截面形式，如要用它进行计算，要先进行等刚度等面积换算成矩形柱，进行整体分析，得到双向内力后再进行异形柱的截面设计，其工作量相当大，且截面设计的可靠性不高。目前，国内可直接进行异形柱截面内力计算和截面设计的软件有建研院的TAT、SATWE程序，广东省建院的SS、SSW程序以及天津大学的钢筋砼异形柱结构配筋计算程序CRSC。这些程序均用数值积分法进行正截面配筋设计，准确性较高，经过大量工程校算，能有效地满足结构安全性要求。(2)轴压比控制对框架结构，框-剪结构，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用，且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由试验结构分析3，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要，特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合，剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝，产生腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些导致异形柱脆性明显，使异形柱的延性普遍低于矩形柱，因而对异形柱的轴压比要严格控制。在广东规程中，其轴压比按砼设计规范中的要求减少0.05，但其适用高度较低，一般为35 m。当高层建筑的高度进一步加大时，其水平力的影响会愈来愈显著，对结构的延性要求也愈高。由天津大学土木系对异形柱延性资料可知，影响异形柱延性的因素比普通柱要复杂，且不同的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平侧移下，其延性性能也有较大差异，因而，轴压比控制应参考天津规程。但天津规程的控制过于繁锁，在结构计算中，柱的纵筋与箍面的直径还没有设定，因而箍筋间距与纵筋直径的比值还无法确定。为在实际工作中便于使用，可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的。(3)配筋构造在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设214的构造纵筋，箍筋同柱，这样可限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪，也可约束砼变形，增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下，箍筋直径大，其延性指标好，因而箍筋且用8、10，其间距可比普通柱箍筋间距小。总之，短肢剪力墙结构与异形柱框架结构有着较大的市场需求，在设计中根据其受力的特点，充分了解其破坏的各种机理，选用合理的结构形式，正确掌握计算机分析方法和截面配筋，其结构才能有可靠的安全保证。浅谈PKPM在小高层住宅中的应用 简介： 本文根据高层建筑钢筋混凝土结构技术规程JGJ3-2002（以下简称高规）中的相关规定，结合工程实际对在PKPM中如何实现短肢剪力墙的输入及其计算结果进行分析。关键字：PKPM SATWE 短肢剪力墙 小高层 1、前言 目前，对于1216层的小高层建筑，采用既可以保证结构的刚度、位移，又可以使室内空间方正合理的短肢剪力墙结构得以普遍应用。短肢剪力墙的受力、变形特征，类似以框剪结构，它比框架结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别也比框剪结构小，传给基础的荷载更均匀、合理。它的结构布置方式灵活，墙肢可长可短，由于这种结构体系、结构布置不太规则，构件形式较多，因此一般均采用空间有限元分析软件SATWE计算。本文根据高层建筑钢筋混凝土结构技术规程JGJ3-2002（以下简称高规）中的相关规定，结合工程实际对在PKPM中如何实现短肢剪力墙的输入及其计算结果进行分析。2、短肢剪力墙的布置根据高规7.1.1条要求短肢剪力墙布置应遵循以下原则：（1）、将一般剪力墙布置在建筑四角处，短肢剪力墙应双向均匀对称布置，尽量避免单向有墙的布置形式。（2）、短肢剪力墙的数量应适中，布置不宜太密，应满足结构所需的竖向承载力及抗侧力要求。（3）、短肢剪力墙平面布置应尽量对齐，竖向布置应上下连续，避免刚度突变。3、在PKPM中应注意的问题（以PKPM版本为2004年11月版为例）（1）、剪力墙在PMCAD中的输入一般来说，我们建议：若剪力墙洞口比较大，即洞口形成的高跨比不小于5时，洞口之间部分以弯曲变形为主，则应在洞口两端各增加节点按连梁方式输入；若剪力墙洞口不大，即洞口形成的高跨比小于5时，洞口之间部分以剪切变形为主，则应按剪力墙开洞方式输入。（2）、高规将短肢剪力墙定义为墙肢高度与厚度之比为58的剪力墙，同时，高规7.2.5条规定不宜采用墙肢高度与厚度之比小于5的剪力墙；对墙肢高度与厚度之比不大于3的墙，应按柱的要求进行设计。因此，在PMCAD中，我们应尽量避免采用墙肢高厚比在35之间的剪力墙，当采用墙肢高厚比不大于3的剪力墙时，则应按柱的形式输入。（3）、在SATWE前处理中，对于“结构体系”是应设定为“短肢剪力墙结构”还是设定为“剪力墙结构”，一般应需要进行一遍计算后查看SATWE后处理中的“框架柱倾覆弯矩及0.2Q0调整系数”（WV02Q.OUT）中的短肢墙部分承担的地震倾覆力矩。若其不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%，则应将“结构体系”设定为“短肢剪力墙结构”，这也是判定短肢剪力墙结构的上限。超过此上限说明短肢剪力墙占的比例太大，这种结构是不允许的，应减少短肢墙数量。若短肢墙部分承担的地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩的比例很小（笔者认为小于15），则应将“结构体系”设定为“剪力墙结构”，结构中不用区分短肢剪力墙还是一般剪力墙，一律按剪力墙处理。将“结构体系”设置为“短肢剪力墙结构”后，程序自动将其中的短肢剪力墙，即墙肢高度和宽度之比不大于8的剪力墙的抗震等级提高一级，用提高后的抗震等级进行短肢剪力墙墙肢的轴压比控制和剪力设计值放大。（4）、SATWE中对短肢剪力墙的判断是单肢认定，它对于有长肢翼缘的T形、L形等剪力墙的短肢部分仍认为是短肢剪力墙，这是不对的，因此我们应在SATWE前处理的“特殊构件补充定义”中将这种假短肢剪力墙的抗震等级单独定义。但即使这样，在计算短肢剪力墙承担的地震倾覆力矩中仍然包括了这些假短肢墙的弯矩。4、工程实例劳伦斯小高层住宅工程总建筑面积8000m2，地上12层，地下1层，房屋总高度35.4m。本工程建筑结构的安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，结构抗震等级为三级，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地土类别为类，地面粗糙度类别为B类，基本风压值取0.40KN/m2。下图为本工程的剪力墙结构布置图。5、计算结果分析（1）、剪重比的控制控制剪重比，是要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于90%时，可以认为地震作用满足规范要求，此时，再考察结构的剪重比是否合适，否则应修改结构布置、增加结构刚度，使计算的剪重比能自然满足规范要求。有效质量系数与振型个数有关，如果有效质量系数不满足90%，则可以通过增加振型数来满足。本工程平面及竖向均比较规则，在SATWE中设计时选取了15个振型进行计算，在WZQ.OUT结果文件中查看X、Y向有效质量系数及楼层最小剪重比如下：X 方向的有效质量系数: 92.71%Y 方向的有效质量系数: 90.59%X向楼层最小剪重比： 1.88%Y向楼层最小剪重比： 2.24%两个方向有效质量系数均超过90%，说明计算振型数够了。两个方向的楼层最小剪重比均满足抗震规范第5.2.5条要求的楼层最小剪重比1.60%。（2）、周期比的控制验算周期比的目的，主要是为了控制结构在罕遇大震下的扭转效应。如同位移比的控制一样，周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。所以一旦出现周期比不满足要求的情况，一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。一句话，周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性。本工程WZQ.OUT文件中自振周期结果如下： 振型号 周期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数1 1.1708 0.03 0.95 ( 0.95+0.00 ) 0.052 0.9766 90.02 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.003 0.7856 179.88 0.10 ( 0.06+0.04 ) 0.904 0.3288 0.01 0.98 ( 0.97+0.00 ) 0.025 0.2431 90.01 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.006 0.1983 89.91 0.11 ( 0.04+0.07 ) 0.897 0.1649 0.05 0.96 ( 0.96+0.00 ) 0.048 0.1347 90.10 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.009 0.1339 179.75 0.71 ( 0.68+0.02 ) 0.2910 0.1277 0.37 0.55 ( 0.53+0.01 ) 0.4511 0.1180 0.07 0.61 ( 0.58+0.03 ) 0.3912 0.1081 90.03 1.00 ( 0.02+0.98 ) 0.0013 0.0944 0.18 0.65 ( 0.59+0.06 ) 0.3514 0.0927 89.98 0.29 ( 0.03+0.27