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1、短肢剪力墙结构分析设计全攻略 2006-10-16 14:21:40 | 作者: CAT : | | 1 短肢剪力墙的特点及其与异形柱的区别对于1216层的小高层建筑结构，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。所以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。但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，则传基础荷载更均匀、合理。1）短肢墙与异形柱的区别截面尺寸：柱：H/B 3；（单肢）异形柱：H/B 5；（一般柱肢数两肢）短肢剪力墙：5 H/B 8。（不限）当有大于两肢的短肢墙或异形柱时，尽管各肢的长宽
2、比符合要求，也宜按墙输入、设计。2 短肢剪力墙结构的界定方法规程相关规定：高规第7.1.2条规定了高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并且应符合一系列规定。第7.1.3条规定了B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，不应采用第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙结构的定义：（1）短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为58的剪力墙；（2）高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构；（3）短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短
3、肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。短肢剪力墙结构的必要条件：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的 50%。短肢剪力墙结构的下限：当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的 15% 40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定，用户可以灵活掌握。B级高度高层建筑和 9度抗震设计的 A级高度高层建筑，即使置筒体，也不能采用。其最大适用高度比高规表4.2.2-1中剪力墙结构的规定值适当降低，且7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m。如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成短
4、肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。短肢剪力墙结构，其首先应是全剪力墙结构。短肢剪力墙结构中，应有足够的长肢剪力墙。如果把短肢墙看成异形柱，则短肢剪力墙结构可以认为呈框剪结构的变形特征。当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后，才能在软件“总信息”参数的结构体系中，定义结构为“短肢剪力墙结构”。当采用壳元模型时，应加细单元的划分。（宜把默认的2改为1）短肢剪力墙结构有时用薄壁杆元（TAT）可能更合适。因短肢墙的模型更符合薄壁杆元模型，采用壳元则有单元划分不细的问题。3 短肢剪力墙结构的设计短肢墙与异形柱的设计区别：异形柱：轴压比（按框架柱）、刚度（梁考虑刚域）、配筋（双偏压）、构造（按异形柱规程
5、）。短肢墙：轴压比（按剪力墙）、刚度（墙输入、采用壳元或薄壁杆元）、配筋（按剪力墙）、构造（按高规的短肢墙构造）。弱短肢剪力墙（截面高厚之比小于5的墙肢）：高规7.2.5条文规定了不宜采用墙肢截面高度与厚度之比小于为5的剪力墙；当其小于5时，其在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一级（9度）、一级（7、8度）、二级、三级时分别不宜大于0.3、0.4、0.5和0.6。短墙（截面高度之比不大于3的墙肢） ：高规7.2.5条文和抗震规范6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度之比不大于3时，应按柱的要求进行设计，底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%，其它部位不应小于1.
6、0%，箍筋应沿全高加密。总结短肢剪力墙结构的抗震加强抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比高规4.8.2规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用。抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1。抗震设计时，除底部加强部位应按高规7.2.10条调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。短肢剪力墙截
7、面厚度不应小于200mm。7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。高规7.2.1条文规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25。4 短肢剪力墙结构与转换层结构的混合设计讨论混合的结构类型，给设计来混淆，虽然不提倡，但是实际工程确实不时遇到。典型案例：下部是转换层结构，上部是短肢剪力墙结构。该结构类型的判断基于以下方面：短肢墙被下部托梁抬起，上下不连续，结构整体变形特征不符合短肢剪力墙（框剪）结构的形式。控制短肢剪力墙结构的倾覆弯矩失去依据，因为要求短肢墙上下连续，且下部短肢墙所占倾覆弯矩小于50%，此时所要求的“
8、下部”已经失去。在加强区，“复杂高层结构”的设计要比“短肢剪力墙”结构严得多。结构的薄弱部位也是在底部转换层区，所以这类结构应该按“复杂高层结构”来设计。转换层上部剪力墙应按框支剪力墙结构的要求，设置加强钢筋。对于非加强区部位的短肢墙设计，可以参考“短肢剪力墙结构”的要求，适当加强构造。当然，也可以按短肢剪力墙结构设计的要求设计。总结：下部转换层上部短肢剪力墙结构，其加强区应按框支剪力墙结构的要求设计。非加强区没有特殊要求也可以按复杂高层设计，有特殊要求，可以按短肢剪力墙结构设计加强。结构的位移控制、转换层强制薄弱层、转换梁、框支柱、配筋构造等等，均应按“复杂高层结构”控制、设计。 剪力墙边缘
9、构件设计及配筋控制 2006-10-16 14:20:56 | 作者: CAT : | | 1 剪力墙边缘构件的设置要求高规的7.2.15条规定：抗震设计时，一、二级剪力墙结构底部加强部位及以上一层的墙肢设置约束边缘构件，一、二级剪力墙的其它部位以及三、四级和非抗震设计的剪力墙墙肢均应设置构造边缘构件。对于这两类边缘构件，程序都可以通过自动搜索确定。边缘构件的一些特征尺寸、主筋面积、箍筋面积或者配箍率，用户都可以在边缘构件简图中看到。新规范程序对于剪力墙配筋结果的表示提供两张图，一张是配筋简图中对于各个直线剪力墙段的配筋结果，另一张是边缘构件配筋结果。值得注意的是：直线剪力墙段的暗柱主筋给出的
10、是计算值，如果计算值小于零则取零，并不考虑构造要求；而边缘构件简图中的配筋结果则同时考虑了钢筋计算值和构造值，也即二者当中取大。简言之，剪力墙的配筋结果以边缘构件简图为准，直线剪力墙段的配筋图仅供校核之用。2 程序计算中存在的问题 剪力墙配筋存在的问题由于一般采取直线段配筋模式，所以产生以下问题:对超长直线段墙，采用平截面假定配筋，截面刚度估计偏大，配筋偏小。尤其是地下室外墙的配筋问题。而把长墙分段配筋也是没有依据的。对有面外墙相连的直线段墙，没有考虑面外墙的翼缘作用，如果考虑翼缘作用，则配筋将减少。对弧墙的配筋，目前没有好的办法。当有边框柱与墙相连时，没有考虑边框柱与墙的共同工作，使得边框柱
11、和与之相连的剪力墙配筋都偏大。边缘构件配筋存在的问题L形边缘构件的配筋，是两个墙肢配筋的叠加，这样L形边缘构件的配筋将偏大。带边框柱的边缘构件配筋，是柱配筋与墙配筋的叠加，则这样的边缘构件配筋也偏大。弧墙的边缘构件配筋，有时生成得不对，要注意察看、复核。超长墙产生的边缘构件，由于受到配筋合理性的影响，也需要复核。对于多肢斜交墙肢的端部，是多个墙肢配筋的叠加，造成这个边缘构件配筋很大，须注意。3 剪力墙边缘构件的设计加强区约束边缘构件剪力墙加强区及约束边缘构件的确定：加强区按要求取1/81/10的结构总高度，并不小于2层。在加强区及以上一层为约束边缘构件。加强区的设计调整系数与非加强区不同。地下
12、室程序自动认为是加强区，也可用人工指定加强区的起算层号的手段来指定地下室为非加强区。有地下室时，程序自动扣除地下室的高度计算加强区。边缘构件设计注意事项当两个边缘构件靠的很近时，程序会自动考虑合并。边框柱作为剪力墙的一部分与墙共同工作，边框柱按柱配筋作为参考。边缘构件的配筋，尤其是L形端部，按分段直线段配筋有时过大，可以考虑钢筋的共用，如考虑翼缘的作用，两个方向的配筋可以取大值，至少可以减去中间部分的钢筋面积。边缘构件中的箍筋按构造要求配置，尤其是一、二级抗震等级的边缘构件。 结构总体参数控制意义、方法、及注意事项 2006-06-06 15:40:16 | 作者: CAT : | | 1 刚
13、度比的控制 A 控制意义： 新规范要求结构各层之间的刚度比，并根据刚度比对地震力进行放大，。 新规范对结构的层刚度有明确的要求，在判断楼层是否为薄弱层、地下室是否能作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等等，都要求有层刚度作为依据， 直观的来说,层刚度比的概念用来体现结构整体的上下匀称度. B 规范条文： 新抗震规范附录E2.1规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。 新高规的4.4.3条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值的80%。 新高规的5.3.7条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，
14、地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。 新高规的10.2.6条规定，底部大空间剪力墙结构，转换层上部结构与下部结构的侧向刚度，应符合高规附录D的规定。 E.0.1底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构，可近似采用转换层上、下层结构等效刚度比表示转换层上、下层结构刚度的变化，非抗震设计时不应大于3，抗震设计时不应大于2。 E.0.2底部为25层大空间的部分框支剪力墙结构，其转换层下部框加-剪力墙结构的等效侧向刚度与相同或相近高度的上部剪力墙结构的等效侧向刚度比e宜接近1，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大于1.3。 C 计算方法及程序实现： 楼层剪切刚度 单层加单位
15、力的楼层剪弯刚度 楼层平均剪力与平均层间位移比值的层刚度 只要计算地震作用，一般应选择第 3 种层刚度算法 不计算地震作用，对于多层结构可以选择剪切层刚度算法，高层结构可以选择剪弯层刚度 不计算地震作用，对于有斜支撑的钢结构可以选择剪弯层刚度算法 D 注意事项: 转换层结构按照“高规”要求计算转换层上下几层的层刚度比，一般取转换层上下等高的层数计算。 层刚度作为该层是否为薄弱层的重要指标之一，对结构的薄弱层，规范要求其地震剪力放大1.15，这里程序将由用户自行控制。 当采用第3种层刚度的计算方式时，如果结构平面中的洞口较多，这样会造成楼层平均位移的计算误差增加，此时应选择“强制刚性楼板假定”来
16、计算层刚度。选择剪切、剪弯层刚度时，程序默认楼层为刚性楼板。 2 周期比的控制 A 控制意义： 周期比-第一扭转周期与第一侧振周期的比值 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 验算周期比的目的，主要为控制结构在罕遇大震下的扭转效应。 B 规范条文 高层规程第4.3.5条，
17、要求：结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85 抗归中没有明确提出该概念，所以多层时该控制指标可以适当放松，但一般不大于1.0。 C 计算方法及程序实现 程序计算出每个振型的侧振成份和扭振成份，通过平动系数和扭转系数可以明确地区分振型的特征。 周期最长的扭振振型对应的就是第一扭振周期Tt，周期最长的侧振振型对应的就是第一侧振周期T1（注意：在某些情况下，还要结合主振型信息来进行判断）。知道了Tt和T1，即可验证其比值是否满足规范 D 注意事项 复杂结构的周
18、期比控制 多塔结构周期比：对于多塔楼结构，不能直接按上面的方法验算。如果上部没有连接，应该各个塔楼分别计算并分别验算，如果上部有连接，验算方法尚不清楚。 体育场馆、空旷结构和特殊的工业建筑，没有特殊要求的，一般不需要控制周期比。 当高层建筑楼层开洞口较复杂，或为错层结构时，结构往往会产生局部振动，此时应选择“强制刚性楼板假定”来计算结构的周期比。以过滤局部振动产生的周期 3 位移比的控制 A 控制意义： 位移比-是指楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角与本楼层平均值的比 位移比的大小反映了结构的扭转效应，同周期比的概念一样都是为了控制建筑的扭转效应提出的控制参数。（在高归4.3.5条中位移比
19、和周期比是同时提出的） B 规范条文 抗规第3.4.3.1条规定：平面不规则而竖向规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型，并应符合下列要求：1)扭转不规则时，应计及扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍； 新高规的4.3.5条规定，在考虑质量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角，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。 C 计算方法及程序实现 程序中对
20、每一层都计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值，用户可以一目了然地判断是否满足规范。 且注意位移比的限值是根据刚性楼板假定的条件下确定的，其平均位移的计算方法，也基于“刚性楼板假定”。 控制位移比的计算模型： 按照规范要求的定义，位移比表示为“最大位移/平均位移”，而平均位移表示为“（最大位移+最小位移）/2”，其中的关键是“最小位移”，当楼层中产生0位移节点，则最小位移一定为0，从而造成平均位移为最大位移的一半，位移比为2。则失去了位移比这个结构特征参数的参考意义，所以计算位移比时，如果楼层中产生“弹性节点”，应选择“强制刚性楼板假定”。 规范要求：
21、高规4.3.5条，应在质量偶然偏心的条件下，考察结构楼层位移比的情况。 层间位移角：程序采用“最大柱（墙）间位移角”作为楼层的层间位移角，此时可以“不考虑偶然偏心”的计算条件。 D 注意事项 复杂结构的位移控制 复杂结构，如坡屋顶层、体育馆、看台、工业建筑等，这些结构或者柱、墙不在同一标高，或者本层根本没有楼板，此时如果采用“强制刚性楼板假定”，结构分析严重失真，位移比也没有意义。所以这类结构可以通过位移的“详细输出”或观察结构的变形示意图，来考察结构的扭转效应。 对于错层结构或带有夹层的结构，这类结构总是伴有大量的越层柱，当选择“强制刚性楼板假定”后，越层柱将受到楼层的约束，如果越层柱很多，
22、计算失真。 总之，结构位移特征的计算模型之合理性，应根据结构的实际出发，对复杂结构应采用多种手段。 最后修改由 Admin, 于 2006-06-06 15:42:55浅谈PKPM在小高层住宅中的应用 2006-05-07 23:05:46 | 作者: CAT : | | 发布日期：2006-4-8 0:37:55 作者： 出处： 摘要：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。 关键词：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
23、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
24、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
25、。（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%，
26、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
27、、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
28、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
29、: 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
30、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
31、( 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
32、 0.29 ( 0.03+0.27 ) 0.7115 0.0851 0.11 0.47 ( 0.46+0.01 ) 0.53当平动系数大于0.5时，该振型为以平动为主的振型。反之，当扭转系数大于0.5时，该振型为以转动为主的振型。从上面结果中可以查得，结构以扭转为主的第一自振周期T30.7856s，以平动为主的第一自振周期T11.1708s，T3/T10.6710.9，满足高规第4.3.5条的规定。（3）、位移比的控制位移比的大小反映了结构的扭转效应。计算位移比时，如果楼层中产生“弹性节点”，应选择“强制刚性楼板假定”。在SATWE后处理中查看本工程结构位移文件WDISP.OUT，结果如下：a
33、）、最大值层间位移角X方向最大值层间位移角: 1/2161.Y方向最大值层间位移角: 1/2495.满足高规4.6.3条最大值层间位移角1/1000的规定。b）、最大位移与层平均位移的比值、最大层间位移与平均层间位移的比值X方向最大位移与层平均位移的比值: 1.12X方向最大层间位移与平均层间位移的比值： 1.18Y方向最大位移与层平均位移的比值: 1.06Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值： 1.18满足高规4.3.5条最大位移层间位移和与层平均值的比值A级高度高层建筑不宜大于1.2，不应大于1.5的规定。（4）、刚度比的控制按高规7.1.2条规定，抗震设计的一般剪力墙承受的第一振型底部
34、地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%。本工程底部短肢墙地震倾覆弯矩百分比如下：短肢墙倾覆弯矩 墙倾覆弯矩 短肢墙倾覆弯矩百分比3层 X向地震: 24633.7 36285.8 40.44%3层 Y向地震: 20095.4 55785.2 26.48%2层 X向地震: 27257.6 41347.7 39.73%2层 Y向地震: 22330.8 62988.2 26.17%1层 X向地震: 29733.9 50949.3 36.85%1层 Y向地震: 25940.5 70792.5 26.82%很明显，本工程短肢墙倾覆承受的底部地震倾覆弯矩均小于总底部地震倾覆弯矩的50%。6、总结
35、本文主要以剪力墙结构中的落地短肢剪力墙为例，介绍了在SATWE软件中应注意的问题以及对设计结果进行分析。另外针对下部为转换层上部短肢剪力墙结构，则要求其加强区应按框支剪力墙结构的要求设计。非加强区没有特殊要求也可以按复杂高层设计，有特殊要求，可以按短肢剪力墙结构设计加强。结构的位移控制、转换层强制薄弱层、转换梁、框支柱、配筋构造等等，均应按“复杂高层结构”控制、设计。对于PKPM中的TAT软件，它采用的是三维空间模型，对剪力墙采用薄壁柱的原理计算，对梁柱采用空间杆系原理计算，当连梁跨高比大于4时，采用这种模型计算误差很小，但实际工程往往并非如此，因此短肢剪力墙一般采用SATWE计算。综上所述，
36、对于一个结构设计者来说，首先应对其设计计算的软件功能有切实的了解，其次应选取符合结构实际工作情况的计算模型及符合现行规范要求的计算方法，最后还应对计算结果进行正确的判别，确认其合理有效后方可在设计中应用。参考文献：1 JGJ3-2002 高层建筑钢筋混凝土结构技术规程2 GB50011-2001 建筑抗震设计规范3 陈岱林等 多层及高层结构CAD软件高级应用作者简介：柳波，男，1979年5月出生，2000年毕业于湖南大学土木工程系建筑工程专业，国家一级注册结构师，现在河南省机电设计院从事结构设计工作。 剪力墙的设计 2006-01-16 09:55:35 | 作者: CAT : | | 一.剪
37、力墙设计中的基本概念 1剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其长度与 厚度的比值，当比值小于或等于4时可按柱设计，当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱，按 双向受压构件设计。 2剪力墙结构中，墙是一平面构件，它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外，还承担竖向压力；在轴力 ，弯矩，剪力的复合状态下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下 剪力墙除需满足刚度强度要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的 要求：墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此注意尽量将剪力墙设计成延性
38、弯曲型。 3实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙：整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整 体墙受力如同竖向悬臂，当剪力墙墙肢较长时，在力作用下法向应力呈线性分布，破坏形态似偏心受压柱，配 筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端；为防止剪切破坏，提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加 大配筋率；为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长，以防止截面应力相差过大。 联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙，但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多，墙肢单独作用显著，连梁中 部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。 壁式框架：当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢，构件形成两端带有刚域的变截面杆件，在 内
39、力作用下许多墙肢将出现反弯点，墙已类似框架的受力特点，因此计算和构造应按近似框架结构考虑。 综上所述，设计剪力墙时，应根据各型墙体的特点，不同的受力特征，墙体内力分布状态并结合其破坏形 态，合理地考虑设计配筋和构造措施。 4墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进 行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪 力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度按以下情况取其小值：即剪力墙之间的间距；门窗洞口之间的翼 缘宽度；墙肢总高度的1/10；剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。 5为了保证墙体的稳定性及便于施工，使墙有
40、较好的承载力和地震作用下耗散能力，规范要求一、二级抗 震墙时墙的厚度应160mm，底部加强区宜200mm，三、四级抗震等级时应140mm，竖向钢筋应尽量配置于约 束边缘。 以上所述的剪力墙设计中的概念问题可能绝大部分设计人员都懂，但实际应用到工程设计中，施工图纸表 达出来的东西有时则存在很大差别，追究原因，许多是与具体的构造处理有关，因此造成墙的截面和配筋差别 大不合理。 二.剪力墙的边缘构造 1结构试验表明矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差；计算分析表明增加墙肢截面两端的 翼缘能显著提高墙的延性；因此在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性，还能防止剪力 墙发生水平
41、剪切滑动提高抗剪能力。从89规范开始在剪力墙中提出了暗柱、端柱、翼墙（柱）、转角墙（柱） ，也就是目前规范中的约束边缘构件或构造边缘构件的抗震措施。 2对规范的不同理解往往产生了五花八门的设计。有人将每一轴线的墙理解为一片墙仅在端墙设暗柱，有 人将凡是拐角或洞口边都设暗柱，而即使是公开发表出版的权威参考书或设计手册对暗柱（翼墙柱）的截面取 值也出现了以下三种不同尺寸，因此造成配筋的差别很大，甚至相同的资料由于出版的时间不同，对规范的理 解也有所不同。 3从2002年开始实施的建筑结构规范，根据结构类型及受力状况，对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘， 按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及
42、加强部位要求分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。 “抗规”GB50011-2001规定抗震墙结构、部分框支抗震墙中落地剪力墙当一、二级抗震时底部加强部位及 相邻的上一层均应按要求设置约束边缘构件；但对于一般抗震墙结构（除部分框支墙外）当满足墙肢轴压比限 值界线值时可按规定设置构造边缘构件。“抗规”未明确框架-剪力墙结构中的剪力墙需设置约束边缘构件时抗 震墙的抗震等级和轴压比界限值；但根据混凝土规范11.7.14条笔者理解框架-剪力墙不受一、二抗震等级限制 ，凡底部加强区及其上一层当不满足轴压比限界时则均应设约束边缘构件。综合分析“抗规”、“砼规”和“ 高规”设计约束边缘构件时，框剪结构、框支结
43、构三剪力墙结构的厚度和配筋问题 1 根据抗震规范6.1.2条规定，8度地震区剪力墙结构的抗震等级至少应为二级；按6.4.1条要求剪力墙底 部加强部位墙厚一、二级抗震等级时不宜小于200mm，且不小于层高的1/16，其他部位不小于160mm，当墙端头 无翼墙或暗柱时不应小于层高的1/12。以上规定目的是为防止因墙体平面外刚度过小，稳定性差，容易在偏心 荷载作用下压屈失稳，但这些规定对于八度地震区的多层及低高层剪力墙结构显得不够合理。例如515层的剪 力墙结构，一般墙肢在重力荷载代表值作用下轴压比都小于0.2，电算结果墙体往往只需要构造配筋，但只因底 部功能要求3.9m层高，墙厚就得240mm,若
44、业主要求室内视野开阔，不设外纵墙，横墙朝外端头不允许带翼墙或 端柱时，当层高354.2m时，则墙厚需要320350mm,显然不合理。所以像这样的特殊情况的低多层建筑不应要 求死扣规范，而通过采用概念设计分析，控制墙肢轴压比，进行墙体截面条件、强度和稳定性验算并在构造上 适当加强暗柱或配筋，保证其整体性连接等措施，是可以使墙厚减小的。 2 墙体的配筋率，目前在“砼规”11.7.11条文强制规定在一、二、三级抗震等级的剪力墙中，竖向和水 平分布筋的最小配筋率均不应小于0.25%;部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率不应小于0.3%;这配筋率比其在 80年代前的配筋率).070.1%要大多了，和国外的
45、配筋率0.10.25%的高者基本接轨，这在高层或者较长的剪力 墙结构中应该是合理的，但对于低矮、短小的剪力墙值得探讨。 墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏，同时起到抵抗温度应力防止 砼出现裂缝，设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加，特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏 感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。 墙的竖向钢筋主要起抗弯作用，目前在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋；但配筋时所取的 配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋，笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中 的钢筋，墙肢的竖向
46、配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距300mm，也应该注意防止 竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度，对抗震不利。 四剪力墙结构的超长问题 1. 混凝土规范9.1.1条规定现浇混凝土剪力墙结构的温度伸缩缝最大间距当在室内或土中时为45m，露天时 为30m;而现浇框架剪力墙或框架核心筒结构的伸缩缝间距可取4555m.规范的这一规定显然与现今建筑的体量越 来越大但功能又要求不设缝发生矛盾；因此目前许多工程中的伸缩缝间距都突破了规范的规定，也造成了设计 人员在设计中遇到超长结构时的胆量越来越大。笔者认为今后当剪力墙结构超长时，应该慎重处理为好，过长 时应该尽量设置温度伸缩缝，宜较严格遵守规范规定的限值，理由如下： 剪力墙结构刚度大，受温差影响大