1、三四框架结构0.650.750.850.9框剪结构0.900.95框支结构0.60.7表中红色数字表示新抗规的要求，与原规范相比，新规范的变化主要体现在两个方面，一是四级框架柱的限值由1.05调整到0.9和0.95，二是框架结构减小了0.05。注意表中限值适用于剪跨比大于2、砼强度等级不高于C60的框架柱。剪跨比不大于2的框架柱，表中限值应降低0.05。砼强度等级高于C60时，按抗规附录B设计。设置芯柱或箍筋加大加密时，可提高柱的变形能力，此时轴压比限值可适当放宽，详规范6.3.6条的注解3、4条。从该表可以看出，不同结构体系中的框架柱，轴压比限值不同。抗震等级越高，或者说要求在结构中发挥作用
2、越大的框架柱，其安全储备要求越高。关于抗震等级：抗震等级反映了对结构的抗震要求。由于构件在结构中发挥的作用不同，同一结构不同构件、同一构件在不同结构体系中的抗震要求可能不同。如框剪结构中的框架，其抗震要求就可低于框架结构中的框架，原因是框剪结构中主要是剪力墙发挥作用。柱截面大小与轴压比有关，轴压比影响到框架柱的延性，因此如何正确计算轴压比在框架柱设计中很重要。计算轴压比时轴力N取考虑地震作用组合的设计值，按抗规5.4.1条确定。按抗规6.3.6注解1条，无需进行地震作用计算的结构，可取无地震作用组合的轴力设计值。按抗规5.1.61条，6度区部分建筑可不进行截面抗震验算。根据5.1.6条文说明，
3、当地震作用在结构设计中基本上不起控制作用时，以及被地震经验所证明者，可不做抗震验算。考虑到电算速度较快，无论地震作用是否起控制作用，建议均进行地震作用计算。例如彰武项目，裙楼为四层商业，框架结构，6度，类场地，乙类建筑，框架抗震等级为三级，查表一，框架柱轴压比限值为0.85。采用SATWE计算，考虑地震作用时框架柱的最大轴压比为0.81，不考虑地震作用时最大轴压比为0.940.81。出现这种情况与工程条件有关，该工程为多层建筑，地震烈度低，活荷载较大。考虑地震作用时，按抗规5.4.1条，荷载效应组合的设计值为S1.2重力荷载代表值1.3水平地震作用 1.2（恒载0.5活载）1.3水平地震作用
4、1.2恒载0.6活载1.3水平地震作用（式一）不考虑地震作用时，按荷载规范3.2.3条，由可变荷载效应控制时，荷载效应组合的设计值为S=1.2恒载1.4活载1.4x0.6风（式二）比较式一和式二，当地震作用较小，活荷载较大时，式二的计算结果可能大于式一，说明框架柱轴力的最不利组合设计值为非地震作用组合。注意按表一验算轴压比时轴力N并不一定是最不利组合，当最不利组合设计值N为非地震组合时，应按抗规6.3.6注解5条控制轴压比，即要求轴压比1.05即可。本项目按考虑地震作用轴压比0.810.85，满足要求。若按不考虑地震作用，0.940.8%，满足要求。若按08规范扣除重叠部分箍筋体积，则v4x7
5、8.5x（600-2x30）x2/（291600x100）=1.16%仍可满足规范要求。 4、施工要求：为保证砼浇筑质量，柱纵筋净距不小于50mm。四、框架柱配筋设计从前面分析可知，框架柱主要传递以下内力：压力、弯矩和剪力。压力由砼、纵筋及箍筋承担，其中砼及纵筋由计算确定，箍筋主要起约束作用，防止纵筋发生压屈破坏，提高砼变形能力从而提高柱延性。弯矩产生的拉力由纵筋承担，纵筋可按压弯构件计算确定。剪力由箍筋承担，同样由压弯构件计算确定。PKPM可以完成框架柱的内力及配筋计算，我们主要是根据其计算结果进行施工图绘制，SATWE计算前需要确定柱的计算参数，可在SATWE中定义，图四为配筋参数：图四S
6、ATWE参考设置SATWE计算的框架柱配筋包括6个结果，其单位为 cm2，以图二为例，数值2.6表示该框架柱角筋的面积不小于2.6 cm2，即 260mm2。（注：采用单偏压算法时角筋可不受此值控制。）图二框架柱计算结果数值9表示该框架柱X方向每边纵筋的总面积不小于900mm2。数值18表示框架柱Y方向每边纵筋的总面积不小于1800mm2。数值1.8表示该框架柱节点域配置的箍筋面积在X、Y两个方向均不小于180mm2，默认箍筋间距为100。数值G2.3表示框架柱加密区配置的箍筋面积在X、Y两个方向均不小于230mm2，默认箍筋间距为100。数值0.6表示框架柱非加密区配置的箍筋面积在X、Y两个
7、方向均不小于60mm2，默认箍筋间距为100。若实配箍筋在非加密区采用200间距时，要求箍筋面积为 60X2120。根据SATWE计算结果，该柱配筋过程如下：1.确定箍筋肢距：根据抗规6.3.9条，一级抗震柱箍筋肢距不大于200，该框架柱截面为600X600，肢数取4可满足要求。2.确定箍筋直径及间距：根据抗规6.3.7-2条，一级抗震柱箍筋直径不小于10，如取直径为10，则箍筋面积4X78.5314230180120，若实配 10100/200（4），可满足加密区、节点域及非加密区的计算要求。SATWE箍筋计算结果已考虑体积配箍率）3.确定纵筋根数及直径：该柱采用4肢箍，因此纵筋首先按4根考
8、虑，X方向需要的纵筋直径为900/4225，采用4 18即可，图三配筋为2 252 22，面积为2X（490380）1740，偏大。Y方向需要的纵筋直径为1800/4450，可采用4 25，图三中Y方向配筋为面积也为1740，略偏小。五、框架柱施工图的绘制方法 目前结构施工图通常采用平法方法绘制，也就是按照国家标准图集混凝土结构施工平面整体表示方法制图规则和构造详图（03G101-1）绘制施工图，框架柱采用平法绘制有两种方式，截面注写和列表注写方式。图三的框架柱施工图称为截面注写方式，更常用的是采用列表注写方式，如表三所示。表三框架柱表柱号标高bxh角筋b边一侧中部筋h边一侧中部筋箍筋类型号K
9、Z114.05021.600600x6004D252D221（4x4）d10100/200 对于某层框架柱，即使柱截面都相同，各柱的计算结果往往不同。截面不同，或截面相同但纵筋不同，或截面纵筋相同但箍筋不同的各种计算结果，会导致框架柱编号种类繁多。为简化施工图绘制，要对框架柱进行归并，以下归并原则可供参考： 1.截面相同编为同一主编号，如600X600的柱都编号为KZ1，并尽量使用相同肢数的箍筋，如都采用4X4肢箍，纵筋或箍筋不同加副编号，如KZ1a，KZ1b。 2.纵筋都是构造配筋的柱编为同一个号，其它纵筋不同的柱可按20%的归并率编为同一个号。箍筋不同时编号原则类似。 3.角柱最好编为同一
10、个号。 4.个别柱配筋（如楼梯间柱）或标高不同时也可在平面图中单独标注，不一定要列表表示。六、框架柱设计容易出现的问题1.未考虑梁柱偏心影响：按抗规6.1.5条，梁柱偏心较大时应计入偏心的影响。建模时应按实际偏心输入梁柱。2.角柱定义：按抗规6.2.6条，一、二、三、四级抗震的角柱，剪力及弯矩应至少放大10%。应在SAWTE特殊构件定义菜单中的特殊柱一栏指定角柱，如图五。图五SATWE特殊构件定义3.角柱加密：按抗规6.3.9-1-4）条，一、二级框架的角柱应全高加密。4.短柱加密：按抗规6.3.9-1-4）条，短柱应全高加密。短柱的体积配箍率不应小于1.2%，详抗规6.3.9-3-3）条或高
11、规6.4.7条。什么是短柱：短柱是指剪跨比2的框架柱，M/（Vh0），对于框架结构标准层，可取Hn/（2 h0），也就是说，柱净高度小于柱截面高度的4倍时，即为短柱。特别注意楼梯间框架柱，由于平台标高与楼面不同，很容易形成短柱。5.短柱轴压比：短柱的轴压比限值要求更严格，具体规定详抗规6.3.6条的注解2。6.核心区箍筋计算值大于加密区，要注意表达核芯区箍筋。列表中可增加一列表示核芯区箍筋，相差不多时也可将加密区箍筋增大。7.纵筋根数与箍筋肢数：列表平法图不表示柱钢筋的具体位置，建议纵筋根数与箍筋肢数相同，保证钢筋肢距不容易出错。第二部分剪力墙结构设计一、剪力墙的特点（一）从框架柱到剪力墙顾名
12、思义，剪力墙是抵抗剪力的墙体。剪力可能由风力或地震产生，当剪力由地震引起时，称为抗震剪力墙或简称抗震墙。墙体可以采用各种结构材料，如砌体或钢筋混凝土，本文仅讨论钢筋混凝土抗震墙，下文所出现的剪力墙一词均指钢筋混凝土抗震墙。从字面上看，剪力墙是为抵抗剪力而设置的，实际上，结构受到的剪力越大，说明水平荷载（风力或地震作用）越大，当建筑物较高时，结构对抵抗变形的要求要高于对抵抗剪力的要求。以一根高度为H的悬臂梁受到均布荷载q为例（图六），其顶点位移和基底剪力分别为：结构顶点位移：qH4/（48EI）结构底部剪力：V=qH图六悬臂梁受到均匀荷载作用从上式可以看出，结构底部剪力与结构高度H成正比，顶点位
13、移则与结构高度H的4次方成正比。当结构高度增大，结构位移会急剧增大，因此水平荷载对结构的影响更主要的是体现在结构位移上。另一方面，结构通过其刚度来抵抗变形，结构变形与刚度成反比，刚度（EI）则由材料弹性模量和截面惯性矩决定。对于高层建筑，为抵抗水平荷载下的巨大变形，结构构件截面必须具有很大的惯性矩。剪力墙的惯性矩要远远大于框架柱，以400X400的框架柱和400X3000的剪力墙为例（图七）说明二者的差别。图七框架柱和剪力墙截面二者的惯性矩分别为：柱：Ibh3/12=0.44/12=0.002m4剪力墙：I=0.4X33/120.9 m4，6.25/0.0108422惯性矩与截面高度的3次方成
14、正比，剪力墙的刚度是框架柱的400倍以上，即使剪力墙厚度减小为200，刚度仍为框架柱的200倍多。因此，高层建筑结构通常需要设置剪力墙。平面外刚度：上述剪力墙惯性矩I=0.9m4是按b=0.4m，h=3.0m计算出来的，截面高度h取的是剪力墙墙长方向的尺寸，刚度EI称为剪力墙平面内刚度。若取截面高度为剪力墙墙厚方向，相应的刚度称为平面外刚度，此时惯性矩I=3X0.43/120.016 m4，0.016/0.9=0.0178也就是说，剪力墙平面外刚度只有平面内刚度的1/56。由于剪力墙平面外刚度远远小于平面内刚度，结构分析中，通常忽略其平面外刚度，认为剪力墙只承担平面内方向的水平荷载。水平荷载（
15、风或地震作用）往往沿结构两个方向（X和Y）发生，因此结构必须在两个方向都设置剪力墙。（二）剪力墙的特点从形状上看，剪力墙可看作一面竖向放置的楼板，从抵抗竖向力的角度来说，它可以看作拉长了的框架柱，从抵抗侧向力的角度来说，它可以看作一根竖向悬臂梁。与楼板相似，由于表面积较大，剪力墙容易出现温度收缩裂缝，因此剪力墙通常配置有双层双向的分布筋。与框架柱类似，为保证受压构件在竖向力作用下具有一定的延性，剪力墙也要控制轴压比。与框架柱相比，剪力墙受压时具有以下不同点：第一，剪力墙需要发挥的作用更大，因此轴压比要求比框架柱更严。第二，剪力墙一般较薄，在压力作用下容易失稳。此外，剪力墙受到的竖向力是楼板传递
16、的，这些作用力可能具有一定的偏心，对剪力墙产生平面外弯矩，因此剪力墙的竖向分布筋除了抵抗温度应力之外，还具有抵抗平面外弯矩的作用。与悬臂梁类似，剪力墙要抵抗侧向力（水平荷载）产生的剪力和弯矩，因此剪力墙的水平分布筋除了抵抗温度应力之外，还需要抵抗剪力。为了抵抗平面内弯矩，剪力墙的端部应集中配置一部分纵筋，除此之外，墙身竖向分布筋也能抵抗一部分平面内弯矩。根据以上分析，剪力墙身兼数职，具有板、梁、柱的受力特点，设计时要针对这些特点进行分析。二、剪力墙布置剪力墙是为抵抗变形而设置的，因此剪力墙布置首先要满足结构位移的要求。高层建筑的位移要求详现行高规4.6.3条，高度不大于150m的建筑，其位移限
17、值如表四所示。表四楼层层间最大位移与层高之比的限值u/h（层间位移角）框架1/550框剪、框筒1/800筒中筒、剪力墙1/1000框支层如前所述，为抵抗结构变形，剪力墙在平面上必须具有足够的长度。抗震设计中由于结构受力的复杂性，除了要满足结构刚度外，剪力墙的数量、平面位置的选择与许多因素有关，比如建筑功能要求、结构扭转控制等。剪力墙结构：这种结构的剪力墙较多，结构刚度大，承载力高，结构位移一般都能满足规范要求。以剪力墙住宅为例，剪力墙布置原则主要有两种，一是以结构侧向刚度为指标，刚度足够即可，结构位移角控制在规范限值附近，约1/12001/1500，这种设计原则下剪力墙数量一般较少，可以降低钢
18、筋设计用量。二是考虑施工简化原则，尽量将建筑主要墙体都采用剪力墙，结构的整体指标通过调整连梁高度来解决，这种设计原则可以减少后砌填充墙数量，缩短施工工期。框架剪力墙结构：框剪结构是在框架结构中加入剪力墙的结构，由于剪力墙的刚度远大于框架柱，剪力墙的布置会显著的改变整个结构的刚度布置。剪力墙的布置除了满足层间位移角外，应注意控制结构扭转指标。框架筒体结构：这种结构的筒体位置由建筑专业决定，结构布置主要集中在筒体内部，剪力墙的布置原则与框剪结构相似。在平面布局上，各段剪力墙长度应比较相近，使结构各部分受力均匀。对长墙（墙长大于8m），可通过开洞分成较短的剪力墙，采用跨高比6的弱连梁连接，各墙段高宽
19、比（剪力墙总高/墙长）宜3，使剪力墙在水平荷载下的变形以弯曲为主，避免剪切破坏。关于高宽比：将剪力墙看作一根悬臂梁，在水平荷载作用下其破坏形式与剪跨比有关，当2时一般发生弯曲破坏。近似将地震作用认为沿高度成倒三角形分布，最大值为q，剪力墙高度为H。底部剪力和弯矩为V=qH/2，M=V*2H/3剪跨比=M/V*hw=2H/3hw，其中hw为墙长。若2，有H/hw3。因此各墙段高宽比3时，剪力墙以弯曲变形为主，延性较好，此种墙体通俗地称为高墙，高宽比3时，则称为矮墙。剪跨比实际反映了是设计高墙还是矮墙的问题。墙高、墙长等定义见图九。关于弱连梁：连梁跨高比5时，连梁以弯曲变形为主，剪切变形忽略不计。
20、这种连梁由于线刚度较小，对剪力墙约束较弱，在水平荷载作用下对结构侧向刚度影响较小，因此认为这种梁主要承担竖向荷载。按高规7.1.8条，弱连梁按框架梁设计。强连梁：连梁跨高比2.5，此种梁以剪切变形为主，弯曲变形忽略不计。这种连梁对剪力墙约束很强，主要承担水平荷载，竖向荷载下的弯矩非常小。SATWE计算模型中剪力墙连梁有两种输入方式：开洞形成连梁、剪力墙之间用主梁连接。对于强连梁，应按开洞方式形成连梁。对于弱连梁，应采用梁输入的方式。对于跨高比在2.5和5之间的连梁，两种方式均可，但要注意二者对 结构刚度影响较大，原因是开洞方式采用壳单元模拟连梁，连刚度与单元划分有关，输入梁方式采用梁单元，刚度
21、计算方法与壳单元不同。注意按连梁设计，梁刚度可以折减，折减系数一般取0.50.8。按框架梁设计，梁刚度应放大，放大系数一般取1.52.0。因此按连梁设计和按框架梁设计，刚度计算结果可能差别很大。三、剪力墙墙厚剪力墙的厚度与框架柱截面大小一样，与轴压比有关。与框架柱不同的是，剪力墙厚度一般较小，因此在压力的作用下，还应保证其稳定性。抗规6.4.2条要求剪力墙轴压比不超过表五的限值。注意计算剪力墙的轴压比时，轴力N不考虑地震作用组合，与计算框架柱轴压比取值不同。轴压力设计值N是指重力荷载代表值作用下的，根据抗规6.4.2条文说明，N=1.2GE，GE为重力荷载代表值，可根据抗规5.1.3条计算，一般取GE=（Gk+0.5Qk）。表五剪力墙轴压比限值表部位一级（9度）一级（7、8度）二、三级底部加强区0.40.5原抗规仅对底部加强区有轴压比要求，且对三级无要求。短肢剪力墙轴压比要求更严，详高规7.1.2条。从表五看出，剪力墙的轴压比限值小于框架柱的值，原因是剪力墙的重要性大于框架柱，安全储备要求高。初步确定剪力墙厚度时，可查表六。表六剪力墙最小厚度（mm）墙类型一、二级三、四级底部加强部位有端柱或翼墙h/16，200h/20，160无端柱或翼墙h/12，200h/16，180其他部位
