如何設(shè)計(jì)剪力墻端柱（框剪邊框柱）結(jié)構(gòu)

Word文檔如何設(shè)計(jì)剪力墻端柱（框剪邊框柱）結(jié)構(gòu)？剪力墻是設(shè)計(jì)師日常設(shè)計(jì)中常常遇到的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，剪力墻其實(shí)又被稱抗風(fēng)墻、抗震墻或者是結(jié)構(gòu)墻。在房屋或者構(gòu)筑物中主要是承受風(fēng)荷載或是地震作用而引起的水平荷載和豎向荷載的一種墻體，它是為了防止結(jié)構(gòu)被剪切破壞的一種墻體。剪力墻一般用鋼筋混凝土制作而成的。

在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，經(jīng)常會(huì)遇到因計(jì)算要求或構(gòu)造要求需要在剪力墻端部肯定長度加厚墻體形成端部類似框架柱的狀況，最常見的是規(guī)范中剪力墻結(jié)構(gòu)章節(jié)中關(guān)于端柱和框架剪力墻章節(jié)中關(guān)于邊框柱的規(guī)定。筆者也在最近的設(shè)計(jì)中遇到審圖老師提出關(guān)于剪力墻端部設(shè)置柱子的配筋問題。那么，剪力墻端柱和邊框柱該如何定義，有哪些詳細(xì)的設(shè)計(jì)要求呢？筆者從以下幾點(diǎn)簡(jiǎn)潔做了梳理。

1、規(guī)范的出處及意圖分析

1、1剪力墻端柱

《抗規(guī)》645條和《高規(guī)》7215條均在剪力墻邊緣構(gòu)件處規(guī)定了端柱的設(shè)置要求：

由規(guī)范正文可知，端柱屬于剪力墻邊緣構(gòu)件的一種，屬于墻體的一部分。我們知道，設(shè)置邊緣構(gòu)件的目的在于提高剪力墻墻體的延性和塑性變形力量，在相同的軸壓力作用下，設(shè)置端柱的剪力墻的受壓區(qū)高度小于一字型剪力墻，因此，設(shè)置端柱的主要目的是用來約束墻體并提高墻體的穩(wěn)定性能。

1、2剪力墻邊框柱

《抗規(guī)》651條和《高規(guī)》822條處均規(guī)定了邊框柱的設(shè)置要求，以《高規(guī)》為例，其規(guī)定如下：

由此可見，剪力墻的邊框柱是框架剪力墻結(jié)構(gòu)的專屬概念，抗規(guī)的條文說明指出，框架剪力墻中的剪力墻是作為結(jié)構(gòu)抗震的第一道防線，因此需要比一般剪力墻有所加強(qiáng)?？蚣艏袅νǔＳ袃煞N布置方式，一種是與框架柱分開，墻的兩端沒有柱，這與一般意義上的剪力墻沒有太大區(qū)分；另一種是將剪力墻嵌入框架內(nèi)，有端柱，有框架梁，形成帶邊框的剪力墻。

由規(guī)范的規(guī)定可知：剪力墻的邊框柱一般是與框剪結(jié)構(gòu)中的框架柱對(duì)應(yīng)的，在框架軸線上，一般宜設(shè)置與框架柱匹配的邊框柱，這一是建筑平面布置的需要，一般框架軸線上都會(huì)有截面高度較高且寬度大于墻厚的框架梁，在剪力墻端部設(shè)置邊框柱從而將框架梁搭在框架柱（即邊框柱）上明顯是合適的；一般狀況下，框架軸線上一般具備設(shè)置邊框的條件；此外，框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量較剪力墻結(jié)構(gòu)少，且或是分散，或是集中布置于中部區(qū)域，其重要性比剪力墻結(jié)構(gòu)中的墻體高得多，有必要加強(qiáng)其整體性。帶邊框剪力墻的典型平面示意如下圖：

2、端柱與邊框柱的設(shè)計(jì)區(qū)分

2、1二者與框架柱的關(guān)系

從規(guī)范對(duì)于二者的定義及上文分析的二者用途可知，毫無疑問，剪力墻邊框柱截面宜與其他框架柱相同，且其配筋應(yīng)滿意框架柱的相關(guān)要求，邊框的設(shè)置要求如下：

而作為剪力墻邊緣構(gòu)件的端柱或者框剪結(jié)構(gòu)中一般剪力墻端柱，規(guī)范對(duì)于其截面統(tǒng)一以邊緣構(gòu)件的形式給出：

由上面右圖約束邊緣構(gòu)件的端柱，其截面尺寸是依據(jù)墻厚定義的，由此可進(jìn)一步說明端柱是剪力墻的一部分，其配筋也是滿意剪力墻邊緣構(gòu)件配筋，在一般狀況下，不需要滿意框架柱的截面和配筋要求。

但需要特殊留意的是，《抗規(guī)》645小注對(duì)于端柱的說明：當(dāng)端柱承受集中荷載時(shí)，其縱向鋼筋，箍筋直徑和間距應(yīng)滿意柱的相應(yīng)要求，詳細(xì)緣由詳見23節(jié)關(guān)于帶端柱墻體計(jì)算模型的思索。

2、2抗震等級(jí)

理清了端柱和邊框柱的設(shè)置原理，我們不難得出結(jié)論，對(duì)于端柱，其本身就屬于剪力墻的一部分，其抗震等級(jí)當(dāng)然就是剪力墻的抗震等級(jí)。但對(duì)于邊框柱，許多小伙伴（包括我自己）在設(shè)計(jì)時(shí)就有點(diǎn)拿不準(zhǔn)了，那么邊框柱的抗震等級(jí)究竟時(shí)根據(jù)框架柱還是剪力墻取值呢？朱炳寅在《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問答于分析》中指出，剪力墻的端柱（包括邊框柱）均為剪力墻的一部分，只不過外形像柱，但不是柱，是墻，它的存在是對(duì)于墻體起到約束作用。因此，對(duì)于剪力墻邊框柱，筆者認(rèn)為，既要滿意框架柱的抗震等級(jí)，也要滿意剪力墻的抗震等級(jí)。然而，對(duì)于一般的框架剪力墻結(jié)構(gòu)而言，剪力墻作為第一道防線的抗震等級(jí)均高于框架，因此，將邊框柱的抗震等級(jí)根據(jù)剪力墻取值是平安且合理的。

2、3關(guān)于剪力墻端柱計(jì)算模型的思索

當(dāng)前，我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)剪力墻設(shè)置了端柱時(shí)，通常模型輸入時(shí)是在墻軸線上根據(jù)剪力墻輸入，在端部節(jié)點(diǎn)上根據(jù)框架柱輸入，計(jì)算軟件在計(jì)算時(shí)也是根據(jù)墻元和柱元進(jìn)行分開計(jì)算，但這種處理方法明顯是不合理的，詳細(xì)緣由在以下幾點(diǎn)：

（1）端柱均應(yīng)為剪力墻的一部分，人為的在計(jì)算上將端柱與剪力墻分開，明顯與實(shí)際不符；

（2）對(duì)于有端柱的剪力墻，當(dāng)端柱有很大的集中荷載（通常為上部有框架柱向下傳力），此時(shí)的端柱受力特性與框架柱很接近，這也就解釋了21節(jié)提到的規(guī)范小注要求，但依據(jù)圣維南原理，集中力并非框架柱自己承受，而是以接近45度的集中角傳到相鄰墻體上，由整個(gè)墻體共同擔(dān)當(dāng)（詳見下圖），而程序這種柱墻分別的處理方法，人為放大了端柱承受的集中力，從而導(dǎo)致剪力墻的設(shè)計(jì)結(jié)果可能偏于擔(dān)心全。

（3）對(duì)于抗震等級(jí)的錯(cuò)誤定義

當(dāng)模型采納柱、墻分別的方式建模計(jì)算時(shí)，程序?qū)⒍酥目拐鸬燃?jí)默認(rèn)為按框架柱取值，從上文的分析中，我們得知，這對(duì)于端柱的計(jì)算在某些狀況下明顯也是偏擔(dān)心全的。

當(dāng)柱、墻分別的計(jì)算結(jié)果消失怪異時(shí)，筆者通過查閱規(guī)范及其他相關(guān)資料，認(rèn)為可實(shí)行以下幾種處理方法：、

（1）采納在端柱和相鄰墻體間開洞，實(shí)際不開洞，將模型變成端柱+墻+短連梁的形式，可避開怪異的計(jì)算結(jié)果。

（2）根據(jù)實(shí)際的柱、墻尺寸計(jì)算或采納等效截面法將端柱截面等效為剪力墻，必要時(shí)應(yīng)手動(dòng)復(fù)合，詳細(xì)詳見下圖：

小結(jié)：

1、剪力墻的端柱和邊框柱（邊框柱其實(shí)是端柱的一種），均應(yīng)為剪力墻的一部分，其設(shè)計(jì)計(jì)算均應(yīng)將柱和墻作為整體計(jì)算。

2、作為剪力墻邊緣構(gòu)件時(shí)，端柱的截面和配筋不要求根據(jù)框架柱，僅當(dāng)端柱承受集中荷載時(shí)，才同時(shí)滿意框架柱的要求；而作為加強(qiáng)框剪結(jié)