底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些問題的探討

1、底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些問題的探討關(guān)于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些問題的探討底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)也稱為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，規(guī)范對該結(jié)構(gòu)有專門的規(guī)定，具體參見JGJ3-2002.10.2節(jié)。本人結(jié)合所做的項目對在底部大空間剪力墻設(shè)計中遇到的問題作如下一些探討。一關(guān)于轉(zhuǎn)換層上一層位于轉(zhuǎn)換梁上的墻體軸壓比和墻配筋超限的問題轉(zhuǎn)換層上一層墻體軸壓比超限是一個比較普遍的問題，按照常規(guī)做法，我們會把超限的墻體加厚或把墻體適當加長， 這樣固然可以減小軸壓比，但如果加厚和加長的墻體比較多時會帶來另外一個不利情況：把轉(zhuǎn)換層上一層的側(cè)向剛度加大了。 由于底部大空間的層高一般較高以及部分剪力墻不落地改為框支，

2、 故轉(zhuǎn)換層的側(cè)向剛度一般都比上一層的要弱， 所以規(guī)范 JGJ3-2002 附錄 E 對轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度有明確的規(guī)定。 其目的主要是保證轉(zhuǎn)換層下部有適宜的側(cè)向剛度、強度、延性和抗震性能。應(yīng)盡量強化轉(zhuǎn)換層下部主體側(cè)向剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部主體側(cè)向剛度， 使轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比及變形特征盡量接近。提高轉(zhuǎn)換層上部的側(cè)向剛度無疑對調(diào)整上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比等計算參數(shù)或是結(jié)構(gòu)造價方面都有不利影響。首先，我們應(yīng)對它超限的原因進行分析， 我以正在做的水上樂園地塊改造項目作為例子，該工程地下一層，地上 28 層，四層裙房，轉(zhuǎn)換層設(shè)在裙房頂層 ( 結(jié)構(gòu)層第五層 ) ，屬于高位轉(zhuǎn)換， 我摘取試算過程中其中一

3、片墻的墻底內(nèi)力設(shè)計值作為例子 .截面參數(shù)(m)B*H = 0.300*1.150墻分布筋間距 (mm)SW= 200.0混凝土強度等級RC= 45.0主筋強度 (N/mm2)FYI = 360.0分布筋強度 (N/mm2)FYJ = 360.0抗震等級NF= 1地震烈度七度軸壓比限值=N/fcA 0.5 (加強部位 )轉(zhuǎn)換層以上一層 Z6（第六結(jié)構(gòu)層）計算 Asw 的設(shè)計彎矩 (kN ?m) 計算 Asw 的設(shè)計軸力 （kN ）計算 Aswh 的設(shè)計剪力 （kN ）計算 Aswh 的設(shè)計軸力 （kN ）轉(zhuǎn)換層以上二層 Z7（第七結(jié)構(gòu)層）計算 Asw的設(shè)計彎矩 (kN ?m) 計算 Asw 的設(shè)

4、計軸力（ kN ）計算 Aswh 的設(shè)計剪力（ kN ）計算 Aswh 的設(shè)計軸力（ kN ）轉(zhuǎn)換層以上三層 Z8（第八結(jié)構(gòu)層）計算 Asw 的設(shè)計彎矩 (kN?m) 計算 Asw 的設(shè)計軸力（ kN ）計算 Aswh 的設(shè)計剪力（ kN ）CM = -1872.7CMN = -4875.6CV = -805.8CVN = -4375.9CM = -165.0CMN = -3677.2CV = -327.2CVN = -3818.1CM = -508.4CMN = -1254.7CV = -345.3計算 Aswh 的設(shè)計軸力（ kN ）CVN = -3362.0該段墻在 Z6 層處軸壓比為0

5、.51,超限。由上可以看出， 帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑在轉(zhuǎn)換層上層剪力分配的確存在著很大的突變，Z6 層的設(shè)計剪力是 Z7 或 Z8 層的好幾倍。但同時我們也發(fā)現(xiàn)軸力的變化不合常理， Z6,Z7 的軸力都比較大，但是到了Z8 層卻突然變小了3 倍多。再摘取另外一片墻體的內(nèi)力作比較，該片墻為落地剪力墻，在Z6 層處軸壓比也超限。墻分布筋間距(mm)SW= 200.0混凝土強度等級RC= 45.0主筋強度(N/mm2)FYI = 360.0分布筋強度(N/mm2)FYJ = 360.0抗震等級NF= 1Z6 層（第六結(jié)構(gòu)層）計算 Asw 的設(shè)計彎矩 (kN ?m)CM = 96.7計算 Asw 的設(shè)計軸

6、力（ kN ）CMN = -13480.5計算 Aswh 的設(shè)計剪力（ kN ）CV = 178.9計算 Aswh 的設(shè)計軸力（ kN ）CVN = -13480.5Z7 層（第七結(jié)構(gòu)層）計算 Asw 的設(shè)計彎矩 (kN ?m)CM = -117.7計算 Asw 的設(shè)計軸力（kN ）CMN = -13097.2計算 Aswh 的設(shè)計剪力（kN ）CV = 6.4計算 Aswh 的設(shè)計軸力（ kN ）CVN = -13097.2Z8 層（第七結(jié)構(gòu)層）計算 Asw 的設(shè)計彎矩 (kN ?m)CM = -80.9計算 Asw 的設(shè)計軸力（kN ）CMN = -12486.3計算 Aswh 的設(shè)計剪力

7、（kN ）CV = -27.2計算 Aswh 的設(shè)計軸力（ kN ）CVN = -12486.3該片落地剪力墻盡管在 Z6 層處軸壓比也超限，但它的設(shè)計軸力變化還是線性的，應(yīng)該說比較合理。 但為什么轉(zhuǎn)換梁上的剪力墻軸力會有這么大的變化呢，會不會是程序上的問題呢？于是查閱了一些資料和一些結(jié)構(gòu)論壇， 對這種情況主要由以下兩種觀點： 一是認為主要是由于轉(zhuǎn)換梁的豎向變形及梁墻的變形協(xié)調(diào)， 加上以上樓層水平方向約束共同作用產(chǎn)生， 主要是豎向荷載而非水平作用引起； 二是認為僅僅是轉(zhuǎn)換梁與剪力墻交接處因轉(zhuǎn)換梁的受彎撓度而引起軟件中的某部分計算單元產(chǎn)生奇異。 不管是哪種觀點， 最后都可以認為轉(zhuǎn)換梁的剛度對結(jié)果

8、是有影響的。 鑒于此種原因， 用手工對軸壓比進行了復(fù)核： 查出墻底恒載作用下和活載滿布下的內(nèi)力，分別乘以 1.2 和 0.5 的系數(shù)，按 N/fc*A 復(fù)核。同時適當加強了轉(zhuǎn)換梁的剛度 ,并使轉(zhuǎn)換層的剛度也得以加強， 這樣更有益于轉(zhuǎn)換層上下剛度比的調(diào)整。 在最近的 pkpm 新天地咨詢臺有過對類似問題的回答：新版本增加了一項托梁剛度放大系數(shù)，把這個系數(shù)調(diào)成 100 ，是專門解決轉(zhuǎn)換層上剪力墻超筋而提出的做法。但是個人認為是否可以提高到 100 ，還得設(shè)計者自己斟酌。二轉(zhuǎn)換層定義彈性板的問題對于框支轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)， 轉(zhuǎn)換梁不僅會產(chǎn)生彎矩和剪力，而且還會產(chǎn)生較大的軸力，這個軸力不能忽略。 在 SATWE

9、軟件中，只有定義彈性樓板才能產(chǎn)生轉(zhuǎn)換梁的軸力。 因此，對于框支轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)， 必須整層定義彈性樓板。那么我們在計算中用到的四種計算模式：剛性板假定； 彈性板 6 假定；彈性膜假定； 彈性板 3 假定到底有什么意義， 它們的適用范圍又是怎樣的呢，本人查閱了相關(guān)資料，總結(jié)如下：1. 剛性板假定假定樓板平面內(nèi)無限剛，不計平面外剛度。1）梁剛度放大系數(shù)的應(yīng)用高規(guī)第 5.2.2 條規(guī)定：在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算中， 現(xiàn)澆樓面和裝配整體式樓面中梁的剛度可考慮翼緣的作用予以放大。 樓面梁剛度增大系數(shù)可根據(jù)翼緣情況取 1.3 2.0 。對于無現(xiàn)澆面層的裝配式結(jié)構(gòu)，可不考慮樓面翼緣的作用。2）適用范圍：樓板形狀比較規(guī)則

10、的結(jié)構(gòu)。2. 彈性板 6 假定1) 樓板的平面內(nèi)剛度和平面外剛度均為有限剛。2) 適用范圍：板柱體系或板柱剪力墻結(jié)構(gòu)。3. 彈性膜假定1) 采用平面應(yīng)力膜單元真實地反映樓板的平面內(nèi)剛度， 同時不計平面外剛度。2) 適用范圍：廣泛應(yīng)用于樓板厚度不大的彈性板結(jié)構(gòu)中， 比如體育場館等空曠結(jié)構(gòu)、 樓板局部大開洞結(jié)構(gòu)、 樓板平面布置時產(chǎn)生的狹長板帶（如圖 1（C）所示，圖略）、框支轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換層樓板、多塔聯(lián)體結(jié)構(gòu)中的弱連接板（如圖 3 所示，圖略）等結(jié)構(gòu)。4. 彈性板 3 假定1) 樓板平面內(nèi)剛度無限大， 平面外剛度為有限剛。 程序采用中厚板彎曲殼元來計算樓板平面外剛度。2) 適用范圍：厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)和板厚比較大的板柱體系或板柱抗震墻體系。3) 注意事項：(1) 要在 PMCAD軟件的人機交互式建模中輸入 100mm×100mm的虛粱。虛梁在結(jié)構(gòu)設(shè)計中是