1、剪力墙超筋分三种情况:1)剪力墙暗柱超筋:软件给出的暗柱最大配筋率是按照 4%控制的,而各规范均要求剪力墙主筋的配筋面积以边缘构件方式给出,没有最大配筋率。所以程序给出的剪力墙超筋是警告信息,设计人员可以酌情考虑;2)剪力墙水平筋超筋则说明该结构抗剪不够,应予以调整;3)剪力墙连梁超筋大多数情况下是在水平地震力作用下抗剪不够。规范中规定允许对剪力墙连梁刚度进行折减,折减后的剪力墙连梁在地震作用下基本上都会出现塑性变形,即连梁开裂。设计人员在进行剪力墙连梁设计时,还应考虑其配筋是否满足正常状态下极限承载力的要求。转换层上剪力墙超筋处理、 适当加大转换梁刚度,比如层高允许的话可以适当减窄加高转换梁
2、(当然要抗扭、钢筋的排列等可以接受) ,这样可以在相同混凝土用量下获得较大的抗弯刚度,梁纵筋也有所减小。当然这一方法效果有限,只能一定程度上缓解矛盾。 、在转换层上下结构布置时,尽量避免相邻较近的两片墙一片落在硬支座(墙柱)上而另一片落的软支座(转换梁)上,不能避免时应尽量加大两者的距离。 、不落地墙最好位于转换梁跨中部位,或位于柱上时墙中心应尽量对齐柱中心,尽量避免同一片墙一端落在硬支座(墙柱)上而另一端落的软支座(转换梁跨中)上,不能避免时应尽量减小落在软支座上的长度。转换层以上一层墙内力很大的确主要是由于转换梁的竖向变形及梁墙的变形协调,加上以上楼层水平方向约束共同作用产生,而配筋经常出
3、现超筋主要是竖向荷载而非水平作用引起,是确实存在的。国内的软件在模拟转换梁的模型是会有很大的缺陷,在我的认为中,框支梁应该是处于普通梁和深梁之间的概念,pkpm,tbsa,gscad 在这种受力杆件的模拟中,明显失真,应该采用三维实体单元模拟才比较合理。同时,以上的程序,当选用刚性楼板假设时,会漏掉了梁的轴向力,这对框支梁来说市不可或缺的。这种失真可以通过调整框支梁的截面看的出来,截面的增大,对上部墙体的内力影响是微乎其微的,这对于我们的知识来说,明显是异常的。记得在建筑结构赠刊上的 PKPM 咨询台上对转换层上剪力墙超筋有相应的解释“SATWE 的网格划分和配筋模式使墙承担的弯矩大而柱弯矩小
4、,配筋没有考虑两者相互作用,所以配筋结果不合理。” 所以说,要想得到一个满意的答复,基本上是不可能的,大家靠的可能都是自己的经验,或者有人说,采用 etabs 和 sap 会不会出现令人满意的效果,答案是肯定的,但是工作量确实庞大的惊人,因为当你用 etabs 时(很早时候用过,现在忘记了 7788 了,sap 没试过),你必须梁和剪力墙均采用 shell 来模拟,这样才会出现满意的结果,否则,梁用梁单元,墙用 shell 单元,结果依然和 satwe 相似,因为未经细分的 shell 单元和梁单元只在两个 shell 的两个角上的节点连接,也就是说,剪力墙对转换梁的刚度增大作用只在这两个节点
5、上得到了体现,所以梁对墙的实际模拟已经出现了偏差了,这种情况下,梁就需要用 shell 来模拟了。或者用过 etabs 的就会说,这样的工作量就相当大了!不过我觉得这种结构得分两大类:1)梁托柱(含很短的剪力墙)的转换结构和 2)梁托墙(长墙)转换结构,即一般转换梁和框支梁两类。对于前者, 这类转换层的计算模型,可以仍采用杆模型即可。毕竟是托柱的结构在多层结构中比较常见。大家也比较熟悉,较梁托墙结构来说分析更容易些。虽然梁托柱结构的转换梁不能严格的称为框支梁(我这么认为毕竟和托长墙的转换梁有所区别),陷于目前规范,托柱梁应按框支梁设计及构造控制,当转换层在 3 层及 3 层以上时,框支柱的抗震
6、等级应提高 1 级,所以在特殊构件定义中应把与托柱梁相连的柱定义为框支柱。对于托长墙的框支梁来说,结构竖向布置复杂,框支主梁承托剪力墙甚至承托转换次梁及其上剪力墙时,应进行应力分析,按应力校核配筋,并加强配筋构造措施。B 级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层,不宜采用框支主、次梁方案。别的软件不清楚,目前 PKPM 框支剪力墙结构宜采用墙元(壳元)模型,如 SATWE、PMSAP等。 不过根据最近刚刚做的一个复杂框架结构来说建议按 PMSAP 来计算,保险点两个程序取不利。理论罗嗦了这么多,反正大家都知道,不多说了。谈点自己的看法,复杂高层加强区剪力墙的水平、纵向钢筋最小配筋率不是 0.3 吗
7、,那我就把最小值取到 0.35 或者 0.4(转换梁上面一层的剪力墙也是加强区的),一般剪力墙也如此提高,免得审图的老说适当加强配筋 ,又不说加强多少。还有什么钢筋间距之类的都如此如此。剪力墙配筋就是这点内容了,该加强的地方我都有理的加强,相信人家也不会说你什么了。另外就是一个建模的问题了,如果你的转换梁高度很大的话,要想计算相对准确就有两种模式,这个说得很多了。大概意思就是转换梁按梁输还是按墙输的问题,你现在要转换梁上面剪力墙的配筋,那么转换梁作为一层按墙输为好,因为这样的模型出了本身转换梁计算不准确外,其余结构计算都准确。哦对了如果你用 PKPM 计算的话最好把墙元细分改为 1 米为好,当
8、然越小越好只要你的机器配置够强那么转换梁作为一层按墙输为好,因为这样的模型出了本身转换梁计算不准确外,其余结构计算都准确。如果不是箱式或厚板转换,好象不用输一层。梁式转换应是相对简单明确的转换方式。梁元模拟会造成梁元和墙元交接处是真,局部分析是必要的,节点间的不协调,杆单元等是软件编制所造成的限制,必要可利用sap 等有限元分析3转换层的计算严格意义上说用 SATWE 之类的分析结果是失真的,大家可以查一下转换层以上若干层的墙肢内力(最大组合内力)就可以发现,这几层的内力存在似乎不太合理的突变现象,从而导致楼主所说的起始层墙体经常超筋。实际上,对于这么大截面的框支梁(规范要求框支梁截面高度抗震
9、设计时不应小于计算跨度的 1/6) ,已接近深梁的范畴,应该采用三维实体单元模拟才比较合理。 3。目前 SATWE 计算中一般都按照刚性楼板假设,这样就忽略了梁的轴力分量,由于框支梁一般存在拉力,因此,计算模式上是错误的。 4。出现这种情况,一般建议采用有限元作补充分析,遗憾的是,SATWE 的由于采用平面有限元分析,加上是单片分析也导致了边界条件的失真,因此,SATWE 的有限元分析局限性较大,尤其是目前的转换层普遍存在二级转换,SATWE 无法分析这类二级转换。我们曾采用 SAP84对这类情况作过分析,框支梁采用三维实体单元,结果要好得多。 5。加大框支梁截面有一定的效果,但是作用不大。对
10、于这类局部的结果异常,还是应该结合使用者的合理性判断后,自己做出取舍。参考了一些高层建筑资料,比如徐培福主编的复杂高层建筑结构设计 ,知道带转换层的高层建筑在转换层上下层剪力分配存在很大的突变,而且转换层位置越高,突变越明显!而对带转换层剪力墙结构,转换层上部结构与下部结构的等效刚度比对转换层上、下层间位移角及剪力分布突变有较大影响,是影响其抗震性能的主要因素。因此我按高规 E02 的算法把等效刚度比控制住,但好象还是没多大改善。用的是 SATEWE 和 PMSAP 计算。真不太知道该怎么来调整!才能使剪力墙不超筋6 落地剪力墙的对称布置有助平面高度的均匀,从而减小转换层附近的受力复杂程度,是
11、个不错的方法。 okok.org 在计算整体指标如高度比,位移比周期比时应该选择强制刚性板假定,但在计算内力时不可选择,两者差异较大不足为怪,尤其对于转换层附近,在内力计算时转换层应该定义为弹性板,才可得到转换梁的正确内力。 7 作为实用方法,对转换层上部墙体,有条件时用平面有限元计算结果(如果能算)作为主要依据,另外只能以把框支层作为嵌固端分析上部剪力墙的结果作为主要依据由设计人员自己把握。有条件时,可以采用国内的 SAP84 或 CSI 的 ETABS 和 SAP2000 等程序计算。根据目前的情况,国外程序作为主流程序只是时间问题。PKPM 确实有很多地方有待提高,比如最近这次升版,我们
12、发现 SATWE 的框支梁组合内力有明显的错误,SATWE 的刚性楼板模型对于复杂结构的计算可能有较大问题,等等。 8 1.转换层以上一层墙内力很大的确主要是由于转换梁的竖向变形及梁墙的变形协调,加上以上楼层水平方向约束共同作用产生,主要是竖向荷载而非水平作用引起,是确实存在的。转换以上一层及再上面的楼层墙内力有突变,也是实际内力分析应有的结果,并未软件问题,当然有一个定量精度问题,但是从定性来说,突变是正常的。 举个容易说明问题的例子,各位也可以建一个简单的模型比较一下,分析一个单跨转换梁,上托左右对称的两片墙,计算其受力时,如果不考虑上部各层楼板及连梁的作用,竖向荷载作用下梁有一定的挠度,
13、此时墙如同一悬臂构件,随着梁的变形向内靠拢,但基本不会产生弯距与剪力。但实际各层楼板及连梁是存在的,并且计算中一般认为平面内是无限刚,楼板的存在限制了墙向内靠拢的趋势,特别是转换层以上一层的楼板会承受比较大的压力(类似拱作用,这也是转换梁受拉的原因) 。这样,两片墙的变形就如同一个“儿”字,剪力墙上面由于有各层楼板的作用保持笔直,而转换层上部一层则由于要兼顾梁的变形协调及上一层的楼板约束而产生了很大的变形(这个很大的变形是相对而言,其实量值还是比较小的) ,也理所当然地产生很大的内力。 由于这个内力是竖向荷载产生的,所有才会出现 guten 编辑所说的单片墙剪力非常大,甚至接近楼层水平作用产生
14、的剪力的情况。 okok.org 2.对于转换层的有限元分析,个人认为做得好有一定难度,主要是因为单片剪力墙在整体结构中所受到的约束很难在局部有限元中体现或很容易被不小心忽略掉,而这些约束,简单的就如上面所说各层楼板,对结果往往有很大的影响。对于这个问题有限元分析结果更理想一点除了本身计算模型及方法的先进,往往也因为考虑是实际的框支柱宽度,减少了梁跨。其实 satwe在可以应用杆系分析的转换层中满足工程应用感觉是可以的了。对于局部重要的构件,特别是次梁转换等,可以用 guten 兄所提到的手算方法逐级构件复核加强,记住别漏了规范的各种放大系数。9 在下不敢苟同兄台所说第一点,诚然,这种墙底内力
15、突变是有的,但远没有那么严重。从软件电算分析角度看,应该先根据构件刚度计算其在外力作用下的位移,再根据位移计算内力,如果分析采用的是平面无限刚假定,那么梁、板何来轴压(拉)力(因为无限刚,所以板、梁根本没有平面内变形)?就算以仅有平面内刚度的膜单元模拟楼板,其变形也应该是连续的,而不应该是出现“儿“字变形的墙,否则,任何平面有限元补充分析都是白费的。所以,在下认为这仅仅是转换梁与剪力墙交接处因转换梁的受弯挠度而引起的单元奇异罢了。 10 转换层以上一层墙内力很大的确主要是由于转换梁的竖向变形及梁墙的变形协调,加上以上楼层水平方向约束共同作用产生,而配筋经常出现超筋主要是竖向荷载而非水平作用引起
16、,是确实存在的。国内的软件在模拟转换梁的模型是会有很大的缺陷,在我的认为中,框支梁应该是处于普通梁和深梁之间的概念,pkpm,tbsa ,gscad 在这种受力杆件的模拟中,明显失真,应该采用三维实体单元模拟才比较合理。同时,以上的程序,当选用刚性楼板假设时,会漏掉了梁的轴向力,这对框支梁来说市不可或缺的。这种失真可以通过调整框支梁的截面看的出来,截面的增大,对上部墙体的内力影响是微乎其微的,这对于我们的知识来说,明显是异常的。记得在建筑结构赠刊上的 PKPM 咨询台上对转换层上剪力墙超筋有相应的解释“SATWE 的网格划分和配筋模式使墙承担的弯矩大而柱弯矩小,配筋没有考虑两者相互作用,所以配
17、筋结果不合理。 ” 所以说,要想得到一个满意的答复,基本上是不可能的,大家靠的可能都是自己的经验,或者有人说,采用 etabs 和 sap 会不会出现令人满意的效果,答案是肯定的,但是工作量确实庞大的惊人,因为当你用etabs 时(很早时候用过,现在忘记了 7788 了,sap 没试过) ,你必须梁和剪力墙均采用 shell 来模拟,这样才会出现满意的结果,否则,梁用梁单元,墙用 shell 单元,结果依然和 satwe 相似,因为未经细分的shell 单元和梁单元只在两个 shell 的两个角上的节点连接,也就是说,剪力墙对转换梁的刚度增大作用只在这两个节点上得到了体现,所以梁对墙的实际模拟
18、已经出现了偏差了,这种情况下,梁就需要用 shell 来模拟了。或者用过 etabs 的就会说,这样的工作量就相当大了!10 不过我觉得这种结构得分两大类:1)梁托柱(含很短的剪力墙)的转换结构和 2)梁托墙(长墙)转换结构,即一般转换梁和框支梁两类。对于前者, 这类转换层的计算模型,可以仍采用杆模型即可。毕竟是托柱的结构在多层结构中比较常见。大家也比较熟悉,较梁托墙结构来说分析更容易些。虽然梁托柱结构的转换梁不能严格的称为框支梁(我这么认为毕竟和托长墙的转换梁有所区别) ,陷于目前规范,托柱梁应按框支梁设计及构造控制,当转换层在 3 层及 3 层以上时,框支柱的抗震等级应提高 1 级,所以在
19、特殊构件定义中应把与托柱梁相连的柱定义为框支柱。对于托长墙的框支梁来说,结构竖向布置复杂,框支主梁承托剪力墙甚至承托转换次梁及其上剪力墙时,应进行应力分析,按应力校核配筋,并加强配筋构造措施。B 级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层,不宜采用框支主、次梁方案。别的软件不清楚,目前 PKPM 框支剪力墙结构宜采用墙元(壳元)模型,如 SATWE、PMSAP 等。 不过根据最近刚刚做的一个复杂框架结构来说建议按 PMSAP 来计算,保险点两个程序取不利。11 上面阿修罗兄将转换梁分为 1)梁托柱(含很短的剪力墙)和 2)梁托墙(长墙)两种,本人十分认同,并且梁托墙还可进一步分为梁托满跨墙和梁托部分
20、长墙(一般说来墙体一部分落在柱上、一部分落在梁上) 。1 计算模型问题。从简单到复杂,从粗糙到精确的框支剪力墙计算模型依次为梁单元,平面壳单元,空间三维整体壳(实体)单元。梁单元最为简单也最为粗糙,它与剪力墙的变形协调仅在有限的几个点。satwe中将剪力墙细分可在一定程度上改善这种情况,如将默认的 2m 改为 1m。平面应力分析模型中将框支柱、转换梁和框支剪力墙采用壳体来模拟,三者平面内变形协调,分析准确性比梁单元大大提高,但是也有其缺点,最重要的是不能考虑平面外的约束与变形协调,如框支次梁等情况。三维整体空间应力分析是最为精确的方法,它是框支剪力墙结构的实际反映,能考虑所有的情况,偏心转换,
21、转换次梁等。具体采用哪种模型取决于结构的复杂性和分析的代价。一般说来梁托柱用梁单元即可,较为规整的底框剪力墙结构可用平面应力分析,复杂的转换层需进行空间应力分析。至于分析工具的选择,依个人的喜好和熟练程度而定,etabs、sap、midas 均可以,个人喜欢 sap,建模相对简单,还有实体单元(etabs 没有) 。其实空间应力分析并不是很困难的事情,截取嵌固端至转换层以上 3、4 层的结构作为分析对象,计算机时也不太长。2 分析结果。据本人经验和阅读的一些文献表明:1)梁托柱用梁单元和应力分析结果相差不大;2)梁托墙用梁单元计算的弯矩、剪力比应力分析结果大 520 倍。可见梁托墙需进行应力分
22、析并校核配筋;3)梁托满跨墙的“拱”效应明显,转换梁甚至不出现压应力,中和轴移至剪力墙中;4)梁托部分长墙(墙体部分落在柱上)的转换梁的中和轴上移,墙梁相接处应力集中;5)剪力墙的底部 1、2 层应力分布较为复杂,拉、压应力区域分布和大小不一定与想象一致。3 设计建议。1)转换梁用梁单元来计算应偏于安全,但是造成浪费,且应力集中的地方无从加强;2)梁托墙的转换梁应考虑轴力的影响,加强腰筋,按应力校核配筋;3)框支层上面两层的剪力墙配筋适当加强。按照规范,转换梁上面一层的剪力墙为加强区,上面两层的墙体(甚至更高)均需设置约束边缘构件,本人习惯在设置约束边缘构件部分的剪力墙加强其水平和纵向钢筋,这也是与应力分析结果相符的。12 这两天我翻阅了一些资料对于转换梁上部墙体的一些构造要求简单总结如下:(如果有不足的地方请大家帮助补充)1. 尽可能少设置“边门洞” ,如果设置了需要按照规范相应采取加强措施。2. 如果在跨中设置门洞口应设置边框补强钢筋。3. 墙体钢筋需要在转换梁内满足锚固长度。4. 剪力墙竖向钢筋不宜有接头。5. 在 0.2ln 区段内的竖向和横向钢筋均应比区段外相应钢筋间距加密一倍。(0.2ln 具体意义参见技术措施 P232)