一级结构工程师基础知识精讲班讲义.docx

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一级结构工程师基础知识精讲班讲义

混凝土与钢筋混凝土简支梁桥的常见裂缝

　　1.1网状裂缝

　　网状裂缝发生在各种跨度的梁上。

这种裂缝细小，宽度约为0.03~0.05mm，用手触及有凸起感觉，网状裂缝多为混凝土收缩所引起的表面龟裂。

　　1.2下缘受拉区的裂缝

　　这种裂缝多发生于梁跨中部，梁跨度越大，裂缝越多。

它自下翼缘向上发展，至翼缘与梁肋相接处停止。

裂缝间距约0.1~0.2m，宽度约为0.03~0.1mm.跨度<10m的梁，其裂缝少而细小（宽度0.03mm以下）。

下缘受拉区的裂缝多为混凝土收缩和梁受挠曲所产生的裂缝。

　　1.3腹板上的竖向裂缝

　　腹板上的竖向裂缝最为常见，也是较为严重的一种裂缝。

当跨径>12m时，其裂缝多位于薄腹部分。

在梁的半高线附近裂缝宽度较大，一般在0.15~0.3mm.当梁跨径<10m时，其裂缝较细小且多数裂缝系由梁肋向上延伸，上端至腹板顶部。

这种裂缝多系设计不当、施工质量不良、养护不及时或温度及周围环境条件不良的影响所致。

　　1.4腹板上的斜向裂缝

　　腹板上的斜向裂缝是钢筋混凝土梁中出现最多的一种裂缝，且多在跨中两侧，离跨中越远倾斜角越大，反之较小。

倾角约在15°~45°之间，第一道裂缝多出现在距支座0.5~1.0m处，裂缝宽度一般在0.3mm以下。

它系设计上的缺陷，主拉应力较计算值大，混凝土不能负担而造成的。

　　1.5运梁不当引起的上部裂缝

　　运送梁时支撑点没有放在梁的两端吊点上（偏向跨中），支撑点处上部出现负弯矩而引起开裂。

　　1.6梁端上部裂缝

　　由于墩台产生不均匀沉降，形成梁端局部支撑压力增大，产生局部应力所致。

裂缝由下往上开裂，严重者宽度可达0.3mm以上。

　　1.7梁侧水平裂缝

　　梁侧水平裂缝近似水平方向的层裂缝，多为施工不当引起，如分层灌筑、间隔时间太长。

　　1.8梁底纵向裂缝

　　梁底纵向裂缝是沿下翼缘主筋方向的裂缝，是由混凝土保护层过薄或掺入氯盐等速凝剂所造成。

预应力混凝土梁、悬臂梁与连续梁桥的常见裂缝

　　2.1先张法梁梁端锚固处的裂缝

　　这种裂缝均起始于张拉端面，宽度约为0.1mm左右，长度一般只延伸至扩大部分的变截面处。

它是由于在两组张拉钢筋之间梁端混凝土处于受力区，或因锚头处应力集中和锚头产生的楔形作用而使锚头附近产生细小水平裂缝。

　　2.2后张法梁梁端（或其他部位）锚固处的裂缝

　　通常发生在梁端或预应力筋锚固处，裂缝比较短小。

发生在梁端时多与钢丝束方向一致，在锚固处时与梁纵轴多呈30°~45°角。

在运营初期有所发展，但不严重，以后会趋于稳定。

这种裂缝主要由于端部应力集中，混凝土质量不良所致。

　　2.3腹板收缩裂缝

　　大多在脱模后2~3天内发生，裂缝通常从上梁肋到下梁肋，整个腹板裂通，宽度一般为0.2~0.4mm，施加预应力后大多会闭合。

这种裂缝多为混凝土收缩和温差所致，如极低的外界温度，混凝土未保温养生，使应力分布不均。

　　2.4悬臂梁剪切裂缝

　　剪切裂缝出现在腹板上，看起来近似按45°角倾斜，一般出现在支点与反弯点之间的区域。

剪切裂缝产生的主要原因是：

预应力不足;超载的永久荷载;二次应力;温度作用等。

此外，设计中缺乏对多室箱梁腹板内剪力分布的认识，设计时未考虑横截面的实际变形，没有重复检算力筋截断处的左右截面受力情况。

　　2.5悬臂箱梁锚固后接缝中的裂缝

　　悬臂箱梁在连续力筋锚固齿板后面的底板内会产生裂缝，并有可能向着腹板扩展，裂缝与梁纵轴呈30°~45°角。

产生这种裂缝的原因是由于预应力筋作用面积小，产生的局部应力过大，或者由于顶底板中力筋锚具之间水平方向错开的距离太小。

　　2.6底板裂缝

　　箱梁板上发生不规则裂缝，是由于梁模向受力性能与横向不变形截面显得有很大的不同，即由于腹部与底板受力不均所致。

　　2.7箱梁弯曲裂缝

　　混凝土抗拉能力不足，会导致箱梁弯曲裂缝的产生。

在分段式箱梁中，一般出现在接缝内或接缝附近，梁底裂缝可达0.1~0.2mm.弯曲裂缝一般很小，结构不受损伤，但在荷载反复作用下（汽车动力荷载及温度梯度）裂缝有可能会扩大。

　　2.8连续梁弯曲裂缝

　　在连续梁中，正弯矩区的梁底部和负弯矩区的顶部可能发现这种裂缝。

弯曲裂缝主要是由于混凝土抗拉能力不足引起的。

　　2.9预应力梁下翼缘的纵向裂缝

　　这种裂缝为预应力梁中最严重的一种裂缝，多发生在梁端第一、二节间的下缘侧面及梁底，或腹板与下翼缘交界处，少数发生在腹板上。

这种裂缝一般处于最外的一排钢丝束部位，宽度为0.05~0.1mm.产生原因是由于下翼缘受到过高的纵向压力，保护层太薄或混凝土质量不好所致。

拱桥、桁架拱桥与刚架桥的常见裂缝

　　石砌拱桥中最容易出现裂缝的地方是拱顶附近的下部，裂缝有时可一直延伸到拱上结构（边墙）。

此外，在拱圈表面有时会产生和拱圈平行的裂缝，如拱圈和边墙用不同材料砌筑，在接缘处也会发生裂缝。

裂缝最初出现时较小，但以后在外界因素的作用下会逐渐扩大。

　　空腹式钢筋混凝土拱桥在拱脚、立柱、立柱与拱圈相接的地方可能会出现裂缝。

　　钢筋混凝土双曲拱桥常见裂缝有：

主拱圈拱脚处上缘出现横贯裂缝、主拱圈跨中截面肋波接合面的环向裂缝、腹拱板沿桥宽的横向裂缝、拱波沿桥纵向裂缝、立柱与盖梁混凝土剥落露筋并有压裂现象。

　　桁架拱桥常见裂缝有：

靠近桥头桥面由于受负弯矩作用，多出现沿桥宽方向的横向裂缝、立杆与上下弦杆接合处的裂缝;当跨径较大，架片分段预制并采用现浇混凝土接头或钢板接头时，受荷载反复作用而出现施工接头的拉裂。

　　钢架拱桥由于支点的不均匀沉陷，致使刚架各点产生附加弯矩，横梁左节点处为负弯矩，梁顶为受拉区，因此横梁左端产生从上向下开展的裂缝，右端产生由下向上的裂缝，左侧支柱上侧产生从外向内的水平裂缝。

桥梁梁体裂缝的处治方法

　　桥梁梁体裂缝常用的处治方法主要有：

　　1）小裂缝或没有结构作用的裂缝可采用封闭处理，如用环氧树脂胶涂封闭，或用工具沿裂缝裸露面锯或凿，使缝扩大成槽形豁口后，将裂缝两边5~10mm范围内处理干净，然后用各种粘结材料进行填充封闭。

　　2）当钢筋混凝土构件产生主拉应力裂缝（不是很严重）时，可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法。

箍可用扁钢焊成或圆钢制成，可直箍也可斜箍，其方向与裂缝垂直。

　　3）注射环氧树脂胶液并加配钢筋，具体做法是钻与结构面成45°并与裂缝成90°交叉的孔（按裂缝长度，可钻3~4个孔），然后分别插入钢筋，再在孔中与裂缝中注入环氧树脂胶液封闭裂缝与孔洞，使钢筋与原构件形成一个整体，从而达到加强截面强度的目的。

　　4）钢板粘帖修补，即用环氧基液粘结剂涂在整个钢板上，然后将其压粘于待修补的裂缝位置上。

为使钢板粘贴牢固，一般多采用压贴法，也可采用在钢板与被修补构件表层空隙内注入粘贴剂的注入法。

钢板可以是整块钢板，也可按照裂缝位置采用带状钢板，如在修补悬臂梁挂梁处裂缝时，两种钢板都可采用。

关于混凝土的温度指标：

混凝土强度和强度增长率，直接受温度、湿度与时间的控制与影响。

因此，在混凝土生产过程中，要确保各环节不超越规定的温度界限，特别是中寒与严寒地区的负温施工，要十分重视温度界限与防冻保温措施。

　　冬施温度（室外连续5天日平均气温低于5℃），达到此指标，说明已进入冬期施工，混凝土工程要按冬施要求进行施工。

　　混凝土的冰点（冻结温度-3℃），混凝土在-3℃时开始冻结，冻结膨胀值为8%～9%，新浇筑的混凝土，当冻结速度大于水泥凝结速度时，会破坏混凝土结构。

　　水泥水化停止温度0～3℃，若要使水泥水化，必须采取蓄热、保温与防冻措施。

从理论上讲，水泥水化反应停滞点为-15℃，但-3℃以下水化极慢。

钢结构住宅设计中应注意的问题

一般规定

１．钢结构，有低层和多层之分。

低层一般不超过３层，用于别墅；多层用于公寓。

本文介绍多层公寓住宅钢结构设计中一些问题。

２．超过９层为高层。

１０～１２层又称小高层。

抗震规范ＧＢ５００１１对１２层以下和１２层以上的房屋提出不同要求。

住宅钢结构一般不宜超过１２层。

３．结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。

结构布置不规则，地震时易损坏，而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。

因此应尽量使结构布置符合规则性要求。

４．住宅钢结构的平面布置应力求规则、对称。

住宅钢结构常见的布置不规则，主要是平面不规则。

如平面形状不规则，Ｌ形等，特别是支撑剪力墙偏置，明显不对称等。

若楼层的最大弹性水平位移超过质心水平位移的１．２倍就属于平面不规则此时需对支撑剪力墙的配置进行调整。

结构体系选择

１．５－６层以下的，可采用框架体系或框架－支撑体系，６层以上的可采用框架支撑体系或框架－混凝土剪力墙（核心筒）体系。

多层房屋大多采用双重体系。

２．框架柱有Ｈ型钢柱，钢管砼柱和钢骨砼柱，后两种为组合柱。

在小高层中，组合柱比Ｈ型钢柱省钢。

３．剪力墙比钢支撑的延性低，在大震时延性低的地震力大，延性好的地震力小，从抗大震的性能来说，钢支撑比砼剪力墙好。

４．钢框架－砼剪力墙体系属混合结构，对它的抗震性能目前研究还不够，未列入抗震规范，虽然现在应用较多，选用时应慎重。

核心筒宜用小钢柱加强，也有利于安装。

楼板要求

１．楼板除了承受竖向荷载并将它传给框架外，还将水平力传到各个柱上，因此楼板平面内的刚度、整体性和承载力也很重要。

作为建筑要求，住宅楼板还应能隔音。

２．现在用得较多的是压型钢板组合楼板，叠合板加现浇层，现浇楼板等。

这几种楼板的整体性都很好。

钢梁宜形成组合梁，梁上要设置栓钉。

３．预制板中应设预埋件，与钢梁焊接。

４．在强震区或重要建筑，柱周边宜设置钢筋和箍筋，以免楼板在水平力下被柱子压坏。

抗震计算的基本要求

１．对双重体系，框架部分独立承担的水平力不应少于结构底部剪力的２５％。

其目的是检验框架作为抗震二道防线是否满足要求。

检验方法是忽略支撑或剪力墙进行，仅对框架部分进行验算。

有的单元式住宅柱子很少，用隔墙支撑钢梁，往往不满足此项要求。

２．验算是否符合强柱弱梁，这关系到结构倒塌机制，很重要。

３．框架柱长细比应符合规定。

４．验算节点域的稳定性、强度和屈服条件。

节点和支撑构造要求

１．节点设计应符合抗震规范和《高钢规程》的要求。

２．柱通过小悬臂与梁拼接，可以绕过梁柱直接连接的构造困难，这是一个好办法。

此时梁拼接大多采用翼缘焊接腹板拼接，也可采用全截面螺栓连接。

在以上拼接中，腹板拼接要考虑弯矩。

３．翼缘的坡口全熔透焊缝，要求用一级焊缝以确保焊接质量。

有的标准规定压力容器才用一级焊缝。

这是一种误解。

压力容器很重要，梁翼缘与柱连接同样很重要，不能用二级。

４．梁与钢管砼柱的刚性连接，现在用外加劲肋和内隔板的都有，都是可以的。

但要注意钢管壁板与隔板或环板的厚度匹配。

５．７层以上时，框架－支撑体系中的框架梁柱应刚性连接。

６．支撑与钢管砼连接时，不应将节点板焊在钢管管壁上，以防管壁拉开。

７．不应在钢管支撑内灌砼，对抗震不利。

８．１２层以下可以不设地下室，但此时柱脚的计算反力要加大，严格说来要做到承受大震时的反力而不破坏。

６、７度区允许采用外包式柱脚，但８度及以上时应采用埋入式柱脚。

不允许用铰接柱脚。

附：

对框架结构的一般说明

１．房屋既要承受竖向荷载，又要承受水平力。

承受竖向荷载靠梁、柱，承受水平靠抗侧力构件。

２．高层建筑结构的特点是，结构受水平位移控制，结构设计主要使水平位移不超过控制值。

３．在住宅钢结构中，抗侧力结构主要有三种：

钢架、支撑框架、剪力墙。

４．住宅钢结构常用的结构体系是：

钢架（纯框架）、框架－支撑，框架－剪力墙。

５．这里的″框架″都是指节点钢接的框架。

严格说来，框架包含钢接和铰接框架，习惯叫法框架是指钢接的，铰接时则称为铰接框架。

６．纯框架体系最简单，它的延性好，抗震性能也是最好的（２６层的北京长富宫饭店就采用纯框架）。

它的缺点是用钢较多。

但对多层建筑特别是两个方向开间较多的，纯框架用钢并不多。

在日本６０米以下的钢结构大部分采用这种体系。

７．框架－支撑和框架－剪力墙是最常用的。

它们都是双重抗侧力体系。

在地震区，要求用双重抗侧力体系。

不宜采用铰接框架加支撑（或剪力墙）。

在非抗震区，可以用铰接框架加支撑或剪力墙。

在强震区结延性很重要。

混凝土剪力墙的性能不如支撑框架。

异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题

现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。

异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。

目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。

本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨，提出个人看法，供结构设计人员参考。

1异形柱结构型式及其计算

异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架—剪力墙结构和异形柱框架—核心筒结构。

异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。

由于异形柱截面不对称，在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。

因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。

因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。

当采用不具有异形柱单元的空间分析程序（如TBSA5.0）计算异形柱结构时，可按薄壁杆件模型进行内力分析。

对异形柱框架结构，一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。

当刚度相等时，矩形柱比异形柱的截面面积大。

一般，比值（A矩／A异）约在1.10-1.30之间［1］。

因此，用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱，建议用比值（A矩／A异）对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。

对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，由于异形柱分担的水平剪力很小，由此产生的翘曲应力基本可以忽略，为简化计算，可按面积等效或刚度等效折算成普通框架—剪力墙（或核心筒）结构进行内力与位移分析。

按面积等效更能反映异形柱轴压比的情况，且面积等效计算更为简便。

但应注意，按面积等效计算时，须同时满足下面两式：

-----------------

（1）A矩=A异；

（2）|b/h=（Ix异／Iy异）式中，A矩、A异——分别为矩形柱和异形柱的截面面积；b、h——分别为矩形截面的宽和高；Ix异、Iy异——分别为异形柱截面x、y向的主形心惯性矩。

一般，按面积等效计算时，矩形柱的惯性矩比异形柱的小。

但对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，计算分析表明［2］，按面积等效与按刚度等效的计算结果是接近的。

异形柱的截面设计，可根据上述方法得出的内力，采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算。

2短肢剪力墙结构及其计算

短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。

其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。

在TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可，而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。

TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有６个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有７个自由度（多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数），考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。

但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂（如有转换层）时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。

而短肢剪力墙结构由于肢长较短（一般为墙厚的５-８倍），本身较高细，更接近于杆件性能，所以，用TAT、TBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。

对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。

框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连接处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。

因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件（如SATWE）进行计算。

当然，从整体上的内力（特别是下部支承柱的内力）分布情况来看，如果将剪力墙加以适当的处理，还是可以用TAT、TBSA对结构进行整体计算的［3］。

3异形柱的受力性能及其轴压比控制

天津大学的试验研究结果表明［4］：

异形柱的延性比普通矩形柱的差。

轴压比、高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。

异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各肢产生翘曲正应力和剪应力。

由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。

作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，同时避免高长比小于４（短柱）。

控制柱截面轴压比的目的，在于要求柱应具有足够大的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，提高柱的变形能力，满足抗震要求。

广东《规程》按建筑抗震设计规范（GBJ11—89）中所规定的柱子轴压比降低0.05取用（按截面的实际面积计算）；天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比、箍筋直径及抗震等级共同确定，其要求比广东《规程》严格，例如，对s/d＝５、４（即箍筋间距s＝100mm，纵筋直径d分别为20mm、25mm的情况），箍筋直径dv＝8mm，抗震等级为三级的L形截面，其轴压比限值分别为0.60，0.65。

异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件，柱肢截面的肢厚比（即肢长／肢宽）不大于４。

《高规》（JGJ3—91）第5.3.4条，“抗震设计时，小墙肢的截面高度不宜小于3bw”，“一、二级剪力墙的小墙肢，其轴压比不宜大于0.6”。

根据上述分析，为便于应用，建议在６度设防区，对于异形柱框架结构，L形截面柱的轴压比不应超过0.6（按截面的实际面积计算，下同），T形截面柱的的轴压比不应超过0.65，十字形截面柱的轴压比不应超过0.8；对于异形柱框架—剪力墙（或核心筒）结构，由于框架是第二道抗震防线，所以框架柱的轴压比限值可放宽到0.65（L形）、0.70（T形）、0.90（＋字形），但对于转换层下的支承柱，其轴压比仍不应超过0.60。

短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽量避免出现短柱。

根据高长比不宜小于４，在梁高为600mm的前提下，当标准层层高为3.0m时，异形柱的最大肢长可为600mm；底层层高为4.2m时，肢长可为900mm。

4短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱

在现代高层住宅的地下室和下部几层，由于停车和商业用房需较大空间，就得通过转换层来实现。

在短肢剪力墙结构中，一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。

据研究表明［5］，“框支剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变，内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实现；转换层下部的‘框支’结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏。

这种结构体系不利于抗震。

高烈度区（９度及９度以上）不应采用；８度区可以采用，但应限制转换层设置高度，可考虑不宜超过３层；７度区可适当放宽限制。

”因此，建议在６度抗震设防区，短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过５层，避免高位转换。

转换层上下的层刚度比γ宜接近１，不宜超过２。

转换层位置较高时，宜同时控制转换层下部“框支”结构的等效刚度（即考虑弯曲剪切和轴向变形的综合刚度），使EgJg与EcJc接近。

EgJg为剪力墙结构的等效刚度，剪力墙结构高度取框支层的总高度，其平面和层高与转换层上部的剪力墙结构相同；EcJc为转换层下部“框支”结构的等效刚度。

研究表明［5］，“控制转换层下部‘框支’结构的等效刚度对于减少转换层附近的层间位移角和内力突变是十分必要的，效果也很显着。

”规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。

框支剪力墙结构当转换层位置较高时，如何定义框支柱，涉及到安全与经济的问题。

根据圣维南原理，局部处理的影响只限于局部范围，所以当转换层位置较高（如高位转换）时，除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架结构基本一样，不必按框支柱处理。

文献［６］计算了两个28层的结构，一为内筒外框架结构，一为内筒外框支结构，转换层设在18层。

计算结果表明，转换层下二层的内力影响很大，下三层的内力误差最大为15%，下五层的内力已比较接近（最大误差小于10%）,下八层的内力已基本一样（最大误差小于5%）。

这说明框支柱只需在五层范围内加以考虑，其它层的柱子按普通框架柱处理即可。

因此，建议当转换层位置不超过五层时，转换层下的各层柱均按框支柱处理；当转换层位置超过五层时，转换层下相邻的五层柱按框支柱处理，而其它层的柱按普通框架柱处理。

由于高位转换对抗震不利，所以结构设计中应尽量避免高位转换。

5短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计

振动台模拟地震试验结果表明［7］，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。

当有扭转效应，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢，截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。

因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。

例如，短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近，以减小扭转效应；适当增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度（宜取250mm，对底部外围的小墙肢根据需要可取用300mm），加强墙肢端部的暗柱配筋，严格控制墙肢截面的轴压比不超过0.6，以提高墙肢的承载力和延性；高层结构中连梁是一个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏；短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免采用“一”字形墙肢；短肢剪力墙底部加强部位的配筋应符合规范要求；等。

多层轻钢结构的住宅设计

摘要：

本文阐述了低多层轻钢结构住宅常用的结构体系及主要构件的设计，对目前存在的问题作了一定的探讨并指出发展方向。

关键词：

轻钢结构结构体系组合楼盖

一、前言

轻钢结构住宅相比于传统住宅，有其突出的优点：

（1）轻钢结构配件制作工厂化和机械化程度高，商品化程度高。

（2）现场施工速度快，主要为干作业，有利于文明施工。

（3）钢结构建筑是环保型的可持续发展产品。

（4）自重轻，抗震性能好。

（5）综合经济指标不高于钢筋混凝土结构。

随着我国钢产量的快速增长，对用钢政策由限制用钢到合理用钢到积极用钢，国务院1999年颁发的72号文件提出要发展钢结构住宅产业，在沿海大城市限期停止使用粘土砖。

因此开发轻钢结构住宅体系已成为当前住宅结构研究中的热点。

不过，多层轻钢结构的研究还处于起动阶段，研究力度还不够，实际设计和施工还存在不少争议和问题。

这些都急需解决，以利于轻钢住宅在我国健康快速发展。

二、结构体系选型

对低、多层住宅，目前国内外常用的结构体系主要有：

（一）冷弯薄壁型钢体系

构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件，可单独使用，也可组合使用，杆件间连接采用自攻螺钉。

这种体系节点刚性不易保证，抗侧能力较差，一般只用于1～2层住宅或别墅。

笔者处理的几个旧房加层，如蓟县国税局、天津港派出所等改造工程，使用了该体系，效果较好。

（二）框架

目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。

纵横向都设成钢框架，门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设计，满足各种生活需