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關鍵詞：異形柱；結構；受壓；抗震；特點
Abstract: the concrete special-shaped columns structure based on T, L, cross-shaped profiled column (hereinafter referred to as the special-shaped columns) instead of general frame column as vertical supporting member and the structure of the composition. The special-shaped columns structure to avoid frame column in the indoor bulge, little of architectural space, improve the building view for architectural design and use function with agility and convenience. In recent years, special-shaped columns structure in construction industry especially in residential design has been widely applied. This paper first analyzes the special column frame structure system technical advantages, then compare with rectangular column, highlighted its mechanical characteristics and structural characteristics, on the basis of further analysis of the special-shaped column structure design of the general characteristics and design of the main calculation, and finally puts forward some seismic behavior of special-shaped columns to strengthen measures.
Keywords: special-shaped columns; Structure; Compression; Seismic; characteristics
中圖分類號：Q959.229+.8文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）
一、異型柱框架結構體系的技術優點
柱肢厚通常采用200mm，肢厚基本與填充墻等厚，框架梁寬也同墻厚，室內不凸出梁柱，便于使用又美觀，同時還增加了房間的使用面積，比相同形式的磚混結構可增加約8％～10％的使用面積；圍護墻通常是非承重的輕質隔墻，原則上允許任意穿墻打洞，甚至拆除重砌，這使得房間布置更加靈活，能更好地實現建筑功能的要求；雖然增加了施工難度，但因擴大了使用面積，加之自重較輕，減少了基礎費用，綜合考慮總體經濟效益較好。
二、異形柱結構的受力特點
異形柱與矩形柱具有不同的截面特性及受力特性，其受力特性比矩形柱要復雜得多，可歸納為：
（一）受壓區圖形復雜，影響結構延性
對于偏壓構件，矩形截面的受壓區總是矩形，內力臂較大；而對異形柱，受壓區圖形通常比較復雜，可能為二邊形，也可能為多邊形。對于受壓區呈多邊形分布的截面，受壓區邊緣混凝土應力過于集中，一旦達到受壓強度極限，破壞區域往里滲透得過快，不利于外邊緣的混凝土纖維經歷下降段，從而影響整個截面和構件的延性。
（二）剪應力導致異形柱變形能力降低
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，在受力狀態下各肢將產生翹曲上正應力和剪應力，剪應力使柱肢混凝土先于普通矩形柱出現裂縫，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。
（三）節點核心區受剪承載力低
在相同條件下，異形柱框架梁柱節點核心區的受剪承載力低于截面面積相同的矩形柱框架梁柱節點的受剪承載力，是異形柱框架的薄弱環節，正因為如此，異形柱結構設計時，異形柱節點核心區受剪承載力經常不滿足設計要求。
（四）受壓承載力計算復雜
異形柱受壓承載力計算是一個復雜的問題，原因是由于其配筋形式及截面形狀與矩形柱有明顯的差異，因此其在受力性能上與矩形截面柱必定存在或多或少的差別，在雙偏壓作用下，截面中和軸一般不垂直于彎矩作用平面，也不與截面邊緣平行，因此《混凝土異形柱結構技術規程》規定異形柱應進行雙偏壓正截面承載力計算。
（五）異形柱框架結構計算問題不容忽視
異形柱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，宜優先采用具有異形柱單元的計算程序進行內力與位移分析，PKPM，GSCAD，TBSA等國產結構軟件均可進行異形柱框架結構計算。
三、異形柱的構造特點
異形柱截面幾何形狀為L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚之比不大于4?！兑幊獭愤€規定異形柱肢厚不應小于200mm，肢高不應小于500mm。異形柱框架結構是介于短肢剪力墻與矩形框架之間的一種結構體系。其肢高與肢厚之比愈小愈接近框架結構的受力特征。異形柱一般應用于住宅中。
異形柱結構的受力特點及功能決定了異形柱具有如下的構造特點：
1、異形柱的墻厚一般與填充墻墻厚相同。
2、柱凈高與截面長邊之比即長細比不宜小于4且不大于8，長細比小于4即短柱，短柱在壓剪作用下往往發生脆性的剪切破壞，設計中應盡量避免。因此，異形柱的柱肢不應過長，使異形柱形成短柱或極短柱，不利于抗震。
3、根據長細比不宜小于4，在梁高為600 mm的前提下，當標準層層高為3.0 m時，異形柱的最大肢長可為600 mm；底層層高為4.2 m時，肢長可為900 mm。
4、《規程》規定異形柱框架結構最大適用高度24 m，不能用于高層建筑。這是因為純短肢剪力墻尚不能單獨用于高層建筑，作為弱于短肢剪力墻的結構形式，異形柱框架結構不能用于高層建筑是符合邏輯的。
四、異形柱結構設計的一般特點
（一）結構布置
與一般鋼筋混凝土框架結構相比，異形柱框架結構在結構布置時應注意以下原則：
1、結構平面宜盡量對稱，使平面和剛度均勻，2個主軸方向應協調布置，避免扭轉帶來的不利影響；如果有明顯的不對稱，應考慮扭轉對結構受力的不利影響。
2、異形框架宜雙向設置，框架柱應對齊，框架梁應拉通，避免縱橫框架梁相互支撐，使結構形成空間受力并具有足夠的承載能力、剛度和穩定性，同時具有良好的整體性和較好的抗震性能。
3、豎向布置應力求體型規則、均勻，避免過大的外挑和內收，防止樓層剛度沿豎向的突變，盡量避免錯層。
（二）適用高度、高寬比及長細比限制
異形柱框架剪力墻結構在7度抗震設防烈度區，要求房屋高度≤35m，建筑物的高寬比不宜大于4；8度區房屋高度不大于28m，建筑物的高寬比不宜大于3.5。另外，柱凈高與截面長邊之比，即長細比宜大于4小于8。長細比小于（4 即短柱），容易發生脆性剪切破壞；長細比大于8，易引起失穩破壞。
（三）抗震等級
異形柱框架結構應根據結構類型、房屋高度及抗震設防烈度采用不同的抗震等級，并應符合相應的計算和構造措施要求。
五、異形柱結構的計算要點
（一）剪跨比的限制
剪跨比是反映柱截面所受彎矩與剪力相對大小的一個參數，是影響框架柱破壞形態的最重要的因素。控制剪跨比即控制柱凈高與柱截面肢長之比。由于異形柱的抗剪性能差，選擇異形柱截面時，為避免出現短柱。
（二）軸壓比的限制
它是影響柱破壞形態和變形能力的另一個重要因素。有關研究結果表明：軸壓比對異形柱的影響遠遠超過對普通矩形柱的影響，為保證異形柱的延性，必須嚴格控制軸壓比，柱應具有足夠大的截面尺寸，以防止出現小偏壓破壞，并應滿足抗震要求，同時避免長細比小于4的短柱。由于異形柱的截面積比具有相同抗彎剛度的矩形柱小，因此用矩形柱替換后計算出的軸壓比數值不能直接應用于異形柱。
（三）主筋配筋率及配箍率的調整
軸壓比控制值的調整，使計算得出的矩形柱配筋值一般均較小，用于異形柱截面配筋時比值應予以放大?？紤]到異形柱自身的受力特點，把柱縱向鋼筋的最小總配筋率限值提高0.1%。另外由于異形柱較普通柱易于開裂的特點，設計時以普通框架柱的構造體積配箍率0.8%～1.2%為依據，異形柱的配箍率取其上限，并且配箍形式選用矩形復合箍筋。
（四）抗震調整系數的選取
考慮地震作用組合的異形柱，其截面承載力應除以承載力抗震調整系數。通常情況下對于正截面承載能力，取0.8；對于斜截面承載力取0.85。
六、加強異形柱結構抗震性能的措施
在地震作用下，異形柱框架結構最大彈塑性層間位移通常發生在結構底部。常見的加強薄弱層的措施應在底層設置支撐、芯柱，利用已有構件,如適當加強底層樓梯的設計，使其與框架有可靠的連接以產生支撐作用，同時考慮到受力的復雜性，可在設計時將基礎與底層異形柱的連接部位改設為矩形柱,或將整個底層柱改設為矩形柱，有利于抗震。
異形柱結構中較為常見的薄弱構件為角柱。通常加強角柱的抗震構造措施為沿柱高全長加密箍筋?？紤]到結構頂層軸壓比小，梁內鋼筋全部伸入角柱的特點，在確定薄弱部位時應注意頂部角節點的抗震性能。
通過對異形柱框架頂層角節點的試驗研究，得出了柱的截面形式影響角節點破壞形式的結論，并建議在異形柱結構設計時，頂層柱最好設計成等肢柱,以改善節點受力，提高節點的抗剪性能及延性。其他薄弱部位宜根據結構特點確定：如結構中的大開間房屋地震反應比小開間房屋大，就可將其視為結構中的薄弱部位加強設計，并采取相應的構造措施。
結語
隨著經濟的不斷發展，混凝土異形柱框架結構以其獨有的優點一定會有越來越廣泛的應用。但其框架結構仍存在一定的缺陷，需要進一步加強改進和完善。設計人員應該在掌握其受力特性和結構特點、了解其結構破壞機理的基礎上選用合理的結構形式，正確地運用電算結果，滿足規范要求的各種構造措施，才能夠保證所設計的結構有可靠的安全度。
參考文獻
[1]張喜德，楊濤，許偉軍，李東超.混凝土異形柱結構特點及其應用分析[J].廣西工學院學報，2007.3.
Abstract: This paper mainly analyzed the classification and mechanical properties of special-shaped column node as well as the factors that impact the shear capacity of special-shaped column node, and proposed some suggestions on thespecial-shaped column node design.
關鍵詞：異形柱；結構設計；節點；抗剪承載力
Key words: shaped column；structural design；node；shear capacity
中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）01-0051-02
0引言
在日常的結構設計尤其是精品住宅設計過程中，甲方對戶內空間要求，特別是“墻不露角”等的要求越來越高，因此，異形柱的應用就逐步趨向廣泛，對框架（剪）異形柱結構體系的研究與應用就變得尤為重要。異形柱結構與普通柱不同，肢厚很小，鋼筋較密受力情況較為復雜，給結構分析帶來一定難度，特別是異形柱框架結構節點核心區受力特點極為復雜。為此，本文對異形柱框架結構節點核心區受力特點、節點承載力及抗剪承載力等的影響因素進行初步的探討。
1異形柱節點分類
節點是指梁與柱的交匯區，它屬于梁高范圍的柱段。按節點所在位置分，有中間層中間節點和端節點以及頂層中間節點和端節點。節點的主要作用是將所屬的本層和上層荷載和作用（例如地震）有效地傳遞到下層柱中去。因而節點核心區的作用力為與節點相連接的梁端和柱端的彎矩、軸力、剪力甚至扭矩等等，受力甚為復雜。
按滿足被連接構件的受力特性要求，節點可分為兩類：
類型1：結構承受重力荷載和一般風荷載，所連接的構件（梁、柱）主要按承載能力極限狀態設計，要求節點滿足所連接構件的承載力要求；
類型2：結構承受地震作用情況，要求節點滿足所連接的構件在反復變型下進入非彈性而又必須維持一定的承載力的要求。
對于矩形截面柱框架，一般情況下，1類節點不要求對節點核心區進行受剪承載力驗算，只須滿足構造要求和配置一定數量的水平箍筋，2類節點，對一、二級抗震等級必須對節點核心區進行受剪承載力驗算并應滿足抗震構造措施要求，對三、四級抗震等級則只須滿足抗震構造措施要求。
2異形柱節點受力性能
近年來，天津大學、大連理工大學、沈陽建工學院、遼寧省建筑設計研究院、河北理工學院、南昌大學和重慶大學進行了總計為近50個異形柱框架梁柱節點的試驗研究，其中首次對頂層邊節點、中節點進行了旨在研究翼緣寬度影響的試驗。
2.1 異形柱節點受力機理異形柱節點的破壞主要集中于“小核心”區,應以“小核心”為單元研究異形柱節點的抗剪能力。異形柱節點“小核心”區與常規節點一樣同時存在斜壓桿、桁架和約束機構3種傳力機構。它們在傳遞節點剪力中的作用此消彼長，但在梁端正反向加載下其受力特征具有不對稱性，斜壓桿、桁架和約束機構的作用大小不同于常規節點。鑒于3 種傳力機構所承擔的剪力不斷變化,難以定量計算，將異形柱節點的抗剪能力主要按“小核心”混凝土抗剪能力和箍筋抗剪能力兩部分組成,最終得到可用于工程設計的異形柱節點抗剪承載力公式。
2.2 異形柱節點抗剪承載力計算公式
2.2.1 計算公式的依據根據“節點更強”的設計原則,節點核心應保持一定的安全儲備。鑒于異形柱節點核心區通裂后,節點承載力迅速進入極限階段，外荷載的增長幅度有限，同時考慮到通裂狀態時節點核心區的裂縫寬度大都已超過0.2mm，裂縫寬度過大將影響結構的耐久性。采用通裂狀態建立異形柱節點受剪承載力計算公式。“小核心”是決定異形柱節點核心承載力的關鍵，各種機理對“小核心”這個基本單元仍然適用，本文仍采用規范中常規節點承載力的計算公式。
2.2.2 異形柱節點抗剪承載力計算公式節點核心區受剪的水平截面應符合下列條件：
①無地震作用組合：vj?燮0.24ζfζhfcbjhj
②有地震作用組合：vj?燮ζNζfζhfcbjhj
節點核心區的受剪承載力應符合下列規定：
①無地震作用組合：
vj?燮1.381+ζfζhftbjhj+（hbo-a’s）
②有地震作用組合：
vj?燮1.1ζN1+ζfζhftbjhj+（hbo-a’s
式中：N為與組合的節點剪力設計值對應的該節點上柱底部軸向力設計值，當N 為壓力且N＞0.3fcA 時，取N＝0.3fcA；當N 為拉力時，取N＝0；ζN為軸壓比影響系數；ζh為截面高度影響系數；ζf為翼緣影響系數。
2.3 試驗研究和計算分析證明
2.3.1 試驗研究表明，異形柱框架梁柱節點核心區的受剪承載力低于截面面積相同的矩形柱框架梁柱節點的受剪承載力，是異形柱框架的薄弱環節。為確保安全，對抗震設計的二、三、四級抗震等級的梁柱節點核心區以及非抗震設計的梁柱節點核心區均應進行受剪承載力計算。
2.3.2 對于節點承載力計算公式要考慮翼緣的有利作用；研究表明，肢高與肢厚相同的等肢異形柱框架梁柱節點核心區的水平截面面積可表達為ζfbjhj=bchc+hf（bf-bc），取bj=bc和hj=hc，則有ζf=1+，ζf為翼緣全部有效利用時的翼緣影響系數。
2.3.3 試驗表明，在相同條件下，節點水平截面面積相等時，等肢L形、T形和十字形截面柱的節點受剪承載力分別比矩形柱節點降低33%、18%和8%左右，這主要是由于節點核心區外伸翼緣面積（bf-bc）hf在節點破壞時未充分發揮作用所致。
2.3.4 不應采用“一”字形柱，注意保證異形柱要有足夠的翼緣，包括寬度與厚度，這不但是節點受剪承載力的需要，也是抗震設計時保證節點組合體延性的需要。
2.3.5 為提高節點的受剪承載力和改善節點的抗震性能，可采取梁端增設支托、梁（水平）加腋增加節點有效截面面積、局部采用鋼纖維混凝土提高節點區材料強度、或梁塑性鉸外移等辦法，這些辦法對于改善異形柱節點受剪性能的有效程度有的尚待進一步研究。
3影響異形柱節點抗剪能力的因素
3.1 軸壓比軸壓力提高節點核心區抗初裂能力的原因在于其增加了柱的受壓區面積，因而加大了斜壓桿的寬度，使參與斜壓桿機構的混凝土面積增大，同時梁筋傳遞給節點核心混凝土的邊緣剪力中有更多的部分匯入斜壓桿機構，造成節點核心混凝土開裂的邊緣剪力減小。另外，軸壓力提高，增大了主斜裂縫與水平方向的角度。軸壓力對通裂與極限荷載影響不明顯的原因是：在軸壓力下進行循環反復加載，致使節點核心區的混凝土累積損傷效應較無軸力作用時大，盡管軸壓力可以提高混凝土的抗剪強度，但加劇的累積損傷效應最終致使軸壓力的有利作用有所降低，對節點的通裂和極限荷載提高不明顯。
3.2 節點核心配箍率配箍率對初裂剪力影響不大，因為初裂時節點剪力Vj 主要取決于混凝土的抗拉強度，一旦裂縫形成，箍筋受力將大幅度增長，甚至屈服，桁架機構產生作用，箍筋開始參與抵抗節點剪力；而且由于箍筋的約束使混凝土的抗剪能力也有所提高。加載過程中箍筋沿節點核心高度方向應變分布不均勻，每層箍筋應力不等，并非全部同時屈服，根據箍筋應力的數據分析，在通裂狀態下沿節點核心高度方向80%范圍內箍筋屈服。在節點核心中部（對異型中節點則是在小核心中部較偏下部位）應力最大。這是因為在某一方向彎矩作用下，節點核心對角線兩個端部的混凝土在另一方向彎矩作用下產生的裂縫將閉合,該區域此時要承受壓力，對角線中部區域裂縫最寬，箍筋將承受原由混凝土承擔的拉力，導致節點核心中部箍筋應力最大。
3.3 柱截面高度變化對異形柱中節點而言，節點核心上下柱截面、左右梁截面不同會造成節點核心更易開裂。裂縫首先出現在節點“小核心”的位置，初裂荷載降低的幅度可達30%左右，對節點核心的通裂荷載影響不大。常規節點通裂后節點核心還有較大的能力承擔繼續增加的節點剪力，而異形柱節點則不同。
4異形柱設計中的建議
在實際工程設計中，我們應更加重視異形柱縱筋和箍筋、節點核心區抗剪承載力、軸壓比限值等問題的設計。
4.1 縱向鋼筋和箍筋縱向受力鋼筋宜采用HRB400、HRB335級鋼筋；箍筋宜采用HRB335、HRB400、HPB235級鋼筋。在同一截面內，縱向受力鋼筋宜采用相同直徑，其直徑不應小于14mm，且不應大于25mm。異形柱內折角處應設置縱向受力鋼筋?？v向鋼筋間距：二、三級抗震等級不宜大于200mm；四級不宜大于250mm；非抗震設計不宜大于300mm。當縱向受力鋼筋的間距不能滿足上述要求時，應設置縱向構造鋼筋，其直徑不應小于12mm，并應設置拉筋，拉筋間距應與箍筋間距相同。
異形柱應采用復合箍筋，嚴禁采用有內折角的箍筋。非抗震設計時，異形柱的箍筋直徑不應小于0.25d（d為縱向受力鋼筋的最大直徑），且不應小于6mm；箍筋間距不應大于250mm，且不應大于柱肢厚度和15d（d為縱向受力鋼筋的最小直徑）；當柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率大于3％時，箍筋直徑不應小于8mm，間距不應大于200mm，且不應大于10d（d為縱向受力鋼筋的最小直徑）；箍筋肢距不宜大于300mm。對于異形柱加密區箍筋的設置問題，在實際設計中往往會忽略如下幾個問題：①剪跨比不大于2的柱以及因設置填充墻等形成的柱凈高與柱肢截面高度之比不大于4的柱箍筋沒有全長加密。②三、四級抗震設計時，箍筋加密區最大間距其中一個規定是“應小于等于縱向鋼筋直徑的7倍”。這樣，當縱向鋼筋直徑為12mm或者14mm時，箍筋在加密區最大間距就相應不超過84mm和98mm了。但值得注意的是，就目前的規程來說，尚未對“縱向鋼筋”的定義作進一步的明確。規程中跟“縱向鋼筋”相關的提法有“縱向受力鋼筋”和“縱向構造鋼筋”，根據解析條文對“箍筋間距與縱筋直徑之比s／d”的理解，在本題述的“縱向鋼筋”應為“縱向受力鋼筋”。但是，這個界定在實際設計審查中，尚應和當地審查單位作進一步溝通明確，避免引起不必要的誤會。
4.2 節點核心區抗剪承載力超限問題根據《混凝土異形柱結構技術規程》5.3.1 規定：異形柱框架應進行梁柱節點核心區受剪承載力計算。在實際設計中，我們通過計算軟件分析后通常出現如下提示：
“** 節點域抗剪超限
N-C=3（29）Vjy=343.>FFC=0.23?鄢FC?鄢H?鄢B=279.”
這就是梁柱節點核心區受剪承載力不足所引起的。要避免梁柱節點核心區受剪承載力不足的情況，根據《混凝土異形柱結構技術規程》5.3.5框架梁柱節點核心區組合的剪力設計值的計算公式（5.3.5-1、5.3.5-2、5.3.5-3、5.3.5-4），我們需從以下幾個方面著手：
①減小柱的計算高度。②增加梁柱節點處梁的截面有效高度、截面高度。③減小節點左、右兩側梁端彎矩設計值。
另外，我們在利用PKPM等設計軟件對結構建模分析的時候，往往為了減小截面類型或者方便操作，通常在柱布置的時候進行了柱子的轉角，這時候Vj所顯示的超限方向就要根據原截面定義時的X、Y方向對應復核，而不是根據生成的圖形去判斷X、Y方向。
當然，我們不能單一的為了某個節點不出現超限而只針對該節點作設計，我們應該要做的首先是在結構布置、梁柱截面選取等方面去宏觀控制結構整體剛度的均勻分布，避免剛度突變等情況，從根本上去避免上述問題的出現。
4.3 軸壓比限值問題異形柱在單調荷載，特別在低周反復荷載作用下，粘結破壞較矩形柱嚴重，延性比普通矩形柱差，因此，異形柱的軸壓比限值比矩形柱嚴格得多?！兑幊獭?.2.2條根據結構體系、截面形式、剪跨比、箍筋間距與縱筋直徑比s/d、箍筋直徑d和抗震等級確定，在0.45-0.85之間波動，比矩形柱結構的柱軸壓比限值低。所以，在程序試算后，應按上述條件初步確定出各柱的軸壓比具體限值，并在配筋簡圖中仔細查看各層柱的計算軸壓比是否有超限的。因為此時異形柱的實配縱筋和箍筋還是未知的，PKPM程序無法判斷每個柱的軸壓比具體限值，只有在軸壓比超過矩形柱結構的軸壓比限值時，程序才會報告軸壓比超限。因此，異形柱的軸壓比超限，必須逐一手工核算。
另外，在實際設計中，不可避免的出現有柱截面高度與寬度的比值不大于4但是柱截面寬度為200mm如700mm X 200mm的一字形矩形柱，由于該截面類型柱延性更弱于傳統的異形柱，這時候，我們需結合短肢剪力墻和異形柱的相關規定，對其軸壓比作出更嚴格的要求。當然，在實際設計中能避免該類型柱則盡量避免。
5結論和展望
對地震區節點受剪承載力計算公式不能簡單地理解為屬于承載能力極限狀態的受剪際載力問題，節點的設計要關注在強震作用下，梁端或柱端出現塑性鉸產生較大非彈性變型－即在吸收和耗散地震能量的過程中節點是否發生受剪破壞，從而不僅要考慮“承載力”而且必需考慮節點所連接的構件能否滿足或實現結構吸收和耗散地震能量的延性要求。
異形柱的設計中面臨的另一問題，就是異形柱框架在地震作用下破壞嚴重，因此，在實際工程抗震分析時，需要注意以下幾點：①異形柱框架結構不對稱時，扭轉對其受力的影響；②異形柱框架結構在地震作用下的彈塑性分析；③若條件允許，盡量合理適量設置抗震墻；④異形柱框架結構在截面設計方面的軟件的開發。
參考文獻:
[1]JGJ 3-2002,高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社,2002.
[2]JGJ 149-2006,混凝土異形柱結構技術規程.
【關鍵詞】建筑結構設計；節點抗剪；特點分析；設計建議
近些年，由于甲方對住宅設計方面要求過高導致異形柱被廣泛運用，因此設計者也越來越重視對框架異形柱結構體系的研究及應用。此外，異形柱結構特殊，具有肢厚小、鋼筋較密受力情況復雜、形柱框架結構節點核心區受力特點難等因素，導致后期在運用時產生一定的難度。因此，文章針對上述情況做出了一系列分析及研究。
1 影響異形柱節點抗剪能力的因素
1.軸壓比
軸壓力之所以可以提高節點核心區抗初裂的能力是因為柱的受壓區面積增大，客觀上加大了斜壓桿的寬度，使參與斜壓桿機構的混凝土面積增大，同時梁筋傳遞給節點核心混凝土的邊緣剪力中有更多的部分匯入斜壓桿機構，造成節點核心混凝土開裂的邊緣剪力減小。另外，軸壓力提高，增大了主斜裂縫與水平方向的角度。軸壓力對通裂與極限荷載影響不明顯的原因是：在軸壓力下進行循環反復加載，致使節點核心區的混凝土累積損傷效應較無軸力作用時大，盡管軸壓力可以提高混凝土的抗剪強度，但加劇的累積損傷效應最終致使軸壓力的有利作用有所降低，對節點的通裂和極限荷載提高不明顯。
2.節點核心配箍率
配箍率對初裂剪力影響不大，因為初裂時節點剪力Vj主要取決于混凝土的抗拉強度，一旦裂縫形成，箍筋受力將大幅度增長，甚至屈服，桁架機構產生作用，箍筋開始參與抵抗節點剪力；而且由于箍筋的約束使混凝土的抗剪能力也有所提高。加載過程中箍筋沿節點核心高度方向應變分布不均勻，每層箍筋應力不等，并非全部同時屈服，根據箍筋應力的數據分析，在通裂狀態下沿節點核心高度方向80%范圍內箍筋屈服。在節點核心中部（對異型中節點則是在小核心中部較偏下部位）應力最大。這是因為在某一方向彎矩作用下，節點核心對角線兩個端部的混凝土在另一方向彎矩作用下產生的裂縫將閉合，該區域此時要承受壓力，對角線中部區域裂縫最寬，箍筋將承受原由混凝土承擔的拉力，導致節點核心中部箍筋應力最大。
3.柱截面高度變化
就異形柱中節點來說，節點核心上下柱截面、左右梁截面有差異容易導致節點核心開裂。裂縫首先出現在節點“小核心”的位置，初裂荷載降低的幅度可達30%左右，對節點核心的通裂荷載影響不大。常規節點通裂后節點核心還有較大的能力承擔繼續增加的節點剪力，而異形柱節點則不同。
2 異形柱設計中的建議
在進行設計時，需要我們注意的是異形柱縱筋和箍筋、節點核心區抗剪承載力、軸壓比限值等問題的設計。
1.縱向鋼筋和箍筋
縱向受力鋼筋宜采用HRB400、HRB335級鋼筋；箍筋宜采用HRB335、HRB400、HPB235級鋼筋。在同一截面內，縱向受力鋼筋宜采用相同直徑，其直徑不應小于14mm，且不應大于25mm異形柱內折角處應設置縱向受力鋼筋縱向鋼筋間距：二、三級抗震等級不宜大于200mm；四級不宜大于250mm；非抗震設計不宜大于300mm。當縱向受力鋼筋的間距不能滿足上述要求時，應設置縱向構造鋼筋，其直徑不應小于12mm，并應設置拉筋，拉筋間距應與箍筋間距相同。
異形柱在選用箍筋時應該選用復合箍筋，并且在非抗震設計時，異形柱的箍筋直徑必須大于0。25d（d為縱向受力鋼筋的最大直徑），且不應小于6mm；箍筋間距不應大于250mm，且不應大于柱肢厚度和15d（d為縱向受力鋼筋的最小直徑）；柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率大于3時，箍筋直徑不應小于8mm，間距不應大于200mm，且不應大于10d（d為縱向受力鋼筋的最小直徑）；箍筋肢距不宜大于300mm對于異形柱加密區箍筋的設置問題，在實際設計中往往會忽略如下幾個問題：⑴剪跨比小二的柱以及因設置填充墻等形成的柱凈高與柱肢截面高度之比小于四的柱箍筋沒有全長加密。⑵三、四級抗震設計時，箍筋加密區最大間距其中一個規定是應小于等于縱向鋼筋直徑的7倍，當縱向鋼筋直徑為12mm或者14mm時，箍筋在加密區最大間距就相應不超過84mm和98mm了。然而應該關注的是，對當下的規程而言，還沒有把“縱向鋼筋”的定義明確化。在本題述的“縱向鋼筋”應為“縱向受力鋼筋”?？墒牵捎诖私缍ㄔ趯嶋H設計審查中，還需要和當地審查單位核實溝通好，以免引起不必要的麻煩。
2.節點核心區抗剪承載力超限問題
根據《混凝土異形柱結構技術規程》5。3。1規定：異形柱框架應進行梁柱節點核心區受剪承載力計算。在實際設計中，我們通過計算軟件分析后通常出現如下提示：
“**節點域抗剪超限
N-C=3（29）Vjy=343.>FFC=0.23*FC*H*B=279. ”
這就是梁柱節點核心區受剪承載力不足所引起的。要避免梁柱節點核心區受剪承載力不足的況，根據《混凝土異形柱結構技術規程》5。3。5框架梁柱節點核心區組合的剪力設計值的計算公式，我們需從以下幾個方面著手：⑴減小柱的計算高度。⑵增加梁柱節點處梁的截面有效高度、截面高度。⑶減小節點左、右兩側梁端彎矩設計值。
另外，我們在利用PKPM等設計軟件對結構建模分析的時候，往往為了減小截面類型或者方便操作，通常在柱布置的時候進行了柱子的轉角，這時候Vj所顯示的超限方向就要根據原截面定義時的X、Y方向對應復核，而不是根據生成的圖形去判斷X、Y方向。當然，我們不能單一的為了某個節點不出現超限而只針對該節點作設計，我們應該要做的首先是在結構布、梁柱截面選取等方面去宏觀控制結構整體剛度的均勻分布，避免剛度突變等情況，從根本上去避免上述問題的出現。
3.軸壓比限值問題
異形柱在單調荷載，特別在低周反復荷載作用下，粘結破壞較矩形柱嚴重，延性比普通矩形柱差，因此，異形柱的軸壓比限值比矩形柱嚴格得多?！兑幊獭?。2。2條根據結構體系、截面形式、剪跨比、箍筋間距與縱筋直徑比s/d、箍筋直徑d和抗震等級確定，在0.45-0.85之間波動，比矩形柱結構的柱軸壓比限值低。所以，在程序試算后，應按上述條件初步確定出各柱的軸壓比具體限值，并在配筋簡圖中仔細查看各層柱的計算軸壓比是否有超限的。因為此時異形柱的實配縱筋和箍筋還是未知的，PKPM程序無法判斷每個柱的軸壓比具體限值，只有在軸壓比超過矩形柱結構的軸壓比限值時，程序才會報告軸壓比超限。因此，異形柱的軸壓比超限，必須逐一手工核算。
4.異形柱框架抗震能力差的問題
現狀分析過程中，由于異形柱框架抗震能力差，要求當事人在實施時注意以下幾點：⑴異形柱框架結構不對稱時，扭轉對其受力的影響；⑵異形柱框架結構在地震作用下的彈塑性分析；⑶若條件允許，盡量合理適量設置抗震墻；⑷異形柱框架結構在截面設計方面的軟件的開發。
3 結論
通過以上分析研究得知：地震區節點受剪承載力計算公式不只是承載能力極限狀態的受剪際載力問題，更應該注意的是節點設計在強震作用下吸收和耗散地震能量的過程中節點受剪破壞的發生率。由此證明，一方面需要考慮“承載力”方面的問題，另一方面則需要注意節點連接的構件能否到達結構吸收和耗散地震能量的延性標準。
參考文獻
【關鍵詞】民用建筑；結構設計；
1民用建筑結構設計的原則
適用、安全、經濟、美觀、便于施工是進行民用建筑結構設計的原則。一個優秀的民用建筑結構設計往往是這五個方面的最佳結合。完美的民用建筑結構設計就是在努力追求這五個方面的最佳結合的過程中產生的，適用、安全、經濟、美觀、便于施工是結構設計人員最終努力的目標，是結構設計的最佳體現。
結構設計不能破壞民用建筑設計，應滿足、實現各種民用建筑要求；民用建筑設計不能超出結構設計的能力范圍，不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。結構設計決定民用建筑設計能否實現，從這個意義上講，結構設計顯得更為重要，雖然一棟標志性建筑物建成后，人們只知道建筑師的名字，但一個適用、安全、經濟、美觀、便于施工的結構設計也是工程師們的驕傲和成就。
2結構設計的概念及內容
結構設計簡而言之就是用結構語言表達建筑師及其它專業工程師所要表達的東西。結構語言就是結構師從建筑及其它專業圖紙中所提煉簡化出來的結構元素，包括基礎、墻、柱、梁、板、樓梯、大樣細部等。然后用這些結構元素來構成建筑物或構筑物的結構體系，包括豎向和水平的承重及抗力體系，把各種情況產生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎。結構設計的內容由上可知為：基礎的設計、上部結構設計和細部設計。
3民用建筑結構設計特點
3.1 實踐性
民用建筑結構設計是一種工程實踐活動，沒有一個工程師是直接從大學畢業生馬上變成一個成熟的工程師，而是必須經過一個較長時間的工程設計鍛煉。
3.2 復雜性
民用建筑結構設計的復雜性首先表現在設計中各種因素的不確定性，民用建筑結構設計是一個具有多解而沒有標準答案的問題，作為一名結構工程師，我們需要找到一個相對最優的方案。
3.3 科學性
民用建筑結構設計是以數學、力學為理論基礎，借助現代計算機技術進行的一種應用性技術。一個結構工程師應該善于抽象建筑結構的理論模型，善于用數學和力學只是分析民用建筑結構的工作機理，只有這樣才能具有較強的認識能力和適應能力。
3.4 應用性
民用建筑結構設計必須講究經濟效益，一個成功的民用建筑結構設計，技術上先進合理，經濟上效益顯著。
3.5 創新性
民用建筑結構設計作為一種技術服務行業，在設計市場競爭激烈形勢下，要想獲得開發商的項目，必須提供比別人更加合理經濟的結構方案，這就需要工程師的創新能力。
4進行民用建筑結構設計中應注意的相關問題
4.1關于箱、筏基礎底板挑板的陽角問題。（1）陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小，可砍成直角或斜角。（2）如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。
4.2關于箱、筏基礎底板的挑板問題從結構角度來講，如果能出挑板，能調勻邊跨底板鋼筋，特別是當底板鋼筋通長布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較節約；出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可能采用天然地基；能降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調整沉降差和整體傾斜；窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然此問題并不絕對，當有數層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內部墻體連通時，可靈活考慮；當地下水位很高，出基礎挑板，有利于解決抗浮問題；從建筑角度講，取消挑板，可方便柔性防水做法。
4.3關于梁、板的計算跨度一般的手冊或教科書上所講的計算跨度，如凈跨的1.1倍等，這些規定和概念僅適用于常規的結構設計，在應用日廣的寬扁梁中是不合適的。梁板結構，簡單點講，可認為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統一認為是一變截面板。在扁梁結構中，梁高比板厚大不了多少時，應將計算長度取至梁中心，選梁中心處的彎距和梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋取二者大值配筋。（借用臺階式獨立基礎變截面處的概念）柱子也可認為是超大截面梁，所以梁配筋時應取柱邊彎距。削峰是正常的，不削峰才有問題。
4.4基坑開挖時，摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當基礎較小，坑底受到很大約束，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當做安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。
4.5抗震縫應加大，經統計，按規范要求設的防震縫在地震時有40%發生了碰撞，故應增大抗震縫間距。
4.6關于回彈再壓縮基坑開挖時，摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當基礎較小，坑底受到很大約束，如獨立基礎，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當做安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。
4.7主梁有次梁處加附加筋：一般應優先加箍筋，附加箍筋可認為是：主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺，在次梁兩側補上，象板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但不應絕對。規范說的清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。當主梁高度很高，次梁截面很小、荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大主梁也可不加附加筋?？偟脑瓌t，當主梁上次梁開裂后，從次梁的受壓區頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產生的剪力時，主梁可不加附加筋。梁上集中力，產生的剪力在整個梁范圍內是一樣，所以抗剪滿足，集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對主梁截面、荷載較小時，也可滿足。
4.8當民用建筑大多數房間較小，而僅一兩處房間較大時，如按大房間確定基礎板厚會造成浪費，而按小房間確定則造成配筋困難，當承載力能滿足要求時，可在大房間中部墊聚苯卸載，按小房間確定基礎板厚。
綜上所述，結構設計是個系統、全面的工作，需要扎實的理論知識功底，靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。千里之行，始于足下。設計人員要從一個個基本的構件算起，做到知其所以然，深刻理解規范和規程的含義，并密切配合其它專業來進行設計，在工作中應事無巨細，善于反思和總結工作中的經驗和教訓。
參考文獻：
關鍵詞：鋼混結構；鋼結構；高層建筑；施工特點
1.鋼混結構在高層建筑施工中的應用
鋼管混凝土屬于鋼混結構范疇，其主要特點是充分發揮了混凝土和鋼材的優勢，鋼管由于灌入混凝土，其穩定性得到提升；混凝土受到周圍鋼管的約束，其抗壓能力獲得提高。該組合結構具有高強度、輕質、抗沖擊性能優良及耐腐蝕等諸多優點。鋼管混凝土除了具備以上優良特性外，在施工方面同樣優勢顯著，由于鋼管的約束作用，可不搭設模板；鋼管能夠代替混凝土柱中的主筋及箍筋，省去了鋼筋籠的焊接工作，因此，極大地降低了施工周期。最適合應用在高層建筑、大跨度橋梁等工程結構的承壓構件中。
鋼混結構對于鋼管的要求較低，鋼管既可選用無縫形式也可選用焊縫形式，其中鋼管混凝土最小直徑應不低于10cm，直徑過小的鋼管增加了混凝土的灌注振搗難度；為了保證澆筑過程中鋼管的約束強度，壁厚應不低于0.4cm。為了保證鋼管混凝土的剛度，所灌注混凝土標號不應低于C40。鋼管混凝土融合鋼筋和混凝土的各自優勢，在具體施工過程中應兼具二者的特性。以下是具體施工特點分析。
1.1鋼管
絕大部分鋼混結構中，均選用卷焊鋼管，對焊縫的要求較低，一般選用直縫，保證焊縫在受力條件下不容易出現應力集中問題，卷制方向應用鋼板的軋制方向相同。卷制內徑根據鋼材類型而定，高層及大跨橋梁結構中使用最廣泛的16Mn鋼板，其卷制內徑應不低于鋼板厚度的40倍。卷制前應先開坡口，坡口位置應與卷軸正交。
1.2鋼管拼裝
為了保證運輸不受限制，單個鋼管單元長度不應大于10m，對于高層建筑中的鋼管混凝土拼裝作業，鋼管預制長度應該根據施工現場的吊裝能力而定。鋼管單元在焊接過程中，必須保證鋼管內肢管平順，應嚴控焊接應力引發的鋼管內肢管變形問題，為了盡可能降低焊接對肢管的干擾，應采取反向焊接的方式，在鋼管兩側對稱施焊，以沖抵焊接帶來的微變形。對于直徑較小的鋼管，應選擇固定點焊；直徑較大的鋼管，可選用光圓鋼筋焊接于鋼管接口處，起到支撐作用，為了提升焊接質量，可在鋼管內壁加設內襯。焊接順序的確定要以盡可能降低變形為主要目的，焊縫通過檢測后方可在焊縫處進行防腐蝕保護。
1.3鋼管混凝土結構灌注
由于鋼管混凝土結構省去了柱內鋼筋籠的編制，因此，便于進行混凝土現澆作業。為了確保鋼管內混凝土完全密實，澆筑面應略高于鋼管端口，并采用振搗棒均勻插搗。當鋼管混凝土直徑大于40cm時，除進行必要的插搗外，應采用板式振動器均勻振搗。對于少部分直徑過大的鋼管混凝土，為了保證內部混凝土密實，還應采用加速振實法。鋼管混凝土結構一個施工單元內，混凝土澆筑作業必須一次性連續完成，需要加設施工縫時，應臨時關閉管端，以防異物墜入。
當混凝土澆筑作業臨近尾聲時，應使得澆筑面略高于端口，并將預留的排氣孔板貼實于端口，并迅速焊接，待所澆筑混凝土強度達到設計強度的70%以上時，再將壓實于端口的排氣孔板同端口焊接。
2.高層鋼結構施工應用
2.1鋼筋及型鋼
為了確?？蚣芙Y構中梁柱交叉位置末端鋼筋的相互獨立，在柱結構型鋼施工中，在型鋼腹板位置應預先鉆孔，保證梁端鋼筋順利穿入且互不影響。鉆孔大小既要滿足梁端鋼筋的最大直徑，還應盡可能減小腹板開孔對型鋼承載力的削弱作用，工程實際中，腹板開孔直徑一般介于5-6mm。對于梁柱交叉位置及型鋼翼緣附近，在澆筑混凝土的過程中不易排盡空氣，因此，在澆筑前應預設若干排氣孔道。
2.2混凝土模板架設及現澆作業
為了保證混凝土模板的穩定性，應將梁底部的固定螺栓置于鋼梁下弦處，蓋板應選用可拆解模板搭設，從而提高模板的利用率，g接降低施工費用。在具體的鋼結構施工中，必須嚴格依照鋼結構行業規范中要求的施工順序進行，混凝土澆筑也應遵照相關混凝土施工規范，對于型鋼翼緣等容易出現混凝土不密實的位置，應加強振動操作，保證混凝土結構整體質量安全可靠。
3.高層建筑鋼結構施工中的獨特要點
高層建筑鋼結構工程不同于普通的鋼結構施工作業，必須引起足夠的重視。首先，考慮到鋼結構的繁雜性，必須在裝配前做好施工組織規劃，加之鋼結構對施工精度要求苛刻，其拼裝工作必須做到嚴絲合縫。相反，高層建筑選用鋼混結構形式時，混凝土應采用現澆形式，其精度要求降低，若兩種結構形式并存時，將給施工過程帶來諸多不便。再者，高層建筑鋼結構施工中，其作業平臺較高，其施工進程必然受到外界不良天氣的干擾，比如遇到大風、暴雨等強對流天氣時，鋼結構的起吊作業將無法開展。所以，在安排施工進度時，應充分考慮這一方面。
關鍵詞： 剪力墻結構平面布置豎向布置抗側剛度構造要求
Abstract: the paper analyses the stress of the shear wall structure characteristics, structure standard and the specific requirements of the design concept, the shear wall structure design of the note to do a simple summary.
Key words: the shear wall structure layout vertical layout of the lateral stiffness structural requirements
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A文章編號：
正文
利用建筑物墻體作為建筑的豎向承重體系，并用它抵抗水平力，這種結構稱為剪力墻結構體系，同時，墻體亦作為維護及房間分隔構件。剪力墻的間距一般都在3~8米，適用于要求小開間的住宅、公寓及酒店式公寓等建筑?，F澆鋼筋混凝土剪力墻結構由于其整體性好、剛度大，因而在水平力作用下側向變形小，由于墻體截面面積大，強度也比較容易滿足，適合建造高層建筑的要求，在30層以下的高層建筑中應用比較廣泛。
高層剪力墻結構承受的豎向荷載大，同時還要承受大的水平風荷載和地震作用，房屋的總高度雖然很高，但由于建筑日照要求進深尺寸和一般建筑差不多，因此造成高層建筑高寬比大，受力大，變形大，產生的次應力也比較大，而且，對一般建筑影響不大的因素，如溫度、收縮和徐變等在高層建筑中將產生的一些影響將不容忽視，在方案設計階段就應該注意這些特點。
剪力墻結構的平面布置，一般考慮以下原則：1.應滿足建筑使用要求，這是最基本卻是最重要的，因為我們結構設計所進行的一切工作，最終都是為了要實現建筑的使用功能。2.提高結構的總體剛度減少位移。隨著人們生活水平的提高，人們對居住環境的舒適性要求越來越高，位移過大會造成人們的心里不安全感。3.考慮抗震要求，尤其是抗震構造措施的要求。4.考慮沉降、溫度收縮及房屋體型復雜等因素對建筑的影響，合理布置和處理沉降縫、伸縮縫合防震縫。對于剪力墻結構的布置，《高規》7.1.1條明確規定，其布置應符合（1）.平面布置宜簡單、規則，宜沿兩個主軸方向或其他方向雙向布置，兩個方向的側向剛度不宜相差過大，抗震設計時，不應采用僅單向有墻的結構布置。（2）.宜自下到上連續布置，避免剛度突變。（3）.門窗洞口宜上下對齊、成列布置，形成明確的墻肢和連梁；宜避免造成墻肢寬度相差懸殊的洞口設置；抗震設計時，一、二、三級剪力墻的底部加強部位不宜采用上下洞口不對齊的錯洞墻，全高均不宜采用洞口局部重疊的疊合錯洞墻。單片墻的長度不宜大于8米，一方面剪力墻的長度太長，將使結構的周期過短，地震力太大，很不經濟；另一方面剪力墻應該是高細的，呈受彎工作狀態，才能使剪力墻具有足夠延性，否則，剪力墻太長，形成低矮墻，就會由受剪承載力控制破壞狀態，剪力墻呈脆性，不利于抗震。
根據建筑的空間要求和結構的概念設計要求布置剪力墻，到底應該布置多少墻呢？布置的墻過少了，結構的剛度過小，在水平作用力的作用下，結構將產生過大的位移，還有可能引起比較大的二階效應，布置的墻過多可，無疑將增大結構的側向剛度，地震作用也將加大，而且給基礎造成的負擔也加重，肯定是不經濟的。一般，可以由結構的位移比、基本周期、剪重比來綜合衡量。剪力墻的厚度可以根據《高規》7.2.1或者《抗震》6.4.1條的要求，并考慮軸壓比的限值，具體可以參照《高規》7.2.13條要求執行。
對于豎向的剪力墻，《高規》3.5.1規定，高層建筑的豎向體型宜規則、均勻，避免過大的外挑和收進，而且《高規》3.5.3對結構的豎向規則性做了明確的規定。結構的側向剛度宜下小上大，逐漸均勻變化。具體設計時，普通剪力墻結構的剪力墻應在整個建筑的豎向延續，上應到頂，下要至底，中間樓層也不要中斷，剪力墻結構不連續會使結構剛度突變，對抗震非常不利。對于框支剪力墻及轉換剪力墻結構，應該《高規》第十章的具體嚴格執行。為避免普通剪力墻結構的剛度突變，剪力墻結構的厚度應該按階段變化，每次厚度減少宜為50~100mm，使剪力墻剛度均勻連續改變。厚度改變和混凝土強度等級的改變宜錯開樓層。為減小上下剪力墻結構的偏心，一般情況下厚度宜兩側同時內收。圍墻為保持外墻面平整，可以只在內側單面內收，電梯井因安裝要求，可以只在外側單面內收。
整體墻和整體小開口墻，在荷載作用下，剪力墻水平截面內的正應力分布在整個墻截面高度范圍內呈線性分布或接近于線性分布，僅在洞口附近局部區域有應力集中現象。這是剪力墻猶如一根豎向懸臂梁，在水平力作用下墻肢截面內的應力及墻肢變形可以用材料力學計算。當門窗洞口稍大時，兩個墻肢的應力不再是直線分布，但是偏離不大，可在應力直線分布的基礎上加以修正。雙肢墻和多肢墻，由于洞口較大，剪力墻是一系列由連梁約束的墻肢所組成，可以用連梁連續化方法近似計算。當剪力墻的洞口尺寸較大，甚至于洞口上下梁的剛度大于洞口側邊墻的剛度時，剪力墻的受力特性接近于框架，但它又不是普通的框架，因為此時梁、柱截面尺寸較大，在墻肢與連系梁的交結區有剛域存在，可簡化為帶剛域的框架，用D值法計算。如下圖所示：
所以一般在剪力墻的具體設計時，要求洞口宜上下對齊，成列布置，使剪力墻形成明確的墻肢和連梁。成列開洞的規則剪力墻傳力直接，受力明確，內力分布清楚，因而經濟指標較好，地震中不容易因為復雜應力而產生震害；錯洞墻洞口上、下不對齊，受力復雜，洞口邊容易產生顯著的應力集中，因而配筋量增大，而且地震中常發生震害。剪力墻相鄰洞口之間以及洞口與墻邊緣之間也要避免小墻肢，墻肢寬度與厚度之比小于3的小墻肢在反復荷載作用下，比大墻肢早開裂、早破壞，在剪力墻具體設計時，對于這種小墻肢應該按框架柱的構造要求執行。
水平力作用下，整體墻和整體小開口墻受力類似與豎向懸臂結構，根據剪力墻結構的受力特點，在計算的時候，一般可以按平面結構假定地算。樓蓋結構在其自身平面內剛度無限大，而在平面外的剛度很小，可以忽略不計，這樣，樓蓋將各片剪力墻連成一體，共同抵抗水平力，在樓蓋平面內有相對位移，當結構有扭轉時，樓蓋只能做剛性轉動。各片剪力墻在其自身平面內剛度很大，在其平面外的剛度很小可以忽略不計，這樣就可以將整個結構劃分為若干平面結構，共同抵抗與平面平行的水平荷載，垂直于平面方向的結構不參加受力，即橫向水平力由橫墻承受，縱向水平力由縱墻承受。當兩片剪力墻正交時，計算一個方向的剪力墻受力，另一方向剪力墻的一部分可以作為翼墻予以考慮，這樣計算更符合實際，因為縱橫墻在其交結面上位移必須連續，在水平荷載作用下，縱墻和橫墻是共同工作的。在結構設計的時候，不考慮扭轉影響的情況下，各片剪力墻承擔的剪力是按其剛度的大小分配的。在豎向荷載作用下，作用是靠樓板傳遞到墻的，根據樓板是單向板或雙向板受力確定樓板上的荷載是一個或兩個方向傳遞給墻，各片墻的豎向荷載按其受荷面積計算。豎向荷載除了在連梁內產生彎矩外，在墻肢內主要產生軸力。Pkpm在計算時，一般采用有限元理論分析，采用殼元來模擬剪力墻的受力狀態，在四節點殼元的基礎上，采用靜力凝聚原理構造了一種超單元，每個節點有六個自由度，其中三個平動自由度，三個轉動自由度，墻元不僅具有墻所在平面內的剛度，也具有平面外剛度，可以較好地模擬工程中剪力墻的真實受力狀態。
在剪力墻結構中，剪力墻布置的長短、位置對結構的整體信息都有較大的影響，尤其是周邊地方的剪力墻，一定要根據建筑的功能布局考慮，充分發揮剪力墻結構自身的優勢，做到結構布置合理，傳力直接。經過結構軟件分析后，根據總體信息，包括周期、位移、軸壓比及各層配筋具體情況、超配筋情況，經過多輪的優化調整，就相對比較優化。
在施工圖繪制的工程中，對于暗柱的配筋，不能單看各層構件的配筋，而要根據邊緣構件的情況，結合體積配箍率及抗震構造，尤其是對于底部加強區的約束邊緣構件，箍筋的直徑、肢距、豎向間距及縱筋的面積配筋率一定要注意滿足《高規》、《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》11G101-1和《建筑物抗震構造詳圖》（多層和高層鋼筋混凝土房屋）11G329-1的要求。對于梁的配筋，根據軟件的計算結果分析采用，再根據《高規》或《抗規》構造要求配筋。對于跨高小于5的梁按連梁設計，配筋的構造措施按《高規》7.2.27的要求，對于跨高比小于2.5的連梁，一定要注意其附加腰筋要滿足要求；對于跨高比大于5的梁按框架梁的構造要求執行。
剪力墻結構的基礎部分和一般高層的一致，天津地區一般采用灌注樁，布置樁的時候，盡量保證樁的整體中心和結構的剛心重合，而且要驗算樁抗壓承載力，樁身的承載力、抗震情況下的承載力。 總之，剪力墻結構的高層現在越來越多，計算水平及手段也越來越成熟，作為一個結構工程師我們要不斷學習，將新的理念及研究成果應用到具體工程實踐中，同時多分析一些同行的優秀設計，多和同行溝通交流，多向經驗豐富的老專家請教，設計的明天一定會一天比一天好，希望我們大家一起努力！
參考文獻：
1.《高層建筑混凝土結構技術規程》 JGJ3-2010中華人民共和國住房和城鄉建設部。
2.《建筑抗震設計規范》GB50011-2010中華人民共和國住房和城鄉建設部 和中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局 聯合
3. 《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》11G101-1 中國建筑標準設計研究院
4.《建筑物抗震構造詳圖》（多層和高層鋼筋混凝土房屋）11G329-1中國建筑標準設計研究院
【關鍵詞】建筑物；房屋；對策
前言
目前，由于我國經濟長期健康的發展，人民的生活水平日益提高，對于生活的需求也呈現出日益多元化的趨勢。單就建筑行業來講，很多地區興起了建筑工程的加層改進。這種方法不僅對國家資源的節約還是對個人財力物力的節省都是一次有效的促進，代表了建筑發展過程中的一大方向。然而在房屋的改造過程中，首先要做的是對其進行詳盡地檢驗和評估，以確保房屋改造之后安全有效。其次還要不斷優化房屋的改造技術，確保技術的優先，實現房屋改造的可行性與合理性。我認為，綜合各種建筑設施的特點，比較各種可操作的方案，可將房屋改造技術歸結為兩類。一是在原先固有的房屋基礎之上，對上部結構進行穩固、增層等措施。二是在上部既有的建筑結構基礎上，不斷穩固房屋建筑的地基。以上兩種方法相比較拆舊建新來說，不管是國家的資源節約還是個人物力財力的節省都是一次有效地促進，在城市建設和城市發展過程中十分具有可操作性。
1、技術特點
1.1 結構加固是將原建筑物鋼筋混凝土柱外包格構柱，格構柱由原基礎承臺面起，柱角加角鋼，柱體焊鋼箍，柱面包鋼網，達到增加鋼筋混凝土柱承載力的目的。
1.2 適用于毗鄰建筑物多，且周圍施工場地狹窄的舊樓加層、加固、擴建等改造工程。
1.3 無需增加特殊設備，工藝可操作性強，經濟實用，易于推廣。
2、適用范圍
本技術適用于建筑物的結構加層、加固等擴建改造工程。
3、工藝原理
在建筑物加層改造過程中根據設計圖紙柱截面的尺寸要求，采用鋼筋混凝土柱外包格構柱的加固施工技術，加大柱的承載力，并將格構柱接頭與新增樓層結構連接，達到加層擴建的目的。
4、頂層部分
（1）在既有建筑的基礎之上，根據原有建筑物的特點直接增加層級數。如果既有建筑物的特點屬于較小空間的磚混結構，并且在改造的時候沒有較大空間的要求，并且要求增加的層級數不超過三級時，就能直接在既有的墻體上直截了當地砌筑墻體，之后，增加樓板和頂層屋板。反之，如果既有的建筑結構系統不能對增加層級數后的總重量加以承載，那么就可以使得既有的墻面承重由橫向改為縱向，確保墻面受力平均。除此之外，在原有的基礎上，在增加建筑物層級數的過程中，一定要首先選用若干質量較輕的材料，比如空心磚、質量較強的防水、保溫材料等等，以此降低屋面的承載負荷。該種辦法最大的優勢便是時間短、成本低。然而需要注意的是，底部結構一定要予以加固，以此來增加樓房的穩定性，確保樓房的質量。
（2）架空梁法。若原建筑為縱橫墻混合承重的房屋，如辦公樓，教學樓，科研樓，病房樓等，加層時主要是支撐進深梁的內外縱墻磚垛承重強度不夠，同時發現與承重橫墻相連的內外縱墻磚垛是非承重墻垛，還有較大的承載潛力可利用。這時加層設計，設置“架空梁”，將其支撐在非承重墻垛上，讓此梁承擔加層荷載。在承重墻垛處架空，不讓其承擔加層荷載。經計算，若用此法加高一層，一般可不對舊樓墻體及基礎進行加固，加層時舊樓可正常使用，而且造價低，施工簡便。
（3）外套框架結構法。當建設單位希望將層數提高較多，要充分滿足使用要求時，采用外套框架結構，與原有房屋完全脫離。如果跨度很大，還可設計高度為一個層高的鋼筋混凝土空腹桁架，承受較大荷載，而且空腹部分作為樓層，可以降低樓層層高，減少工程造價，且兩桁架之間為一大空間層，便于建筑空間組合。若是采用無粘接后張法，預應力鋼絞索在空腹桁架的下弦施加一個預應力，可以進一步改善空腹桁架的受力性能，將層數加的更多，跨度更大，提高經濟效益。
從技術上權衡，一般條件下，外套框架結構更適合與三層及三層以下房屋上增設四層，以及多層住宅上增層。此法的優點是：加層施工時，舊房可正常使用，加層后無加固痕跡，可使立面全新。問題是：造價高，工期長，在地震區“高雞腿”不利抗震，外套框架結構每邊也需比舊房寬出2m左右，受地方限制。
5、地基基礎
（1）如何對底部結構的承載能力進行測評。通常而言，房屋的加層改造不可能不涉及到房屋地基的承載能力問題。特別是對那些直接建在既有建筑物的基礎上增層問題，合理有效地預測底部結構的承載能力就很關鍵。通過最顯而易見的分析我們可以得知，地基土長時間受到中立的作用，促使地基中相關水分得意揮發，地基的堅固度得以增強，這對地基的承載力來說是一次有效地促進。與此同時，樁基礎建筑物承載能力的大大增強也使得地基的堅固程度得以增強。根據在實踐過程中長期總結出來的經驗，我認為，要想預測地基承載力的提高，必須采用以下辦法：①土性指標規范查表法：根據現場鉆探得到的土性指標來得出增長后的地基承載力。 ②公式計算法：對在既有的房屋荷載作用下，地基承載力的增長，國內外都給出了一些公式，以便于通過計算求得增長后的地基承載力。③規范比較法：新的地基規范比老的規范要高。④地區經驗法：根據當地的實際經驗而提出的一些地基承載力增長的參數。
（2）地基承載力不夠的解決方法。當加層房屋的地基承載力不夠滿足加層的要求時，可以采用加固地基和擴大基地面積等方法解決。目前，在加層工程中運用較多的是托換技術，有坑式托換和樁式托換兩種：①坑式托換是直接在被托換的建筑物的基礎下分段，分批的挖坑，澆筑混凝土以取代原有較小的基礎。 ②樁式托換是利用原鋼筋混凝土條形基礎做承臺，將條形基礎改為樁基礎。樁式托換內容十分廣泛，可采用各種不同的樁型，如錨桿靜壓樁，該樁型利用原建筑的自重作為壓樁荷載，因而較通常的靜壓樁節省了龐大的反力架或打錨樁.采用錨桿靜壓樁可以通過千斤頂，準確控制樁的承載能力，從而避免建筑物的不均勻沉降。
6、結語
如上所述，在既有的建筑物基礎上實現加層改造，不僅對國家資源的節約還是對個人財力物力的節省都是一次有效的促進，代表了建筑發展過程中的一大方向。在房屋的改造過程中，首先要做的是對其進行詳盡地檢驗和評估，以確保房屋改造之后安全有效。其次還要不斷優化房屋的改造技術。與此同時，隨著國家經濟的不斷發展和建筑施工技術的大力推進，此種方法也具備了較強的可操作性。在具體建設過程中，建設部門要合理考慮，全面衡量，采取十分靈活的操作方法和操作思路，全面靈活地發揮創造性思維的優勢，不斷推陳出新，摸索各式各樣的建筑形式和建筑結構，全力做好建筑設施的加層改造工作。
參考文獻：
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