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篇1
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。
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=(Ix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；
Ix异、Iy异——分别为异形柱截面x、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）是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。
异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。
作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，同时避免高长比小于4（短柱）。控制柱截面轴压比的目的，在于要求柱应具有足够大的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，提高柱的变形能力，满足抗震要求。广东《规程》按建筑抗震设计规范（GBJ11—89）中所规定的柱子轴压比降低0.05取用（按截面的实际面积计算）；天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比、箍筋直径及抗震等级共同确定，其要求比广东《规程》严格，例如，对s/d＝5、4（即箍筋间距s＝100mm，纵筋直径d分别为20mm、25mm的情况），箍筋直径dv＝8mm，抗震等级为三级的L形截面，其轴压比限值分别为0.60，0.65。异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件，柱肢截面的肢厚比（即肢长／肢宽）不大于4。《高规》（JGJ3—91）第5.3.4条，“抗震设计时，小墙肢的截面高度不宜小于3bw”，“一、二级剪力墙的小墙肢，其轴压比不宜大于0.6”。根据上述分析，为便于应用，建议在6度设防区，对于异形柱框架结构，L形截面柱的轴压比不应超过0.6（按截面的实际面积计算，下同），T形截面柱的的轴压比不应超过0.65，十字形截面柱的轴压比不应超过0.8；对于异形柱框架—剪力墙（或核心筒）结构，由于框架是第二道抗震防线，所以框架柱的轴压比限值可放宽到0.65（L形）、0.70（T形）、0.90（＋字形），但对于转换层下的支承柱，其轴压比仍不应超过0.60。
短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽量避免出现短柱。根据高长比不宜小于4，在梁高为600mm的前提下，当标准层层高为3.0m时，异形柱的最大肢长可为600mm；底层层高为4.2m时，肢长可为900mm。
4短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱
在现代高层住宅的地下室和下部几层，由于停车和商业用房需较大空间，就得通过转换层来实现。在短肢剪力墙结构中，一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。
据研究表明［5］，“框支剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变，内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实现；转换层下部的‘框支’结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏。这种结构体系不利于抗震。高烈度区（9度及9度以上）不应采用；8度区可以采用，但应限制转换层设置高度，可考虑不宜超过3层；7度区可适当放宽限制。”因此，建议在6度抗震设防区，短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过5层，避免高位转换。转换层上下的层刚度比γ宜接近1，不宜超过2。转换层位置较高时，宜同时控制转换层下部“框支”结构的等效刚度（即考虑弯曲剪切和轴向变形的综合刚度），使EgJg与EcJc接近。EgJg为剪力墙结构的等效刚度，剪力墙结构高度取框支层的总高度，其平面和层高与转换层上部的剪力墙结构相同；EcJc为转换层下部“框支”结构的等效刚度。研究表明［5］，“控制转换层下部‘框支’结构的等效刚度对于减少转换层附近的层间位移角和内力突变是十分必要的，效果也很显著。”
规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。框支剪力墙结构当转换层位置较高时，如何定义框支柱，涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原理，局部处理的影响只限于局部范围，所以当转换层位置较高（如高位转换）时，除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架结构基本一样，不必按框支柱处理。文献［6］计算了两个28层的结构，一为内筒外框架结构，一为内筒外框支结构，转换层设在18层。计算结果表明，转换层下二层的内力影响很大，下三层的内力误差最大为15%，下五层的内力已比较接近（最大误差小于10%）,下八层的内力已基本一样（最大误差小于5%）。这说明框支柱只需在五层范围内加以考虑，其它层的柱子按普通框架柱处理即可。因此，建议当转换层位置不超过五层时，转换层下的各层柱均按框支柱处理；当转换层位置超过五层时，转换层下相邻的五层柱按框支柱处理，而其它层的柱按普通框架柱处理。由于高位转换对抗震不利，所以结构设计中应尽量避免高位转换。
5短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计
振动台模拟地震试验结果表明［7］，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部的小墙肢，截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。例如，短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近，以减小扭转效应；适当增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度（宜取250mm，对底部的小墙肢根据需要可取用300mm），加强墙肢端部的暗柱配筋，严格控制墙肢截面的轴压比不超过0.6，以提高墙肢的承载力和延性；高层结构中连梁是一个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏；短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免采用“一”字形墙肢；短肢剪力墙底部加强部位的配筋应符合规范要求；等。
参考文献：
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［2］龙卫国．异形柱受力性能及结构设计有关问题探讨［J］．四川建筑，2000,20(2):50-52.
［3］赵玉祥．钢筋混凝土高层建筑设计中若干问题的探讨［J］．建筑结构学报.1998，19(2):12-22.
［4］赵艳静等．钢筋混凝土异形截面双向压弯柱延性性能的理论研究［J］．建筑结构.1999,29(1):16-21.
篇2
剪力墙的特点是外平面承载力小，内平面承载力大，外平面刚度小，内平面刚度大，因此，当剪力墙和外平面方向的梁连接时，会产生墙肢平面外弯矩，因此，在设计过程中，要尽量避免剪力墙的外平面搭接。在进行剪力墙结构设计时，要尽量沿着主轴的方向进行多向布置，尽可能的将不同方向的剪力墙连接在一起，但要防止出现拉通对直的现象;在进行抗震设计时，要尽量保证两个方向的侧向刚度相同，并且剪力墙结构要尽量简单，防止出现单向有墙的情况，同时要尽量保证各个方向的剪力墙分布均匀，从而充分发挥剪力墙结构的工作性能。剪力墙的数量要科学、合理，如果剪力墙比较多，会增加抗侧力的刚度，从而引起震力和重力的增加;如果剪力墙数量比较少，结构的抗侧力则会减小。
3建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
3．1剪力墙平面布置
在进行剪力墙平面布置时，要尽量防止出现单向有墙的情况，剪力墙要沿着主轴及其他方向进行双向、多向布置;剪力墙的抗侧力刚度不能太大，一般情况下，为了充分发挥剪力墙结构的抗侧力刚度和承载力，可以适当的增加剪力墙的间距，从而保证剪力墙结构的抗侧力刚度合适。设计人员可以根据经验公式T=(0．05－0．06)n(其中n为层数)，计算出T值，从而判断剪力墙的数量及侧向刚度。如果计算结果T比搭模计算周期T1大，则可以适当的增加剪力墙的数量;如果计算结果T比搭模计算周期T1小，则说明剪力墙比较多，可以适当的减少剪力墙的数量或者凿开一些合理的孔洞，降低剪力墙的刚度。
3．2约束边缘构件处理
无约束边缘构件剪力墙和有约束边缘构件剪力墙相比较，其极限承载力降低40%，极限层间位移角就会减少一倍，对地震能量的消耗能力就会减少20%，因此，在设计剪力墙结构时，要根据不同级别的剪力墙轴压比，选用相对应的边缘构件。剪力墙边缘构件可以分为约束边缘构件和构造边缘构件两种情况，对于一级剪力墙和二级剪力墙结构，当剪力墙底部加强部位上面的普通部位和三级、四级非抗震设计建筑底部加强部位轴压比小于相关规定时，要设置构造边缘构件;当一级剪力墙和二级剪力墙结构，当剪力墙底部加强部位和高层建筑、重力荷载作用下墙体的轴压比大于相关规定，要设置约束边缘构件。
3．3剪力墙墙身钢筋
在进行剪力墙结构设计时，一般情况下，对于四级抗震设计和非抗震设计，剪力墙水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0．20%;对于一级、二级、三级抗震设计，剪力墙水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0．25%。
3．4剪力墙连梁问题
在剪力墙结构中，在水平荷载的作用下，墙肢会发生变形，从而引起连梁产生内力，这时连梁端部的内力会减小连接墙肢产生的变形内力，从而约束墙肢变形，连梁对剪力墙结构十分重要，因此，在进行剪力墙结构设计时，要注意连梁问题的处理。连梁超筋是剪力墙连梁常见的问题，其本质是剪力剪压比无法满足相关要求，当墙段比较长时，连梁容易超筋的部位大多集中在中间段;当墙段中墙肢截面高度相差比较大，并且分布不均匀时，墙肢处连梁容易出现超筋现象。出现连梁超筋现象后，可以采用以下几种方法进行处理:(1)可以通过调整剪力墙中连梁弯矩剪力塑形进行处理;(2)根据实际情况，适当的减少连梁截面高度;(3)当连梁破坏对垂直方向的荷载影响不大时，可以从地震作用的角度进行思考，放弃使用该连梁，计算独立墙肢在多遇地震情况下的结构内力，墙肢配筋则应按照两次计算得出的大内力进行。
4建筑剪力墙结构设计的要求
4．1平面结构布置
平面结构要具有良好的整体性，同时要做到简单、均匀对称、规则，对于长度、宽度比较大，或者不规则的平面结构，要设置合理的温度伸缩缝，从而有效地提高结构的整体性，为增强抗扭效果，要尽量沿着周边布置剪力墙，对于质量中心和结构刚度中心偏差比较大的结构，在地震作用下，受扭转力的影响会产生巨大的破坏，因此，在设计过程中要注意尽量将质量中心和结构刚度中心重合在一起。
篇3
1 工程概况
某高层住宅建筑，分为A、B、C 3栋，一共16层，地下室为2 层，层高为 3.6m和4.5m，A、B栋主体结构层高61m，；地上1层为居民活动空间，高5.2m；2～16层为住宅，层高 2.9m，以上至屋顶层高均为 3.0m。
2 结构设计
2.1 转换体系的选取与计算
框支转换层楼板在地震中受力变形较大，其在整体电算中的模型选择很关键。由于工程转换梁上部层数多，地震时楼板将传递相当大的地震力，其在平面内的变形是不可忽略的。因此采用弹性板或弹性膜的计算模型较为适宜。由于弹性板的平面外刚度在整体计算中已被计入，相当于考虑了板对梁的卸荷作用，会使梁的设计偏于不安全。在进行整体结构分析时，将转换层楼板用弹性膜单元模拟。
2.2 嵌固端与转换层楼板板厚的确定
工程以±0.000 板作为嵌固端，既保证上部结构的地震剪力通过地下室顶板传递到全部地下室结构，同时能够保证上部结构在地震作用下的变形是以地下室为参照原点。《抗规》第 6.1.14 条规定：当地下室顶板作为上部嵌固端部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2。故地下室顶板厚度取200mm，同时，为了有效地将水平地震力传递给剪力墙，在应力集中的楼层，将楼板厚度加大，转换层楼板取180mm，与其相邻的层也适当加厚至150mm。
考虑抗震需要，施工图阶段时更有意提高转换层配筋率，使单层配筋率达到0.35%，以进一步提高转换层楼板和框支大梁共同作用的能力。考虑到梁宽大于上部剪力墙的两倍，宽度较宽，对边转换梁，板面钢筋不是简单地要求伸入梁内满足锚固要求即可，而是要求必须贯穿梁截面，以确保梁内扭矩在板上的有效传递。
2.3 框支柱与剪力墙底部加强部位墙厚的设计
框支柱作为框支剪力墙结构体系中重要的构件，它的安全度直接决定了整栋建筑的抗震潜力，因而框支柱的延性和承载力成为设计的关键。框支柱应在计算的基础上，通过概念设计和抗震措施进行设计。调整框支柱总剪力不小于0.30，框支柱的抗震等级定位一级，为了增加其延性，轴压比不超过 0.4，其最小配箍特征值比一级增加 0.02 采用，框支层剪力墙轴压比控制在 0.6 以内，以保证剪力墙有足够的刚度。
抗震设计时，剪力墙的底部加强部位包括底部塑性铰范围及其上部的一定范围，其目的是在此范围内采取增加构造边缘构件箍筋和墙体横向钢筋等必要的抗震加强措施，避免脆性的剪切破坏，改善整个结构的抗震性能。为了保证底部加强部位处剪力墙的平面外刚度和稳定性，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》）及《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高规》）分别规定了剪力墙底部加强部位墙厚的取值。其中，考虑到高层建筑结构的重要性，《高规》对墙厚的取值更加严格。取《高规》第 10.2.2 条规定：带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度应从地下室顶板算起，宜取至转换层以上两层且不宜小于房屋高度的 1/10。
2.4 转换层上、下结构侧向刚度比的确定
工程实践中，框支剪力墙结构体系是对结构本身来说是很不利的，为了加大底部大空间楼层的抗侧刚度，使上下刚度接近，《高规》规定：需要抗震设防时，转换层上下刚度比不应大于 2，同时不应小于 1。为了满足此要求，对底部的落地芯筒及少量的落地剪力墙均予以加厚，落地芯筒周边墙体加厚至300mm（上部为250mm），少量的落地剪力墙加厚至 400mm（上部为250mm），同时转换层以下的混凝土强度等级定位 C45（上部为C35），最终大部分单元刚度比均控制在1.4左右，只有少数单元较大，但也控制在1.8以内。
由于高层结构中转换层的出现，沿建筑物高度方向刚度的均匀性会受到很大的破坏，力的传递途径会有很大的改变。如何计算转换层上、下结构侧向刚度比是带转换层高层建筑结构设计时必须解决的主要问题。《高规》附录 E 分别规定了底部大空间层数不同，转换层上、下结构侧向刚度比的计算方法。其中转换层上、下结构的等效侧向刚度比的计算综合考虑了竖向抗侧力构件的抗剪刚度和抗弯刚度，因此更能反映带转换层的高层结构沿高度方向刚度变化的实际情况。转换层上、下结构的等效侧向刚度比按公式（1）计算，为了便于计算顶部位移，可以将顶部单位水平力适当放大。
1H2
γe≤ （1）
2H1
结构设计时可以应用“高层建筑结构空间有限元分析与设计软件”（SATWE）计算转换层上、下结构的等效侧向刚度比，具体计算步骤如下：①采用 PMCAD 建立结构计算模型；②采用 SATWE 前处理程序形成风荷载数据文件 WIND.SAT；③分别修改计算模型的风荷载数据文件，将顶层刚性楼板的 X、Y向风荷载的 X、Y轴均设置为500kN，Z 轴扭转分量设置为 0，其余各层 X、Y 向风荷载的X、Y 轴分量以及Z轴扭转分量均设置为 0；④运行SATWE中结构分析及构件内力计算程序，求出计算模型 1、2的顶部位移；⑤应用公式（1）即可求解出转换层上、下结构的等效侧向刚度比。
通过上述方法计算得出的转换层上、下结构的等效侧向刚度比宜接近 1，非抗震设计时不应大于 2，抗震设计时不应大于 1.3。
2.5 抗震设计
框支剪力墙结构的局部加强范围，对本工程来说，取框支部分所临近两个2～3个开间所包围的区域。在进行框支柱、梁内力调整时可按此调整加强部位有关剪力墙、框支柱和梁的内力。局部框支加强范围以外，可按剪力墙结构设计。两者交接部分应加强连接构造，如板边设暗梁、梁板配筋加强等，以保证水平剪力传递。
建筑专业为了立面处理的需要，希望在建筑平面的角部开窗，墙体角部在地震作用下，是较敏感的部位，特别当结构平面不规则时，由于平面的扭转，引起内力重分布，将使震害加剧，使得此处的连梁分配更多的地震力，容易产生连梁的超筋问题。因此，需要对此处的连梁采取构造加强措施，本工程主要采用了以下几点：①角部开窗的墙体为无翼缘墙体，《抗规》6.4.1 条规定墙体厚度，当无端柱或翼墙时不应小于层高的 1/12，本住宅层高 2.9～3.0m，故角部房间墙段厚度取250mm；②由于角部墙体无翼缘，延性较差，应在墙体端部设置暗柱，并适当的加强配筋；③为了增加墙体平面外的稳定性，可在每层楼板角部处附加钢筋板带配10Φ12mm 钢筋，两端各锚入暗柱内，长度≥35d。楼层加强，双层双向且均按受拉钢筋锚固于墙内和梁内。
3 结构设计中应注意问题
篇4
一．引言
随着我国现代高层建筑高度的不断增加，建筑的功能也日趋复杂，在高层建筑竖向立面上的造型也呈现多样化。在某些建筑结构中，通常会要求上部的框架柱或是剪力墙不落地，在建筑结构中需要设置较大的横梁和桁架来作为支撑，甚至有时要改变竖向的承重体系，此时就要求设置转换构件，将上部和下部两种不同的竖向结构进行过度和转换，通常这种转换构件占据约为一至二层，这种转换构件即为转换层。结构转换层在很大程度上改变了建筑的结构体系，在进行设计时要慎重考虑。
二.转换层结构施工特点
由于高层建筑结构下部楼层受力很大,上部楼层受力较小,正常的结构布置应是下部刚度大、墙体多、柱网密,而到上部则逐渐减少墙体及柱的布置,以扩大柱网。这样,结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反。因此,为了适应建筑功能的变化,就必须在结构转换的楼层设置水平转换构件,部分竖向构件在转换层处被打断,使竖向力的传递被迫发生转折,而转换层就是实现转折功能的大型水平构件。转换层的结构形式一般有以下几种构成：箱式转换、梁式转换、空腹桁架式转换、桁架式转换、板式转换和斜撑式转换等。 带转换层的高层建筑是一受力复杂、不利抗震的结构体系,该结构及其支撑系统有自身的特点。众多高层建筑采用梁式转换层进行结构转换,这主要是由于:
1.转换层设计带转换层的多高层建筑,转换层的下部楼层由于设置大空间的要求,其刚度会产生突变,一般比转换层上部楼层的刚度小,设计时应采取措施减少转换层上、下楼层结构抗侧刚度及承载力的变化,以保证满足抗风、抗震设计的要求。转换构件为重要传力部位,应保证转换构件的安全性。2.8度抗震设计时除考虑竖向荷载、风荷载或水平地震作用外。还应考虑竖向地震作用的影响,转换构件的竖向地震作用,可采用反应谱方法或动力时程分析方法计算;作为近似考虑,也可将转换构件在重力荷载标准值作用下的内力乘以增大系数1.1。
2.经济指标
从抗剪和抗冲切的角度考虑,转换板的厚度往往很大。一般可2.0m~2.8m 。这样的厚板一方面重量很大,增大了对下部垂直构件的承载力设计要求,另一方面本层的混凝土用量也很大。
转换梁常用截面高度为1.6~4.0m,只有在跨度较小以及承托的层数较少时才转换梁常用截面高度0.9~1.4m,而跨度较大且承托较大且承托的层数较多时,或构件条件特殊时才采用较大的截面高度4.0~8.2m 。
3.抗震性能
由于厚板集中了很大的刚度和质量,在地震作用下,地震反应强烈。不仅板本身受力很大,而且由于沿竖向刚度突然变化,相邻上、下层受到很大的作用力,容易发生震害。以往的模型振动台试验研究表明,厚板的上、下相邻层结构出现明显裂缝和混凝土剥落。另外,试验还表明,在竖向荷载和地震力共同作用下,板不仅发生冲切破坏,而且可能产生剪切破坏,板内必须三向配筋。
4.转换层结构的基本功能
从结构角度看，转换层结构的功能主要有：
(1)上、下层结构形式的转换
这种转换层广泛用于剪力墙结构和框架--剪力墙结构，将上部的剪力墙转换为下部的框架。
(2)上、下层结构轴网的转换
转换层上下结构形式没有改变，但通过转换层使下层柱的柱距扩大，形成大柱网，这种形式常用于外框筒的下层以形成较大的入口。
(3)下、下层结构形式和结构轴网同时转换
上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为下部框架结构的同时，下部柱网轴线与上部剪力墙的轴线错开，形成下、下结构不对齐的布置。
5.转换层结构设计方法存在的问题
目前在多、高层建筑中，绝大多数的开发商都会要求建筑物具有完备的建筑功能，建筑师在建筑设计中也往往首先想到采用结构转换层来完成上、下层建筑物功能的转换。但一些结构设计人员在实际进行转换层设计时显得无从下手，没有可操作、可遵循的设计思路、设计原则来进行结构设计。造成这种现象的主要原因是当前转换层设计没有相关的可遵循的设计准则，使设计人员难以进行结构选型、截面确定、计算模型确定、计算方法确定，计算结果应用以及配筋方法的实施等一系列结构设计步骤。这种现状与我国当前高层建筑的迅猛发展足不适应的。转换结构层具有与一般结构层相比结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。这样的尺寸和重量意味着转换结构组成了建筑物的主要构件。它们设计的是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要影响。现有的转换层设计方法，主要是针对形式简单、受力相对简单的转换梁，对于受力复杂的转换梁还没有深入研究。即便是对于形式简单的转换梁，其受力性能也没有完全清楚，而往往是互相混淆，设计概念小明确，设计原则不准确。
三. 带结构转换层的高层建筑结构设计
1. 带转换层的高层建筑结构设计原则
高层建筑中转换层的设置造成建筑物竖向刚度的突变，地震作用时在转换层上下容易形成薄弱环节，对结构抗震不利，故转换层结构在设计时应遵循以下原则：
（1）为防止沿竖向刚度变化过于悬殊形成薄弱层，设计中应考虑使上、下层刚度比γ≤2，尽量接近1。这样才能保证结构竖向刚度的变化不至于太大，使上柱有良好的抗侧力性能，减少竖向刚度变化，有利于结构整体受力。
（2）尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换结构越少，转换层造成的刚度突变就越小，对结构抗震更有利。
（3）设计中应保证转换层有足够的刚度，一般应使梁高度不小于跨度的1/6，才能保证内力在转换层及其下部构件中分配合理，转换梁、剪力墙柱有良好的受力性能，能较好的起到结构转换作用。
（4）必须控制框支剪力墙与落地剪力墙的比例，当剪力墙较多且考虑抗震时，横向落地剪力墙数目与横向墙总数之比不宜少于50%，非抗震时不宜少于30%。
（5）转换层以上的剪力墙和柱子应尽量对称布置，梁上立柱应尽量设在转换梁跨中，以免转换梁变形时，在梁上立柱的柱脚处产生较大转角，带动立柱柱脚产生较大变形，引起柱的弯曲及剪切，使立柱产生很大的内力而超筋。
（6）转换层结构在高层建筑竖向的位置宜低不宜高。转换层位置较高时，易使框支剪力墙结构在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变，并易形成薄弱层，对抗震设计不利，其抗震设计概念与底层框支剪力墙结构有较大差异。当必须采用高位转换时，应控制转换层下部框支结构的等效刚度，即考虑弯曲、剪切和轴向变形的综合刚度，这对于减少转换层附近的层间位移角及内力突变是十分必要的，效果也很显著。另外，对落地剪力墙间距的限制应比底层框支剪力墙结构更严一些。对平面为长矩形的建筑，落地剪力墙的数目应多于全部横向剪力墙数目的一半。
2.转换层的应用
（1）梁式转换层
作为目前高层建筑结构转换层中应用最广的结构形式，它具有传力直接明确及传力途径清晰，同时受力性能好、工作可靠、构造简单、计算简便、造价较低及施工方便等优点。转换梁不宜开洞，若必须开洞则洞口宜位于梁中和轴附近。转换梁有托柱与托墙两种形式，其截面设计有4种方法，即普通梁截面设计法、偏心受拉构件截面设计法、深梁截面设计法和应力截面设计法。转换梁的截面尺寸一般由剪压比（mv=Vmax/febh0）计算确定，应具有合适的配箍率，以防发生脆性破坏，其截面高度在抗震和非抗震设计时应分别小于计算跨度的16和18。（2）厚板转换层 当转换层上、下柱网轴线错开较多而难以用梁直接承托时，可采用厚板转换层，但厚板的巨大荷载会集中作用于建筑物中部，振动性能复杂，且该层刚度很大、下层刚度相对较小，容易产生底部变形集中，其传力途径十分复杂，是一种对抗震十分不利的复杂结构体系，应进行整体内力分析、动力时程分析及板的内力分析等。厚板的厚度可由抗弯、抗剪、抗冲切计算确定；可局部做成薄板，厚薄交界处可加腋或局部做成夹心板，一般厚度可取2.0～2.8m，约为柱距的1/3～1/5。厚板应沿其主应力方向设置暗梁，一般可在下部柱墙连线处设置。转换层厚板上、下一层的楼板应适当加强，楼板厚度不宜小于150mm。
(3）箱式转换层
当需要从上层向更大跨度的下层进行转换时，若采用梁式或板式转换层已不能解决问题，这种情况下，可以采用箱式转换层。
它很像箱形基础，也可看成是由上、下层较厚的楼板与单向托梁、双向托梁共同组成，具有很大的整体空间刚度，能够胜任较大跨度、较大空间、较大荷载的转换。
(4)桁架式转换层
这种形式的转换层受力合理明确，构造简单，自重较轻，材料节省，能适应较大跨度的转换，虽比箱式转换层的整体空间刚度相对较小，但比箱式转换层少占空间。
(5)空腹桁架式转换层
这种形式的转换层与桁架式转换层的优点相似，但空腹桁架式转换层的杆系都是水平、垂直的，而桁架式转换层则具有斜撑竿。空腹桁架式转换层在室内空间上比桁架式转换层好，比箱式转换层更好。
四．结束语
高层建筑的迅速发展，从以往的简单体型和功能单一的时代开始走向体型复杂，建筑的功能呈现多样化发展。在高层结构设计中，带转换层结构设计不能简单设置成“承上启下”，而要在实际结构上实现上部结构和下部结构的过度和转换。
参考文献：
[1] 熊进刚 李艳 带结构转换层的高层建筑结构设计[期刊论文] 《南昌大学学报(工科版)》 ISTIC -2002年4期
[2]季静 韩小雷 杨坤 郑宜 Ji Jing Han XiaoLei Yang Kun Zheng Yi带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计[期刊论文] 《结构工程师》 ISTIC -2005年2期
[3]丁奇峰 带结构转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2013年6期
[4]韩小雷 杨坤 郑宜 季静 带梁式转换层的超限高层建筑结构设计[期刊论文] 《昆明理工大学学报（理工版）》 ISTIC PKU -2004年6期
[5]黄瑛 带转换层高层结构综合楼设计 [期刊论文] 《铁道标准设计》 ISTIC PKU -2005年1期
篇5
Key words： section frame supported shear wall; structural design; seismic Policy
中图分类号：TU398+.2 文章标识码：A
0 引言
随着我国经济及社会的快速发展，我国城市化率越来越高，城市有限的空间及土地资源已经很难满足人们的需求，因此为了争取更大的建筑空间，高层建筑越来越多。同时，为了更为有效地利用地面的空间，部分框支剪力墙结构设计越来越多地应用在现代建筑的结构设计中。基于此论文对部分框支剪力墙结构设计与抗震策略进行了较为系统的研究。
1、部分框支剪力墙结构概述
部分框支剪力墙结构是现代高层建筑中常用的一种结构，具有底部大的特点，因此也被称为底部大空间剪力墙结构。从这个界定可以看出部分框支剪力墙结构通常在高层或多层剪力墙结构的底部，这种结构的设计一般是根据实际需要，为增加底部空间的使用功能而设置的[1]。所以上层建筑的部分剪力墙不能沿用到底层，不然的话会影响底层空间的使用效率，甚至有些底层的建筑空间在设计之处就已经规划好用途。所以在建筑的设计过程中就要设计一个结构转换层，通过结构转换层来减少建筑底层的压力[2]。而转换层下面的一层，即建筑的底层则称为框支层，框支层中的贯穿上下层的墙则是剪力墙。同时，界定建筑的部分框支剪力墙结构的时候，不仅要看其抗侧刚度，还要整个结构的特点，看是不是形成了薄弱层，抗侧刚度是不是发生了突变等情况。不能仅仅依据建筑的竖向构件有没有贯通落地。
2、部分框支剪力墙结构的设计要点分析
通过上面的分析可以看出，部分框支剪力墙结构的界定是有一定的规范的，并不是所有的贯穿转换层与底层的墙面都属于部分框支剪力墙结构，还要观察整个建筑本身的特点。所以在进行部分框支剪力墙结构的设计的时候要注意以下几个要点。
（1）在对部分框支剪力墙进行设计的时候，应该减少转换，尽可能采用上下主体竖向布置的方式，以保证主体间的连续贯通。特别是在设计框架—核心筒结构时，要尽量保证核心筒可以上下贯通，这样可以保证设计的安全性及可靠性。
（2）在设计时要注重统筹规划，不要将各部分独立开来，各构件间的关系及布置要主次分明，传力直接，这样便于施工，同时减少识图错误的概率。而在转换层上下主体的竖向结构设计时，要尽量减小水平方向传力的影响，避免多级复杂的转换，这样可以有效地保证水平转换结构的传力比较直接。
（3）在设计的时候要加强转换层下部主体结构的刚度，弱化转换层上部主体结构的刚度，这样就可以有效地保证下部的大空间整体结构的稳定性，转换层上下主体结构之间的刚度及变形度也会比较接近。
（4）在部分框支剪力墙结构设计的计算阶段，最为重要的一点就是要全面而且要确保准确，如果计算及计算结果出了问题，将会严重影响整栋建筑的质量。而且要特别注意将转换结构作为整体结构的一个重要的组成，并采用正确的计算模型进行计算。
3、部分框支剪力墙结构的抗震设计
我国地域广阔，横跨环太平洋地震带与欧亚地震带，所以地震活动比较频繁，而且强度比较大，同时地震常发地区分布广，可以说我国是一个震灾严重的国家[3],所以建筑防震性能的设计非常重要。
3.1 部分框支剪力墙结构抗震设计概述
部分框支剪力墙结构的抗震设计主要是为应对地震发生而进行的一种设计，这种设计是在地震发生的假设前提下进行的。我国高层建筑的城市几乎都在抗震设防范围之内，因此部分框支剪力墙结构的抗震设计是部分框支剪力墙结构设计的一项极为重要的内容。一般来说地面运动主要有三种运用描述方式，即强度、频谱和持时。而地震的强度是由振幅来表示，振幅对建筑的破环程度跟很多因素有关，比如说时间、速度、加速度，还有建筑本身的特性。所以在进行抗震设计的时候要综合考虑多方面的因素。
3.2 部分框支剪力墙结构的抗震设计要求分析
我国为了更好地预防地震灾害，对建筑的抗震设计做了一系列的规定。上世纪80年代的抗震设防目标是“小震不坏、中震可修、大震不倒” [4]，但随着我国经济及技术的发展，我国在2010年对建筑的抗震设防目标进行了修改，并给定了具体的抗震设计方法，表3-1是常规的设计方法与抗震设计方法的对比表（表3-1）。通过两种抗震设计的防震目标、实施方法及实践运用方面的对比可以发现，我国明显加大了地震灾害的预防力度。基于性能的抗震设计虽然运用还不够广泛，但是对新技术、新材料的适应性比较好，而且也满足社会发展的趋势，未来的运用潜力比较大。同时，基于性能的抗震设计可以增加结构概念设计的内容，比如刚度尽量对称，框支转换梁上墙体尽量居中布置，从初设阶段将一些对结构不利的东西规避掉。综上所述，对于现代高层建筑的抗震设计应采用基于性能的抗震设计方案。
表 3-1 常规设计方法与性能设计方法的对比分析表
3.2 部分框支剪力墙结构的抗震设计策略分析
通过上面的分析，论文对部分框支剪力墙结构的抗震设计应该采用基于性能的抗震设计方案。因为部分框支剪力墙结构基本上都是高层建筑，采用的基本上都是框架—剪力墙结构，这种结构本身就具有良好的抗震性。导致抗震灾害形成的原因大都是由于建筑物的造型与建筑的抗震性能不协调导致的。所以在设计的过程中要特别关注这两部分的设计。
（1）建筑体型的抗震设计策略分析
对于建筑体型的设计主要关系到的是建筑的布局及体量等方面的设计，这也是建筑设计的一个重要的部分。很多设计师在设计的时候由于太过于关注建筑的造型及建筑本身的使用价值，很容易忽视建筑体型与建筑抗震性能之间的关系。所以在设计的过程中，设计者应该科学地设计建筑的空间体量，包括建筑的高度、比例，建筑的对称性，还要关注建筑的转角的设计，同时建筑周边的抗力，建筑整体的均衡性等方面都要进行综合的考虑。
（2）建筑立面的抗震设计策略分析
建筑立面通常来说都是由大量的建筑部件组成的，所以建筑立面的设计要关注的主要是立面材料的选择，部件之间的比例的设计，还有其尺寸大小的控制等方面。而从抗震的角度来说，建筑的设计则要关注以下几个要点。首先，在设计的时候，不能孤立地进行孤立面的设计，而应该将正立面、侧立面及背立面各个立体面之间协调起来，是他们之间得到统一，从而形成一个完整的整体。同时，要注意立面的空间效果和立面各部件之间的均衡性和规则性。
4、结语
通过论文的分析可以看出，随着城市化进程的进一步推进，部分框支剪力墙结构越来越多地应用在现代建筑的结构设计中，建筑防震性能的设计十分重要。而且在设计的过程中要减少建筑部件间的转换，采用合理的布置方式，以保证建筑的安全性。同时，要注重设计的统筹规划，将建筑的各部件之间有机地联系起来，以实现建筑的整体性和统一性。在分框支剪力墙结构的抗震设计要采用抗震设计方法，并对建筑物的造型及立面的进行抗震设计。最后，希望论文的研究为相关工作者及研究人员提供一定的借鉴与参考价值。
【参考文献】
[1] 京浩.建筑抗震鉴定与加固[M].中国水利水电出版社,2010.
篇6
高层建筑结构下部受力比上部大，按常理来说，在高层建筑结构的设计中就要考虑下部的刚度要大于上部结构；采用的措施就是下部增加墙体、增加柱网，而上部逐渐减少墙柱的密度。显然，这在高层建筑设计中是不现实的，因为高层建筑的使用功能对空间要求却是下部大空间，往上部逐渐减小，因此对高层建筑结构的设计就要考虑反常规设计方法。在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中，规范对转换梁的最小高度和宽度作如下规定：框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时，转换梁高不小于其跨度的1/6；非抗震设计时，转换梁高不小于跨度的1/8。从该设计规程中可知，采取这些限制主要是保证转换梁结构的整体刚度，增强结构的可靠性。
1.1 梁式转换层结构形式
实际工程中应用的梁式转换层结构有多种形式，主要原理就是利用下部的转换大梁来支托上部结构。
1.2 梁式转换结构受力机理分析
梁式转换层结构的传力途径为墙—梁—柱（墙）的形式，传力直接，便于分析计算。转换大梁的受力主要受上部剪力墙刚度、剪力墙与转换大梁的相对刚度和转换大梁与下部支撑结构的相对刚度影响。为弄清转换梁结构与上部墙体共同工作的性能，对转换梁承托层数对其内力的影响用有限元程序进行了分析，从分析结果中我们知道，对一般结构转换大梁，上部墙体考虑三层与考虑 4 层、5 层内力的设计控制内力差异不大于 5%，故在分析计算时可只考虑计算 3 层。从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何，只要墙体有一定长度，转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小，同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。
2 梁式转换层的结构设计
2.1 结构竖向布置
高层建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变。然而带转换层的高层建筑结构显然有悖于此，因此对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言，属于“高位转换”。转换层上下等效侧向刚度比宜接近于 1，不应大于 1.3。在设计过程中，应把握的原则归纳起来，就是要强化下部，弱化上部。可以采用的方法有以下几种：1）与建筑专业协商，使尽可能多的剪力墙落地，必要时甚至可在底部增设部分剪力墙（不伸上去）。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外，还与建筑专业协商后，让两侧各有一片剪力墙落地。这些无疑都大大增强了底部刚度。
2）加大底部剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中，核心筒部分的厚度取为 600mm，其余部分的厚度取为 400mm。
3）底部剪力墙尽量不开洞或开小洞，以免刚度削弱太大。
4）提高底部柱、墙混凝土强度等级，采用 C50 混凝土。
5）适当减少转换层上部剪力墙数目，控制剪力墙厚度，并可在某些较长剪力墙中部开结构洞，以弱化上部刚度。弱化上部刚度不仅对控制刚度比有利，还可减轻建筑物重量，减小框支梁承受的荷载；增大结构自振周期，减小地震作用力。工程综合采用上述几种方法后，转换层上下刚度比在 X 方向为 0.725，在 Y 方向为 0.813，满足规范要求，效果良好。虽然上下部刚度比满足要求，但毕竟工程仍属于竖向不规则结构，转换层及其下各层为结构薄弱层，因而应将该两层的地震剪力乘以 1.15 的增大系数。
2.2 结构平面布局
工程底部为框架—剪力墙结构，体型简单、规则；上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上，东西向完全对称，南北向质量中心与刚度中心偏差不超过 2m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀；且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果。查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.85，各层最大水平位移与层间位移比值不大于 1.3，均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理，抗扭效果良好。
3 梁式转换层结构的设计与构造
由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙，其传力途径多次转换，受力复杂。框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外，还需要承受梁传给的剪力，扭矩和弯矩，框支主梁易受剪破坏。对于有抗震设防要求的建筑，为了改善结构的受力性能，提高其抗震能力，在进行结构平面布置时，可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成落地剪力墙与框支墙协同工作的受力体系。
3.1 转换梁的设计与构造要求
转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞，若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施，箍筋要加密，以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数1.2。当洞口内力较大时，可采用型钢构件来加强。
转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%，转换梁中主筋不宜有接头，转换梁上部主筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部主筋应全部贯通伸入柱内。
3.2 框支柱的设计与构造要求
框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下框支柱内力需调整。抗震设计时，框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋；剪力调整——框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用：框支柱的数目不多于10根时，当框支层为1～2层时，每层每根柱承受的剪力应至少取基底剪力的2%；当框支层。为3层及3层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%；框支柱的数目多于10根时，当框支层为1～2层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。
框支柱全部纵向钢筋配筋率，抗震等级一级时不小于1.2%，二级时不小于1.0%，三级时不小于0.9%，四级及非抗震设计时不小于0.8%。纵向钢筋间距抗震设计时不大于200mm，且不小于80mm，全部纵向钢筋配筋率不宜大于4%。
3.3 转换梁的截面设计方法
目前国内结构设计工作普遍采用的转换梁截面设计方法。主要有：应力截面设计方法。对转换梁进行有限元分析得到的结果是应力及其分布规律，为能直接应用转换梁有限元法分析后的应力大小及其分布规律进行截面的配筋计算，假定不考虑混凝土的抗拉作用，所有拉力由钢筋承担钢筋达到其屈服强度设计值。受压区混凝土的强度达到轴心抗压强度设计值。
4 结语
通过高层建筑转换层结构设计的工程实践，体会如下：根据建筑平面及功能要求合理选择转换层形式，正确选择建筑抗震类别是转换层设计的关键点，结合结构布置，正确选择各分部的抗震等级，构件设计应注重抗震延性设计的概念，对主要构件进行加强是设计的重点。
参考文献：
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【摘要】为了确保高层建筑结构设计的安全和合理，必须提高高层建筑结构设计的水平。本文建筑设计论文主要分析了高层建筑结构设计的基本要求，说明了提高高层建筑结构设计水平的关注要点。关键词：高层建筑；结构设计；要点
Abstract: In order to ensure the security and reasonable of the high-rise buildings structural design, we must improve the level of the high-rise buildings structural design. This article analyze the basic requirements of high-level building structures design, and illustrates the increased level of attention points of high-level design of building structures.Key words: high-rise buildings; structural design; points
中图分类号：TU972 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）04-0020-0
前言高层建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计（Design of building stractures):在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程。当前，我国高层建筑特别是超高层建筑的发展非常迅速，其规模、形式日益丰富。高层建筑形式的这一变化使得结构形式也发生了很大的变化，为了确保高层建筑结构设计的安全和合理，必须提高高层建筑结构设计的水平。一、建筑结构设计包括的内容建筑结构设计包括上部结构设计和基础设计。 上部结构设计主要内容及步骤：1.根据建筑设计来确定结构体系、确定结构主要材料；2.结构平面布置；3.初步选用材料类型、强度等级等，根据经验初步确定构件的截面尺寸；4.结构荷载计算及各种荷载作用下结构的内力分析；5.荷载效应组合；6.构件的截面设计。此外还包括某必要些构造措施。需要依据结构专业相关规范、图集等。 基础设计：1，根据工程地质勘察报告、上部结构类型及上部结构传来的荷载效应和当地的施工技术水平及材料供应情况确定基础的形式，材料强度等级，一般有浅基础（如：独立基础、条形基础等）和深基础（如：桩基）；2，基础底面积的确定及地基承载力验算；3，基础内力计算及配筋计算。4，考虑必要的构造措施 结构设计的成果体现在绘制的结构施工图上，该图纸是结构工程师的语言，是直接面对施工现场及相关工程技术人员的，应该按照一定的规范绘制。二、高层建筑结构设计的基本要求1、基础设计在设计时宜最大限度地发挥地基的潜力, 必要时还应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告。一般情况下, 同一结构单元不宜采用两种不同的类型。2、必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析, 并与建筑、水、暖、电等专业充分协商, 在此基础上进行结构选型, 确定结构方案, 必要时还应进行多方案比较,择优选用。3、选择恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的刚结或铰结点, 但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。 4、坚持“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉” 原则；注意构件的延性性能；加强薄弱部位；注意钢筋的锚固长度, 尤其是钢筋的直线段锚固长度；考虑温度应力的影响。 5、按均匀、对称、规整原则考虑平面和立面的布置；综合考虑抗震的多道防线；尽量避免薄弱层的出现以及正常使用极限状态的验算等等都需要概念设计作指导。三、提高高层建筑结构设计水平的关注要点 1、计算机在结构设计中只是辅助工具,只有真正理解结构概念的内涵后,才能确定合理的参数取值和正确的判断分析结果。设计人员不能过分依赖程序,将计算结果照抄照搬,要认真分析结构。工程设计中常用的软件有TBSA、PKPM 等, 合理地根据结构特点选用分析模块对提高设计质量和效率十分重要。T A T 是PKPM 系列中重要的功能模块,其特点是可计算多塔、连体、错层及底部不等高嵌固结构；可计算常用的各种形状截面的钢梁、钢柱和支撑的钢结构,钢结构截面和支撑信息由P M C A D 建模生成。2、高层建筑的平面宜采用简单、规则、对称的形状, 避免过于复杂的平面形式,大量震害的资料表明,高层建筑物平面布置不对称、过多的外凸、内凹等复杂形式都容易造成震害。在高层结构的抗震设计中,结构体系的选择、布置、构造措施比软件的计算结果是否精确，更能影响结构的安全,除了考虑结构安全因素外,还要综合考虑建筑美观、结构合理及便于施工和工程造价等多方面因素。在不对称结构中,结构在凹凸拐角等处容易造成应力集中而遭到破坏,所以应尽量避免。而在完全对称的结构中, 也应注意凸出部分的尺寸比例。如凸出部分较长,要在结构设计中采取相应的补救措施。结构的竖向布置要尽力做到刚度均匀且连续,避免结构的刚度突变和出现软弱层。刚度突变及软弱层的出现往往是由于切断剪力墙所致,如果在结构设计中必须要切断少数剪力墙时,其他剪力墙在该切断层处应给以加强。 3、对于桩基础,桩的中心线宜与剪力墙中心线相重合,宜在剪力墙两端及剪力墙与剪力墙相交处设桩,不宜在开洞的剪力墙处布桩。剪力墙下桩基承台宜做成联合承台,不宜采用单独承台,联合承台可加强桩基承台的整体性、减少基础的不均匀沉降以及提高桩抗水平力的能力,联合承台可以按照反梁法计算内力,按照梁的构造配筋。对于电梯井或框架筒体、筒中筒结构的筒体部分,可采用厚板或环形承台,采用厚板承台时可按筏板配筋。 4、高层建筑顶点位移限值的决定不仅是其数值大小而且还与其振动频率的大小有关,一般来说,人对建筑振动频率的大小感觉很强烈,而对振动幅度(绝对位移)的大小则不是很关心,所以只要结构摆动的频率不太高时就可满足人们的舒适度;对于防止结构由于变形过大而可能遭受损坏的层间相对位移,其限值在现行规范中偏于严格,可以放松其指标。而且由于各计算程序算法的差别,同一结构用不同的计算程序计算,其层间位移数值差异可能会很大,其中一个原因可能就是各个软件对“层间位移”的定义不同所致,有的是指楼层形心位移,有的则认为是考虑楼层转动后的最大角点位移,后者通常比前者要大,对于规则建筑来说,形心位移很有意义,而角点位移却更能反映出结构楼层的真实位移,是结构工程师需要注意的。四、结束语综上论文所述,高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程, 任何在这个过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。在设计过程中要掌握以上要点, 才能提高高层建筑结构设计水平。
篇8
1 梁式转换层结构形式
高层建筑结构下部受力比上部大，按常理来说，在高层建筑结构的设计中就要考虑下部的刚度要大于上部结构；采用的措施就是下部增加墙体、增加柱网，而上部逐渐减少墙柱的密度。显然，这在高层建筑设计中是不现实的，因为高层建筑的使用功能对空间要求却是下部大空间，往上部逐渐减小，因此对高层建筑结构的设计就要考虑反常规设计方法。在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中，规范对转换梁的最小高度和宽度作如下规定：框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时，转换梁高不小于其跨度的1/6；非抗震设计时，转换梁高不小于跨度的1/8。从该设计规程中可知，采取这些限制主要是保证转换梁结构的整体刚度，增强结构的可靠性。
2 梁式转换层的结构设计
2.1 结构竖向布置
高层建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变。然而带转换层的高层建筑结构显然有悖于此，因此对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言，属于“高位转换”。转换层上下等效侧向刚度比宜接近于 1，不应大于 1.3。在设计过程中，应把握的原则归纳起来，就是要强化下部，弱化上部。可以采用的方法有以下几种：
1）与建筑专业协商，使尽可能多的剪力墙落地，必要时甚至可在底部增设部分剪力墙（不伸上去）。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外，还与建筑专业协商后，让两侧各有一片剪力墙落地。这些无疑都大大增强了底部刚度。
2）加大底部剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中，核心筒部分的厚度取为 600mm，其余部分的厚度取为 400mm。
3）底部剪力墙尽量不开洞或开小洞，以免刚度削弱太大。
4）提高底部柱、墙混凝土强度等级，采用 C50 混凝土。
2.2 结构平面布局
工程底部为框架―剪力墙结构，体型简单、规则；上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上，东西向完全对称，南北向质量中心与刚度中心偏差不超过 2m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀；且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果。查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.85，各层最大水平位移与层间位移比值不大于 1.3，均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理，抗扭效果良好。
3 梁式转换层结构的设计与构造
由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙，其传力途径多次转换，受力复杂。框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外，还需要承受梁传给的剪力，扭矩和弯矩，框支主梁易受剪破坏。对于有抗震设防要求的建筑，为了改善结构的受力性能，提高其抗震能力，在进行结构平面布置时，可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成落地剪力墙与框支墙协同工作的受力体系。
3.1 转换梁的设计与构造要求
转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞，若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施，箍筋要加密，以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数 1.2。当洞口内力较大时，可采用型钢构件来加强。
3.2 框支柱的设计与构造要求
框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下框支柱内力需调整。抗震设计时，框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋；剪力调整――框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用：框支柱的数目不多于 10 根时，当框支层为 1～2 层时，每层每根柱承受的剪力应至少取基底剪力的 2%；当框支层。为 3 层及 3 层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的 3%；框支柱的数目多于 10 根时，当框支层为 1～2 层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的 20%；当框支层为 3 层及 3 层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的 30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。
3.3 转换梁的截面设计方法
目前国内结构设计工作普遍采用的转换梁截面设计方法。主要有：应力截面设计方法。对转换梁进行有限元分析得到的结果是应力及其分布规律，为能直接应用转换梁有限元法分析后的应力大小及其分布规律进行截面的配筋计算，假定不考虑混凝土的抗拉作用，所有拉力由钢筋承担钢筋达到其屈服强度设计值。受压区混凝土的强度达到轴心抗压强度设计值。
3.4 转换梁截面设计方法的选择
托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换梁承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。
4 结语
通过高层建筑转换层结构设计的工程实践，体会如下：根据建筑平面及功能要求合理选择转换层形式，正确选择建筑抗震类别是转换层设计的关键点，结合结构布置，正确选择各分部的抗震等级，构件设计应注重抗震延性设计的概念，对主要构件进行加强是设计的重点。
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一、高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：
（一）水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
（二）侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。
另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：
1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。
2.使居住人员感到不适或惊慌。
3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。
（三）抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。
地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。
（五）轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
（六）概念设计与理论计算同样重要
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。
二、高层建筑的结构体系
（一）高层建筑结构设计原则
1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。
2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
（二）高层建筑结构体系及适用范围
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。
1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。
框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。
框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。
框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。
剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。
在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。
3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：
（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。
（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。
（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。
（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。
除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。
［参考文献］
［1］GB50011－2001建筑抗震设计规范.
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概念设计就是从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震已有的正确知识去处理好结构设计中将遇到的问题，诸如:房屋体形、结构体系、刚度分布、构件延性等等。从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施。从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。也就是说概念设计是工程师运用思维和判断力，根据从大量震害经验得出的结构抗震原则，从宏观上确定结构设计中的基本问题。因此，工程师必须从主体上了解结构抗震特点，振动中结构的受力特征，抓住要点，突出主要矛盾，用正确的概念来指导概念设计，才会获得成功。由于概念设计包括的范围极广，因此不仅仅要分析总体方案确定的原则，还要顾及非材料的正确使用和关键部位的细部构造。但是首先和最重要的还是结构总体概念设计、材料选型和细部构造等问题，这些设计原则和结构概念中，较为重要的是结构总体设计。
二、结构总体设计的注意要点
1.延性耗能
在建筑结构的整体设计上要注意加强薄弱环节，尽量做到等强度。同时，应使建筑结构在一个恰当的部位能消耗大量的能量，在具体设计中即为各式各样的梁，如框架梁、联肢墙的连肢梁等。结构延性一般用延性系数表示，它表示的是结构极限变形(位移、转角、曲率)与屈服变形的比值，也可以分别用位移延性系数，转角延性系数等来表示，该比值越大，结构的延性越好。在设计上为提高钢筋混凝土梁的延性，一般采取以下措施:(1)首先应选取合适的梁截面尺寸，以获得合适的配筋率，避免梁受拉筋过多或出现超筋。因此，对地震区梁的配筋率要大大低于一般梁的最高配筋率。(2)梁上部(跨中)和下部(端部)配置适量的受压筋。(3)提高梁混凝土强度等级，采用中低级钢筋对延性有利。(4)T形梁比矩形梁延性好。(5)注意加密箍筋。地震区钢筋混凝土梁的位移延性系数一般要求不得低于4。
2.多道防线设计
现在有一种新的抗震概念:当建筑结构受到强烈地震动主脉冲卓越周期的作用时，一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散地震输入能量;另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，实现结构周期的变化，以避开地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。这种通过对结构动力特性的适当控制，来减轻建筑物的破坏程度，是对付高烈度地震的一种经济有效的方法。
3.妥善处理非结构部件
非结构部件一般是指在通常结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧力荷载的部件，如内隔墙，框架填充墙，建筑处围墙板，楼梯等。实际上，在地震作用下，高层建筑中的这些部件或多或少地参与工作，从而改变了整个结构或局部构件的刚度，承载力和传力路线。造成未曾估计到的局部震害。在钢筋混凝土框架体系的高层建筑中，这些影响最为普遍。(1)砌体填充墙的抗震作用：①使结构刚度增大，自振周期缩短，水平地震力增大30%~50%。②改变了结构的地震剪力分布状况。③砌体填充墙具有较大的抗推刚度，限制了框架的变形，从而减小了整个结构的地震侧移幅值。 (2)柱端震害，在地震中，角柱上端被嵌砌于框架间的砖墙顶断。这是典型的柱端震害。在框架体系设计中必须考虑，并采取恰当的预防措施。(3)形成短柱破坏。采用钢筋混凝土框架的高层建筑，就框架柱的受力状况和破坏形态而言，一般情况下属于长柱。由于窗裙墙对框架柱的刚性约束，减短了柱的有效长度，使它变成了短柱，承担的地震力大增，发生剪切破坏。因此，采用贴砌围护方案或墙、柱柔性连接方案都是防止短柱破坏的有效手段。否则沿柱的全高，柱身箍筋的配置均应符合短柱的规定。这一点，在施工图中，应当说明清楚。
三、案例讨论
郑州市郑东新区景峰国际项目情况：地上34层共120m，地下共3层，其中地下第3层为5级人防。该结构为超高层结构，框架－剪力墙结构体系。其中在地上第三层有局部框值转换。在方案设计阶段，框架的轴线尺寸己经由建筑确定，梁柱截面尺寸根据竖向荷载及粗估的水平地震作用效应确定。最后问题是剪力墙如何布置、数量多少。这是一个关系到结构安全和技术经济合理性，并体现出体系优越性的关键性环节。所以结构工程师在方案设计阶段都积极参与，并根据适宜刚度概念算出剪力墙的面积，结合建筑要求设计出经济合理的方案。
1.剪力墙的布置。一般情况下，剪力墙应在纵横两个方向同时布置，并使两个方向的自振周期比较接近。在非抗震设计的条件下，也允许只设横向剪力墙而不设纵向剪力墙，这时，纵向风力全部由纵向框架承受。剪力墙的一般布置原则是“均匀、分散、对称、周边”。均匀、分散是要求剪力墙的片数多，每片的刚度不要太大，也就是说布置很多片短的剪力墙;并且在楼层平面上均匀布开不要集中在某一局部区域。一方面，剪力墙对称布置可以避免和减少建筑物受到的扭矩。另一方面，剪力墙沿周边布置可以最大幅度地加大抗扭转的内力臂，提高整个结构的抗扭能力。经过讨论，大家一致同意剪力墙沿周边布置。
2.剪力墙的平面位置。一般情况下，剪力墙宜布置在下述的各个部位:（1）竖向荷载较大处。这样可以获得三点好处:①较大重力荷载引起的较大地震作用，可以直接传到剪力墙上;②剪力墙承受很大的弯矩和剪力，有了较大轴向压力来平衡，可以减小墙体的拉应力，并提高墙体的受剪力承载力;③可以避免使用较大截面梁、柱的框架来承担较大的竖向荷载。（2）平面形状变化处或楼盖水平刚度剧变处。这样可以消除地震时在该部位楼板中引起的应力集中效应。（3）楼梯间、电梯间以及楼板较大洞口的两侧。根据本工程特点，剪力墙的平面位置布置在竖向荷载较大处。
3.剪力墙最大间距。在框―剪体系中，剪力墙是主要抗震构件，承担着80%以上的地震力;框架是次要抗震构件，仅承担加%以下的地震力。要保持框一剪体系这一结构特性，以剪力墙为侧向支撑的各层楼盖，在地震力作用下的水平变形就需控制在很小数值范围以内，使框架的侧向变形与剪力墙大致相同。否则，就需要通过空间分析来考虑楼盖水平变形所引起的框架剪力增值。在实际工程中，剪力墙间距一般在2.5B及30m以内。有30m长的一段无剪力墙的自由布置空间，完全可以满足建筑功能的要求。
参考文献：
［1］小谷俊川．日本基于性能结构抗震设计方法的发展．建筑结构，2000，6．
［2］建筑抗震设计规范．(GBJfl一89)．
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1.前言
随着科学技术的飞速发展，高层建筑剪力墙结构施工技术日渐成熟。但是，随着建筑高层化的发展，对剪力墙性能及施工质量提出了更高要求。这就需要相关人员在生产建设实践中，更好地总结施工技义的特点与质量提升措施，以通过建筑剪力墙施工质量的提高，促进建筑施工更有效地满足社会经济发展需求。
2.高层建筑剪力墙结构设计
2.1 剪力墙结构布置
对于一般剪力墙布置来说，其应当主要沿主轴方向布置，而针对巨型、L 形、T 形等建筑平面，则可采用沿两个轴线方向布置。同时在布置剪力墙时，应尽量避免出现只有单向有墙的情况，同时对内外剪力墙采取拉通对直设置。合理地布置剪力墙数目是关键， 同时还应当满足结构质量中心与刚度中心的重合，避免结构出现过大的扭转。 这就要合理充分掌握剪力墙布置间距来体现。 剪力墙布置间距适中将有助于发挥剪力墙抗侧力构件作用，而且还可以合理地增大结构的利用空间。对于剪力墙上的门窗洞口布置应当上下对齐，明确墙肢和连梁的位置，且刚度相差不大，应避免三个以上的洞口集中于同一个十字交叉墙附近。 另外，由于剪力墙中的连梁刚度较弱，不宜将楼面主梁支承载在连梁上。对于本项目来说，本项目建筑用途为住宅公寓，抗震设防烈度为8 度，设计地震分组为一组，建筑场地类别为二类，设计基本地震加速度为 0.20g，基本风压（50 年一遇）为 0.65kN/㎡，地面粗糙度为 A 类，结构设计合理使用年限为 50 年，建筑结构安全等级为二级，结构抗震等级为二级，主楼地基基础设计等级为甲级。 该建筑体型对住宅平面布置有利，
2.2 剪力墙结构设计要点
剪力墙作为一种具有较大刚度、整体性好、抗侧力好的结构类型。 结合实践经验，笔者提出剪力墙结构设计中重要的几点设计要点如下：（1）对于地震效果较大的情况下，单纯地提高剪力墙结构的抗侧刚度，这将造成基础以及剪力墙结构的成本增加。（2）应合理布置剪力墙数量，过多的剪力墙数量将增加结构主体重量同时造成工程浪费。 （3）严格按照规范要求来进行剪力墙的构造配筋，配筋率的过低将会造成剪力墙结构延性较差。（4）合理设计剪力墙的墙长及其墙厚，避免出现墙肢承载力得不到有效发挥。综上所述，对于剪力墙结构设计一方面要保证结构具有足够的抗侧刚度，同时还需兼顾结构成本的优化。
2.3 剪力墙结构的构造设计
对于剪力墙结构设计来说， 不仅仅应满足结构的计算结果要求，同时还应满足规范的构造要求，构造要求对于保证剪力墙结构的延性等具有重要意义。根据《高规》规定，还应在结构设计时采取如下措施：（1）除注明者外，剪力墙墙体水平钢筋放在外侧 ；墙体钢筋网之间设直径 8@600x600 拉筋； 剪力墙墙体水平钢筋不得代替暗柱箍筋的设置。（2）连梁应沿整个梁高设置侧面纵筋（腰筋）；除特殊标注外，连梁腰筋按墙体水平筋拉通。（3）楼板内设备预埋管上方无板上部钢筋时 ，沿预埋管走向设置板面附加钢筋网带，钢筋网带取直径 6@150x200，最外排预埋钢管中心至钢丝网带边缘水平距离 150。（4）当上部墙柱伸入地面与土体接触 、或其中一段墙柱临水时 ，无论其外表面是否设置了建筑防水层，墙柱迎水面、接触土体面的纵筋保护层应按上部结构的保护层厚度增加 30（墙）、20（柱）。
2.4剪力墙结构计算分析
对框架-剪力墙结构中跨高比较大的与柱墙相接梁以及某些连梁， 该梁的重力作用效应比水平风或水平地震作用效应更加明显，此时需考虑梁刚度的折减，以控制正常使用时梁裂纹的发生和发展。 另外，高层建筑楼层的侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%或其上相邻点层侧向刚度平均值的 80%。 经过采取一系列的计算，计算结果表明，本结构各项结果均应在正常范围之内，既满足规范要求，又符合以下三点规律：（1）柱、剪力墙的轴力设计值均为压力；（2）柱、剪力墙基本为构造配筋：（3）梁基本无超筋，剪力墙、连梁均满足界面抗剪扭的要求。
3剪力墙结构施工质量控制和预防措施
3.1 施工前的技术准备工作。 要认真做好各种设计图纸的会审，运用规范和标准图集，并且结合工程建设经验，认真详细地核对结构图与建筑图、水电施工图等，要尽可能地把图纸当中所存在的一些常见问题，比如，轴线尺寸、细部标注尺寸以及标高等是不是有误，各类设计构造的做法能不是能够在实际施工中加以实现；结构配筋是不是足够合理，节点复杂位置的钢筋能不是能够顺利就位，是不是能够满足振捣的要求和必要保护层的厚度，是不是存在漏配钢筋等现象，配筋详图和配筋平面图之间是否存在矛盾，是否存在配筋显著偏小的现象，水电埋管的留洞和建筑结构是不是存在冲突，各位置的建筑详图设计是不是切实可行，各位置的建筑方法是不是合理，水电埋管是不是太过密集等，为其今后施工的顺利开展奠定了良好的基础。
3.2 梁柱节点的钢筋绑扎工作。 对梁柱节点来说，只要有超过四个方向的梁穿过，就有可能造成一部分梁面筋保护层的厚度要大大超过设计的要求，这对于梁的承载能力会造成非常大的影响。这时，应当及时向相关人员进行反映，并且重新计算出梁所具有的承载力，并且依据梁面筋的具置以确定梁箍筋所处的高度。在具体工程实践之中，一般都会将跨中区域梁面筋进行强行地抬高，这一办法对于提升梁的承载力缺乏帮助，反而还会极大地提升施工的费用。在实际工程操作之中，墙柱钢筋电渣的焊接头将会大量地存在，比如，存在焊包不均匀等质量问题，其发生原因主要在于钢筋接头端部的截面和钢筋纵向轴线不够垂直，因而造成临近焊接完成之时并在向下挤压过程中出现用力的不均，进而导致焊包的严重不均匀，从而有可能降低钢筋接头所具有的强度。为此，应当在正式焊接之前先使用气割把钢筋接头端加以削平，从而确保切后和纵向轴线能够保持垂直，并且要把表面加以清理干净。
3.3混凝土裂缝的控制工作。在高温施工环境下，由于温度比较高，为了避免混凝土产生裂缝，应当采取以下五条措施：一是改进配合比的设计，通过优选原材料和加入高效的减水剂，以控制混凝土水泥单方的用量于250kg/m3左右，并且不掺加任何一种微膨胀剂。二是混凝土入模温度严格地控制于 30℃之下，并且降低混凝土内部的实际最高温度升高的速度。三是科学合理地进行施工，运用混凝土泵送技术将板于大梁分开进行浇筑，全部采取斜面分层法，墙体与框架柱则运用整体分层法，并且严格地控制分层的厚度。四是强化混凝土养护。水平构件应当覆盖塑料布，而竖向构件则应外挂麻袋片，并且外包塑料布。浇水的次数以确保塑料布内出现凝结水为主要标准。
4.结语
高层建筑剪力墙结构设计的主旨是发挥这种结构刚度大、美观等特点，且又能解决高建筑成本等问题。 随着建筑不断的复杂化以及建筑高度的不断提升，剪力墙结构成为了现代建筑结构设计中较为常用的结构类型之一，其被广泛应用在住宅和旅馆建筑结构中。随着建筑高层化的发展，对剪力墙性能及施工质量提出了更高要求。这就需要相关人员在生产建设实践中，更好地总结施工技义的特点与质量提升措施，以通过建筑剪力墙施工质量的提高，促进建筑施工更有效地满足社会经济发展需求
参考文献
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随着建筑高度的不断提升，剪力墙结构由于其结构刚度大、整体性好等优势而被广泛应用于高层建筑中，针对剪力墙结构类型特点通过结合工程实际情况而采取合理有效地设计措施相当重要，
1．项目实例
某高层住宅办公楼，地下为两层地下车库，地上为 30 层公寓住宅，建筑总高度为 95.8m，建筑长宽比为 3.6，高宽比为 2.7。 该建筑经过论证最终采用剪力墙结构类型， 由剪力墙结构来直接承受建筑物的水平以及竖向荷载。 由于剪力墙结构其墙体全部由钢筋混凝土所构成，因此其自身平面内具有较大的抗侧刚度，能够有效地抵抗较大的水平侧向力。在水平荷载作用下，剪力墙结构将主要产生弯曲型的变形。
2.高层建筑剪力墙结构设计
2.1 剪力墙结构布置
对于一般剪力墙布置来说，其应当主要沿主轴方向布置，而针对巨型、L 形、T 形等建筑平面，则可采用沿两个轴线方向布置。同时在布置剪力墙时，应尽量避免出现只有单向有墙的情况，同时对内外剪力墙采取拉通对直设置。合理地布置剪力墙数目是关键， 同时还应当满足结构质量中心与刚度中心的重合，避免结构出现过大的扭转。 这就要合理充分掌握剪力墙布置间距来体现。 剪力墙布置间距适中将有助于发挥剪力墙抗侧力构件作用，而且还可以合理地增大结构的利用空间。对于剪力墙上的门窗洞口布置应当上下对齐，明确墙肢和连梁的位置，且刚度相差不大，应避免三个以上的洞口集中于同一个十字交叉墙附近。 另外，由于剪力墙中的连梁刚度较弱，不宜将楼面主梁支承载在连梁上。对于本项目来说，本项目建筑用途为住宅公寓，抗震设防烈度为8 度，设计地震分组为一组，建筑场地类别为二类，设计基本地震加速度为 0.20g，基本风压（50 年一遇）为 0.65kN/㎡，地面粗糙度为 A 类，结构设计合理使用年限为 50 年，建筑结构安全等级为二级，结构抗震等级为二级，主楼地基基础设计等级为甲级。 该建筑体型对住宅平面布置有利，
2.2 剪力墙结构设计要点
剪力墙作为一种具有较大刚度、整体性好、抗侧力好的结构类型。 结合实践经验，笔者提出剪力墙结构设计中重要的几点设计要点如下：（1）对于地震效果较大的情况下，单纯地提高剪力墙结构的抗侧刚度，这将造成基础以及剪力墙结构的成本增加。（2）应合理布置剪力墙数量，过多的剪力墙数量将增加结构主体重量同时造成工程浪费。 （3）严格按照规范要求来进行剪力墙的构造配筋，配筋率的过低将会造成剪力墙结构延性较差。（4）合理设计剪力墙的墙长及其墙厚，避免出现墙肢承载力得不到有效发挥。综上所述，对于剪力墙结构设计一方面要保证结构具有足够的抗侧刚度，同时还需兼顾结构成本的优化。
2.3 剪力墙结构的构造设计
对于剪力墙结构设计来说， 不仅仅应满足结构的计算结果要求，同时还应满足规范的构造要求，构造要求对于保证剪力墙结构的延性等具有重要意义。根据《高规》规定，还应在结构设计时采取如下措施：（1）除注明者外，剪力墙墙体水平钢筋放在外侧 ；墙体钢筋网之间设直径 8@600x600 拉筋； 剪力墙墙体水平钢筋不得代替暗柱箍筋的设置。（2）连梁应沿整个梁高设置侧面纵筋（腰筋）；除特殊标注外，连梁腰筋按墙体水平筋拉通。（3）楼板内设备预埋管上方无板上部钢筋时 ，沿预埋管走向设置板面附加钢筋网带，钢筋网带取直径 6@150x200，最外排预埋钢管中心至钢丝网带边缘水平距离 150。（4）当上部墙柱伸入地面与土体接触 、或其中一段墙柱临水时 ，无论其外表面是否设置了建筑防水层，墙柱迎水面、接触土体面的纵筋保护层应按上部结构的保护层厚度增加 30（墙）、20（柱）。
3.剪力墙结构计算分析
对本工程剪力墙结构通过采取 SATWE 有限元分析程序对结构的内力与位移进行分析，模型采用的设计主要荷载取值见表 1 所示。
表1楼、地面活荷载以及主要设备控制荷载标准值（kN/㎡）
对框架-剪力墙结构中跨高比较大的与柱墙相接梁以及某些连梁， 该梁的重力作用效应比水平风或水平地震作用效应更加明显，此时需考虑梁刚度的折减，以控制正常使用时梁裂纹的发生和发展。 另外，高层建筑楼层的侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%或其上相邻点层侧向刚度平均值的 80%。 经过采取一系列的计算，计算结果表明，本结构各项结果均应在正常范围之内，既满足规范要求，又符合以下三点规律：（1）柱、剪力墙的轴力设计值均为压力；（2）柱、剪力墙基本为构造配筋：（3）梁基本无超筋，剪力墙、连梁均满足界面抗剪扭的要求。
3剪力墙结构施工质量控制和预防措施
3.1 施工前的技术准备工作。 要认真做好各种设计图纸的会审，运用规范和标准图集，并且结合工程建设经验，认真详细地核对结构图与建筑图、水电施工图等，要尽可能地把图纸当中所存在的一些常见问题，比如，轴线尺寸、细部标注尺寸以及标高等是不是有误，各类设计构造的做法能不是能够在实际施工中加以实现；结构配筋是不是足够合理，节点复杂位置的钢筋能不是能够顺利就位，是不是能够满足振捣的要求和必要保护层的厚度，是不是存在漏配钢筋等现象，配筋详图和配筋平面图之间是否存在矛盾，是否存在配筋显著偏小的现象，水电埋管的留洞和建筑结构是不是存在冲突，各位置的建筑详图设计是不是切实可行，各位置的建筑方法是不是合理，水电埋管是不是太过密集等，为其今后施工的顺利开展奠定了良好的基础。
3.2 梁柱节点的钢筋绑扎工作。 对梁柱节点来说，只要有超过四个方向的梁穿过，就有可能造成一部分梁面筋保护层的厚度要大大超过设计的要求，这对于梁的承载能力会造成非常大的影响。这时，应当及时向相关人员进行反映，并且重新计算出梁所具有的承载力，并且依据梁面筋的具置以确定梁箍筋所处的高度。在具体工程实践之中，一般都会将跨中区域梁面筋进行强行地抬高，这一办法对于提升梁的承载力缺乏帮助，反而还会极大地提升施工的费用。在实际工程操作之中，墙柱钢筋电渣的焊接头将会大量地存在，比如，存在焊包不均匀等质量问题，其发生原因主要在于钢筋接头端部的截面和钢筋纵向轴线不够垂直，因而造成临近焊接完成之时并在向下挤压过程中出现用力的不均，进而导致焊包的严重不均匀，从而有可能降低钢筋接头所具有的强度。为此，应当在正式焊接之前先使用气割把钢筋接头端加以削平，从而确保切后和纵向轴线能够保持垂直，并且要把表面加以清理干净。
3.3混凝土裂缝的控制工作。在高温施工环境下，由于温度比较高，为了避免混凝土产生裂缝，应当采取以下五条措施：一是改进配合比的设计，通过优选原材料和加入高效的减水剂，以控制混凝土水泥单方的用量于250kg/m3左右，并且不掺加任何一种微膨胀剂。二是混凝土入模温度严格地控制于 30℃之下，并且降低混凝土内部的实际最高温度升高的速度。三是科学合理地进行施工，运用混凝土泵送技术将板于大梁分开进行浇筑，全部采取斜面分层法，墙体与框架柱则运用整体分层法，并且严格地控制分层的厚度。四是强化混凝土养护。水平构件应当覆盖塑料布，而竖向构件则应外挂麻袋片，并且外包塑料布。浇水的次数以确保塑料布内出现凝结水为主要标准。
4.结语
高层建筑剪力墙结构设计的主旨是发挥这种结构刚度大、美观等特点，且又能解决高建筑成本等问题。 随着建筑不断的复杂化以及建筑高度的不断提升，剪力墙结构成为了现代建筑结构设计中较为常用的结构类型之一，其被广泛应用在住宅和旅馆建筑结构中。随着建筑高层化的发展，对剪力墙性能及施工质量提出了更高要求。这就需要相关人员在生产建设实践中，更好地总结施工技义的特点与质量提升措施，以通过建筑剪力墙施工质量的提高，促进建筑施工更有效地满足社会经济发展需求
【参考文献】
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现代高层建筑正向体形复杂、功能多样、造型新颖的方向发展，同时还要满足大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等要求。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。
一、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。
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：
A矩=A异；(2)b/h=(Ix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；
Ix异 、Iy异――分别为异形柱截面x、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。
二、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来减少部分未知量之后在进行求解，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］。
三、 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］：轴压比、高长比(即柱净高与截面肢长之比)是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。 异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。 作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，同时避免高长比小于4(短柱)。控制柱截面轴压比的目的，在于要求柱应具有足够大的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，提高柱的变形能力，满足抗震要求。广东《规程》按建筑抗震设计规范(GBJ11―89)中所规定的柱子轴压比降低0.05取用(按截面的实际面积计算)；天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比、箍筋直径及抗震等级共同确定，其要求比广东《规程》严格，例如，对s/d=5、4(即箍筋间距s=100mm，纵筋直径d分别为20mm、25mm的情况)，箍筋直径dv=8mm，抗震等级为三级的L形截面，其轴压比限值分别为0.60，0.65。异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件，柱肢截面的肢厚比(即肢长/肢宽)不大于4。《高规》(JGJ3―91)第5.3.4条，“抗震设计时，小墙肢的截面高度不宜小于3bw”，“一、二级剪力墙的小墙肢，其轴压比不宜大于0.6”。根据上述分析，为便于应用，建议在6度设防区，对于异形柱框架结构，L形截面柱的轴压比不应超过0.6(按截面的实际面积计算，下同)，T形截面柱的的轴压比不应超过0.65，十字形截面柱的轴压比不应超过0.8;对于异形柱框架―剪力墙(或核心筒)结构，由于框架是第二道抗震防线，所以框架柱的轴压比限值可放宽到0.65(L形)、0.70(T形)、0.90(+字形)，但对于转换层下的支承柱，其轴压比仍不应超过0.60。 短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽量避免出现短柱。根据高长比不宜小于4，在梁高为600mm的前提下，当标准层层高为3.0m时，异形柱的最大肢长可为600mm;底层层高为4.2m时，肢长可为900mm。
四、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱
在现代高层住宅的地下室和下部几层，由于停车和商业用房需较大空间，就得通过转换层来实现。例如，在同一座建筑中，沿房屋高度方向建筑功能常要发生变化，上部楼层布置旅馆、住宅；中部楼层用作办公用房；下部楼层布置商店、餐馆和文化娱乐设施，这种不同用途的楼层需要采用不同形式的结构。从建筑功能上看，上部需要小开间的轴线布置并需要较多的墙体以满足旅馆和住宅的功能要求；中部则需要较小的或中等大小的室内空间，可以在柱网中布置一定数量的墙体以满足办公用房的功能要求；下部需要尽可能大的自由灵活的室内空间，要求柱网大，墙体尽量少，以满足商店、餐饮、停车场等公共设施的功能要求。上述要求与结构的合理布局正好相反。由于高层建筑结构下部楼层受力很大，上部楼层受力较小，正常的结构布置应是下部刚度大、墙体多、柱网密，而到上部则逐渐减小墙体及柱的布置，以扩大柱网。这样，结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反。因此，为了适应建筑功能的变化，就必须在结构转换的楼层设置水平转换构件，即转换层结构。
据研究表明［5］，“框支剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变，内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实现；转换层下部的‘框支’结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏。这种结构体系不利于抗震。高烈度区（9度及9度以上）不应采用；8度区可以采用，但应限制转换层设置高度，可考虑不宜超过3层；7度区可适当放宽限制。”因此，建议在6度抗震设防区，短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过5层，避免高位转换。转换层上下的层刚度比γ宜接近1，不宜超过2。转换层位置较高时，宜同时控制转换层下部“框支”结构的等效刚度（即考虑弯曲剪切和轴向变形的综合刚度），使EgJg与EcJc接近。EgJg为剪力墙结构的等效刚度，剪力墙结构高度取框支层的总高度，其平面和层高与转换层上部的剪力墙结构相同；EcJc为转换层下部“框支”结构的等效刚度。研究表明［5］，“控制转换层下部‘框支’结构的等效刚度对于减少转换层附近的层间位移角和内力突变是十分必要的，效果也很显著。”
规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。框支剪力墙结构当转换层位置较高时，如何定义框支柱，涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原理，局部处理的影响只限于局部范围，所以当转换层位置较高（如高位转换）时，除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架结构基本一样，不必按框支柱处理。文献［6］计算了两个28层的结构，一为内筒外框架结构，一为内筒外框支结构，转换层设在18层。计算结果表明，转换层下二层的内力影响很大，下三层的内力误差最大为15%，下五层的内力已比较接近（最大误差小于10%）,下八层的内力已基本一样（最大误差小于5%）。这说明框支柱只需在五层范围内加以考虑，其它层的柱子按普通框架柱处理即可。因此，建议当转换层位置不超过五层时，转换层下的各层柱均按框支柱处理；当转换层位置超过五层时，转换层下相邻的五层柱按框支柱处理，而其它层的柱按普通框架柱处理。由于高位转换对抗震不利，所以结构设计中应尽量避免高位转换。
五、短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计
振动台模拟地震试验结果表明［7］，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部的小墙肢，截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。例如，短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近，以减小扭转效应；适当增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度（宜取250mm，对底部的小墙肢根据需要可取用300mm），加强墙肢端部的暗柱配筋，严格控制墙肢截面的轴压比不超过0.6，以提高墙肢的承载力和延性；高层结构中连梁是一个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏；短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免采用“一”字形墙肢；短肢剪力墙底部加强部位的配筋应符合规范要求等。
参考文献：
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