浅论高层建筑跨层柱设计的注意事项
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摘要本文对某模型工程于底部侧面不相同楼层局部开洞进行分析，采取SATWE程序探讨了开洞之后所形成的跨层柱或者单边梁的配筋与内力等改变。当然此次分析研究是建立在一定基础之上的，比如硬件设施。最终研究结果显示，跨层柱因为计算高度的不断提升，其柱纵筋也会提升，特别是跨层数比较多的情况下，其跨层柱中的柱纵筋的增加幅度会变得很大。而单边梁并非普通的受弯构件，而主要是有扭矩存在之拉钩弯件，所以除去依据计算结果配筋以外，一定要完全满足拉弯构件之构造标准。
Abstract] this paper to the analysis of a certain model of Engineering on the bottom side is not the same floor partial opening, after discussing the openings adopt SATWE program by the formation of the cross-layer column or single beam reinforcement and force change. Of course, this analysis is based on a certain basis, such as hardware facilities. The final results showed, cross-layer column because the calculation height increasing, the column longitudinal reinforcement will increase, especially across layers more cases, column longitudinal reinforcement in the column of cross layer increases will become great. While the single beam not ordinary bending member, and is mainly a torque existence hook bending parts removed, so according to the calculation results of reinforcement, must satisfy the standard structure of tension and bending member.
[keyword] cross layer design of high-rise building; column; analysis and research
中图分类号： TU24 文献标识码：A
0.引言
随着人们生活水平的不断提升，对于建筑的要求也越来越高，再加之我国目前地震越来越频繁，其现在所实行的抗震规范与混凝土高规等都对高层结构之楼面开洞提出了新的要求和规范：在完全去除开洞或者凹入之后，楼板于所有方向的最小净宽度必须大于或者等于5米，同时需要注意的是，开洞之后任何一边中的楼板净宽度都要控制在大于或者等于2米。不过现实并非如此，在我国很多工程项目中，往往能够发现很多不能满足以上要求工程。导致这些问题的出现存在有主观原因和客观原因，接下来，本文将通过某模型工程计算，探讨跨层柱与单边梁在设计的过程中需要注意的一些问题。
1.模型分析
本文选取某办公建筑，该建筑高21层，层高3.6米，标准层的平面是31米×73米规格矩形，长与宽之比是2.35，柱距为8米。建筑所有楼层都严格按照相关标准和要求施工。本文使用SATWE程序实施结构计算，另外在定义弹性楼板的情况下，都定义成“弹性楼板6”（外刚度以及面内都要考虑）；这是在定义了楼板的情况下需要考虑的问题。假如没有充分定义楼板，则按照面内刚度是b为原则，其面内的刚度是0[1]。
图1
梁柱墙纵向钢筋根据建筑的实际要求选取HRB400级，而箍筋选取的是HPB300级；由于钢筋材料等是根据建筑本身的需求和相关标准来选取的，所以墙体以及柱混凝土的强度等级均较高。楼面的恒载是每平方米5.9千牛（包括板的自重重量），而活载是每平方米2.0千牛；内墙梁上恒载是每米8.1千牛，外墙是每米10.2千牛；梁柱墙的自重是根据程序所计算出来的，在此过程中必须顾及装修面层的相关问题，混凝土的容量是每立方米26.8千牛。柱（除去和剪力墙相接的柱）的截面尺寸是：一层到十层是1000×1000；十一层到十七层是800×800；而十八层到二十一层是600×600。另外，墙体的厚度每一层也不尽相同：一层到十层是400；十一层到十七层是300；十八层到二十一层是200（如图1所示）。
分析图1能够发现，总共的计算振型数量是15个，抗震设防强度是8度，所设计的基本地震加速度数值是0.20g，所在场地土类型是二类，其设计地震分组是第二组，框架与剪力墙抗震的等级都是一级。周期折减系数是0.75，考虑偶然偏心与双向地震扭转之效应。每一个中梁刚度的系数是2.00，各梁端弯矩调幅系数是0.85，扭矩折减和连梁刚度系数分别是0.39与0.54[2]。
在分析上述问题，还需要考虑很多问题。为了能够充分探析楼板局部开洞之后单边梁以及跨层柱的设计，本文作者对所研究的建筑一层到四层楼板局部开洞进行对比。（剩下的楼层不需要开洞，如图1所示）（图1所示的阴影部分）。
表1各类状况下跨层柱之配筋表 （单位：平方厘米）
注意：表中Asx以及Asy分别指代此柱子单边配筋，这其中包含两根角筋。
分析研究表1能够发现：开洞所导致的跨层柱、没有定义弹性楼板以及定义弹性楼板的情况下其变化不大，或者说基本上没有任何改变，约束力度不强的y方向配筋比约束力度较高的x方向更大。
2.结论与设计建议
不得不承认的是，单边梁并非普通的受弯构件，它所承担的压力以及力度均非常大，本质上它为具备扭矩（不过扭矩不大）之拉弯构件，所有在刚开始设计的时候要考虑很多因素，这些因素是单边梁设置成败的关键，在设计之初不仅仅要充分考虑弯矩以及剪力，同时一定要考虑扭矩以及拉力。这些设计都是作为设计者必须要充分考虑的，当然，当今建筑界对待这个问题还有不同的看法。单边梁之轴力、弯矩以及剪力都会随着构件位置的升高而不断变大。因为本身就固有拉力，在构造上一定要充分估计拉力的要求与标准，作为设计者，不管你的技术有多强，在设计之初一定要认真参照墙梁中托梁之构造标准，单边梁所有的跨底部中的纵向受力钢筋必须通长设置好，一定不能在跨中段弯起或者截断。另外在对待钢筋接长问题时，工作人员必须认真仔细，其接长必须使用机械进行连接或者焊接；梁跨中截面纵向受力的钢筋总的配筋率一定要大于或者等于0.5％；每个步骤或者每个问题都要结合实际问题进行分析，纵向受力钢筋在伸入支座的情况下一定要完全符合受拉钢筋之锚固的相关标准；单边梁的两端在特殊时候需要使用楼板对其进行束缚，但是一般不需要，腰筋在设计的时候要充分考虑构件抗扭的标准。
跨层柱因为计算高度的提升，直接导致柱纵筋也提升，特别是一些所跨越层数较多的柱子，其柱纵筋的提升幅度也非常大，在设计的时候相关工作人员一定要给予足够的重视，所谓的重视并非需要工作者对工程进行监督，而是在设计时充分考虑设计标准，这样才能有效防止超筋现象。跨层柱对于整个建筑来说非常重要，它的科学合理设计必须遵循相关标准。
假若开洞之后其余楼板之刚度以及宽度达到一定标准，那么是否能够合理定义弹性楼板对于单边梁以及跨层柱之内力与配件影响较小。需要注意的是，以上定义并非没有任何条件，假若其他楼板的刚度比较小或者没有达到有关设计要求，那么就一定要定义弹性楼板以此实施内力与配筋的计算[3]。所以，在分析楼板刚度等信息时，一定要严格按照要求实施，如果计算仔细或者出现偏差，则会影响内力与配筋的计算。
3.结语
就抗震定义设计的原理而言，对于开洞之后所出现的其他楼板以及其他楼板顶端位置的梁，在条件允许的情况下需给予一定程度的加强。就抗震设防类别而言，一定要充分考虑建筑与超限高层建筑跨层柱以及单边梁的设计。本文主要针对高层建筑跨层柱设计问题进行分析，并提出了一些需要注意的事项，希望对有关工作者能有所帮助。
【参考文献】
[1] 张敬书,马志敏,莫庸,王尔昌,周丽,段会静.楼板局部开洞对高层建筑结构整体抗震性能影响的分析[J]. 四川建筑科学研究. 2009(02)
[2] 《SATWE用户手册及技术条件》，中国建筑科学研究院，2010
[3] 唐兴荣,沈萍.钢筋混凝土错列剪力墙结构抗震性能的试验研究(Ⅲ)[J]. 四川建筑科学研究. 2009(02)