剪力牆的自動組合截面配筋方法；陳岱林，高航，劉建永/北京盈建科軟體有限責任公司；[摘要]對於剪力牆配筋，目前的結構設計軟體常採用；1剪力牆配筋設計存在的問題；剪力牆在高層建築中應用廣泛，一般有矩形、T形、L；分段式配筋方式的計算結果常常與實際情況不符合；某些軟體給出了手動指定操作方式的剪力牆組合截面配；針對以上存設計交流BuildingStructure剪力牆的自動組合截面配筋方法陳岱林，高航，劉建永/北京盈建科軟體有限責任公司，北京100191[摘要]對於剪力牆配筋，目前的結構設計軟體常採用單牆肢計算方法，該方法沒有考慮端部翼緣牆及端柱的貢獻，會導致某些情況下配筋不夠，造成不安全的結果；而有時配筋又較大，不經濟。依據規範相關規定，提出了組合截面配筋方法，該方法在進行正截面配筋計算時，自動考慮端部翼緣牆和端柱，按照組合截面進行配筋計算，對工程實踐具有一定的指導意義。1剪力牆配筋設計存在的問題剪力牆在高層建築中應用廣泛，一般有矩形、T形、L形以及兩端帶翼緣的複雜截面等。結構計算軟體一般對剪力牆採用細分的殼單元模擬計算，牆肢與牆肢之間、牆與其他杆件之間變形協調，其內力、位移、地震計算等都可得到理想的計算結果。但是在剪力牆的截面配筋設計環節，傳統通用軟體常不能按照T形、L形以及兩端帶翼緣的複雜截面配筋，因為軟體雖然可方便地計算各單個牆肢的內力，但是要得到組合截面的組合內力卻很困難。傳統通用軟體只能把組合截面分解為單個牆肢，並對單個牆肢按照矩形截面分別配筋，對牆肢相交處的邊緣構件採用疊加各牆肢分別配筋的結果進行配筋。這種配筋方式稱為分段式配筋方式。分段式配筋方式的計算結果常常與實際情況不符合。對於帶邊框柱剪力牆，邊緣構件的最終配筋量是分兩部分單獨計算的：一部分為與邊框柱相連的剪力牆暗柱的計算配筋量；另一部分為邊框柱的計算配筋量，然後疊加配筋結果，並與相應規範構造要求比較取較大值，此種配筋方式常使配筋量偏大。業內很多專家多年來一直強調，對剪力牆採用分段式配筋方式並不合理。因為在某些情況下配筋不夠，造成不安全的結果，同時在很多情況下又造成配筋過大的計算結果。可以說這種配筋方式既不安全、又不經濟。某些軟體給出了手動指定操作方式的剪力牆組合截面配筋功能，是由人工指定相連的牆肢組成組合截面，再由軟體對各牆肢的內力進行組合並進行配筋。這種配筋方式的主要問題是：1）軟體對所選的牆肢都按全截面考慮，由多個牆肢組成的組合截面可能過長、過大，已經很難符合平截面假定的配筋原理，計算結果不可信；2）組合截面多為不對稱截面，但是目前大多數軟體不具備不對稱配筋功能，而是按照對稱配筋方式計算，配筋結果常常偏大很多；3）採用人工指定操作方式效率很低不實用。針對以上存在的問題，筆者研究給出了剪力牆的自動組合截面配筋計算方法。2規範對剪力牆的截面配筋要求10《混凝土結構設計規範》（GB50010—2010）第9.4.3條規定，在承載力計算中，剪力牆的翼緣計算寬度可取剪力牆的間距、門窗洞間翼牆的寬度、剪力牆厚度加兩側各6倍翼牆厚度、剪力牆牆肢總高度的1/10四者中的最小值。（GB50011—2010）第6.2.13條規定，抗震牆結構、部分框支抗震牆結構、框架-抗震牆結構、框架-、、板柱-抗震牆結構計算內力和變形時，其抗震牆應計入端部翼牆的共同工作。從規範條文的要求中可以看出，剪力牆的配筋應考慮翼緣，而且考慮翼緣的長度有一定的限值，不應過長。3YJK軟體剪力牆自動組合截面配筋過程對帶邊框柱剪力牆，按照柱和剪力牆組合在一起的方式配筋，即自動將邊框柱作為剪力牆的翼緣，按照工形截面或T形截面配筋。對剪力牆的各個牆肢計算配筋時，考慮其兩端節點相連的部分牆段作為翼緣，按照組合牆方式計算配筋。翼緣長度不應大於腹板長度的一半，且每一側翼緣伸出部分將不大於4倍翼緣厚度；對於則自動考慮翼緣的全部長度。如果兩端的翼緣都是完整的牆肢，則自動對整個組合牆按雙偏壓配筋計算，一次得出整個組合牆配筋，見圖1（a），例如。若某一端翼緣只包含翼緣所在牆的一部分，則對該分離的組合牆按不對稱配筋計算，得出的是該牆肢配筋結果，見圖1（b），對於不對稱的剪力牆組合截面，若按對稱配筋總是取兩端較大值，必將造成配筋浪費。(a)完整的組合牆(b)分離的組合牆圖1組合牆輪廓作者簡介：，碩士，研究員，Email：[email protected]。BuildingStructure設計交流組合牆的計算內力是將各段內力向組合截面形心換算得到的組合內力，如果端節點佈置了邊框柱，則組合內力將包含該柱內力。當滑鼠懸停在任一剪力牆的牆肢上時，可以顯示該牆肢配筋計算時採用的截面形狀，如圖2所示。不考慮翼緣時為矩形的單牆肢，考慮翼緣時則為組合牆的形狀。由於長厚比小於4的牆肢按照柱來配筋設計，因此當該牆肢不滿足雙偏壓配筋條件時，將顯示為矩形的單牆肢。圖2組合牆輪廓查詢相比傳統軟體選組合牆時只能選牆肢的整個長度範圍，YJK軟體在進行組合牆配筋時，自動考慮的翼緣是一個有長度限制的區域性範圍（如不大於腹板長度的一半及每側伸出不大於4倍翼緣厚度）。4剪力牆組合配筋的原理以往按照分段直線牆配筋時，每一單獨牆肢配筋都是取其各內力組合中的最大值，而最大值一般不會在相連的各牆肢中同時出現，因此這種配筋方法一般情況下都會偏大。而剪力牆組合配筋時，先將各牆肢單工況內力投影至組合截面形心軸，再進行，其分析過程如下。（1）將各牆肢(柱)的內力組合至組合牆截面形心圖3為選取的兩片垂直相交的L形剪力牆，兩片牆各有自己的內力作用在形心處（細線表示的座標系），組合牆的內力計算將各片牆的內力疊加至組合牆的中心（粗線表示的座標系）。
剪力牆的自動組合截面配筋方法；陳岱林，高航，劉建永/北京盈建科軟體有限責任公司；[摘要]對於剪力牆配筋，目前的結構設計軟體常採用；1剪力牆配筋設計存在的問題；剪力牆在高層建築中應用廣泛，一般有矩形、T形、L；分段式配筋方式的計算結果常常與實際情況不符合；某些軟體給出了手動指定操作方式的剪力牆組合截面配；針對以上存設計交流BuildingStructure剪力牆的自動組合截面配筋方法陳岱林，高航，劉建永/北京盈建科軟體有限責任公司，北京100191[摘要]對於剪力牆配筋，目前的結構設計軟體常採用單牆肢計算方法，該方法沒有考慮端部翼緣牆及端柱的貢獻，會導致某些情況下配筋不夠，造成不安全的結果；而有時配筋又較大，不經濟。依據規範相關規定，提出了組合截面配筋方法，該方法在進行正截面配筋計算時，自動考慮端部翼緣牆和端柱，按照組合截面進行配筋計算，對工程實踐具有一定的指導意義。1剪力牆配筋設計存在的問題剪力牆在高層建築中應用廣泛，一般有矩形、T形、L形以及兩端帶翼緣的複雜截面等。結構計算軟體一般對剪力牆採用細分的殼單元模擬計算，牆肢與牆肢之間、牆與其他杆件之間變形協調，其內力、位移、地震計算等都可得到理想的計算結果。但是在剪力牆的截面配筋設計環節，傳統通用軟體常不能按照T形、L形以及兩端帶翼緣的複雜截面配筋，因為軟體雖然可方便地計算各單個牆肢的內力，但是要得到組合截面的組合內力卻很困難。傳統通用軟體只能把組合截面分解為單個牆肢，並對單個牆肢按照矩形截面分別配筋，對牆肢相交處的邊緣構件採用疊加各牆肢分別配筋的結果進行配筋。這種配筋方式稱為分段式配筋方式。分段式配筋方式的計算結果常常與實際情況不符合。對於帶邊框柱剪力牆，邊緣構件的最終配筋量是分兩部分單獨計算的：一部分為與邊框柱相連的剪力牆暗柱的計算配筋量；另一部分為邊框柱的計算配筋量，然後疊加配筋結果，並與相應規範構造要求比較取較大值，此種配筋方式常使配筋量偏大。業內很多專家多年來一直強調，對剪力牆採用分段式配筋方式並不合理。因為在某些情況下配筋不夠，造成不安全的結果，同時在很多情況下又造成配筋過大的計算結果。可以說這種配筋方式既不安全、又不經濟。某些軟體給出了手動指定操作方式的剪力牆組合截面配筋功能，是由人工指定相連的牆肢組成組合截面，再由軟體對各牆肢的內力進行組合並進行配筋。這種配筋方式的主要問題是：1）軟體對所選的牆肢都按全截面考慮，由多個牆肢組成的組合截面可能過長、過大，已經很難符合平截面假定的配筋原理，計算結果不可信；2）組合截面多為不對稱截面，但是目前大多數軟體不具備不對稱配筋功能，而是按照對稱配筋方式計算，配筋結果常常偏大很多；3）採用人工指定操作方式效率很低不實用。針對以上存在的問題，筆者研究給出了剪力牆的自動組合截面配筋計算方法。2規範對剪力牆的截面配筋要求10《混凝土結構設計規範》（GB50010—2010）第9.4.3條規定，在承載力計算中，剪力牆的翼緣計算寬度可取剪力牆的間距、門窗洞間翼牆的寬度、剪力牆厚度加兩側各6倍翼牆厚度、剪力牆牆肢總高度的1/10四者中的最小值。（GB50011—2010）第6.2.13條規定，抗震牆結構、部分框支抗震牆結構、框架-抗震牆結構、框架-、、板柱-抗震牆結構計算內力和變形時，其抗震牆應計入端部翼牆的共同工作。從規範條文的要求中可以看出，剪力牆的配筋應考慮翼緣，而且考慮翼緣的長度有一定的限值，不應過長。3YJK軟體剪力牆自動組合截面配筋過程對帶邊框柱剪力牆，按照柱和剪力牆組合在一起的方式配筋，即自動將邊框柱作為剪力牆的翼緣，按照工形截面或T形截面配筋。對剪力牆的各個牆肢計算配筋時，考慮其兩端節點相連的部分牆段作為翼緣，按照組合牆方式計算配筋。翼緣長度不應大於腹板長度的一半，且每一側翼緣伸出部分將不大於4倍翼緣厚度；對於則自動考慮翼緣的全部長度。如果兩端的翼緣都是完整的牆肢，則自動對整個組合牆按雙偏壓配筋計算，一次得出整個組合牆配筋，見圖1（a），例如。若某一端翼緣只包含翼緣所在牆的一部分，則對該分離的組合牆按不對稱配筋計算，得出的是該牆肢配筋結果，見圖1（b），對於不對稱的剪力牆組合截面，若按對稱配筋總是取兩端較大值，必將造成配筋浪費。(a)完整的組合牆(b)分離的組合牆圖1組合牆輪廓作者簡介：，碩士，研究員，Email：[email protected]。BuildingStructure設計交流組合牆的計算內力是將各段內力向組合截面形心換算得到的組合內力，如果端節點佈置了邊框柱，則組合內力將包含該柱內力。當滑鼠懸停在任一剪力牆的牆肢上時，可以顯示該牆肢配筋計算時採用的截面形狀，如圖2所示。不考慮翼緣時為矩形的單牆肢，考慮翼緣時則為組合牆的形狀。由於長厚比小於4的牆肢按照柱來配筋設計，因此當該牆肢不滿足雙偏壓配筋條件時，將顯示為矩形的單牆肢。圖2組合牆輪廓查詢相比傳統軟體選組合牆時只能選牆肢的整個長度範圍，YJK軟體在進行組合牆配筋時，自動考慮的翼緣是一個有長度限制的區域性範圍（如不大於腹板長度的一半及每側伸出不大於4倍翼緣厚度）。4剪力牆組合配筋的原理以往按照分段直線牆配筋時，每一單獨牆肢配筋都是取其各內力組合中的最大值，而最大值一般不會在相連的各牆肢中同時出現，因此這種配筋方法一般情況下都會偏大。而剪力牆組合配筋時，先將各牆肢單工況內力投影至組合截面形心軸，再進行，其分析過程如下。（1）將各牆肢(柱)的內力組合至組合牆截面形心圖3為選取的兩片垂直相交的L形剪力牆，兩片牆各有自己的內力作用在形心處（細線表示的座標系），組合牆的內力計算將各片牆的內力疊加至組合牆的中心（粗線表示的座標系）。