上周遇到某地區(qū)的審圖人員提到這樣一個(gè)問題：某設(shè)計(jì)院做了一個(gè)7度區(qū)的框架結(jié)構(gòu)，但是設(shè)計(jì)師提交的施工圖審查文件計(jì)算書中顯示結(jié)構(gòu)體系為剪力墻結(jié)構(gòu)，這樣選擇對計(jì)算結(jié)果是否有影響？對哪些結(jié)果產(chǎn)生影響？軟件能否正確執(zhí)行規(guī)范相關(guān)要求？是否有安全隱患？是否有違反強(qiáng)條等，產(chǎn)生了一系列的疑問。

直觀看將結(jié)構(gòu)體系選擇錯(cuò)誤，這肯定是不對的，但要談到是否存在安全問題，是否違反規(guī)范強(qiáng)條，從規(guī)范來看的確找不到明確對應(yīng)的相關(guān)條文。作為審圖人員，如何提出審圖意見呢？如果要提出所謂的明確要求，仔細(xì)查看還是可以從規(guī)范中硬找出幾條來。

第一條對應(yīng)抗震規(guī)范6.1.2條，對于7度區(qū)小于24m框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級不同，如果是框架結(jié)構(gòu)抗震等級三級，如果是剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級四級，而該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的抗震等級選擇的是三級。從這個(gè)角度看也不應(yīng)該提出違反強(qiáng)條。

第二條對應(yīng)抗規(guī)6.3.7及高規(guī)6.4.3條，三級抗震等級的框架結(jié)構(gòu)中的框架柱和其他結(jié)構(gòu)中的框架柱的最小配筋率不同，三級純框架結(jié)構(gòu)的框架中柱及邊柱的最小配筋率為0.7%，其他結(jié)構(gòu)中的框架中柱及邊柱的最小配筋率為0.6%。從這條看，如果框架結(jié)構(gòu)選擇剪力墻結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該屬于違反強(qiáng)條，可以作為強(qiáng)條依據(jù)。

總之，把一個(gè)框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系選擇為剪力墻結(jié)構(gòu)，這是肯定不行的，當(dāng)然一般設(shè)計(jì)師也不會(huì)這么做。下面我們仔細(xì)分析一下如果這樣做會(huì)對設(shè)計(jì)結(jié)果的哪些方面產(chǎn)生影響。

02 對結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)的影響

如果將框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系定義為剪力墻結(jié)構(gòu)，將會(huì)引起結(jié)構(gòu)多項(xiàng)整體指標(biāo)產(chǎn)生較大影響，包括結(jié)構(gòu)剛重比的計(jì)算結(jié)果及控制限值、結(jié)構(gòu)樓層位移角控制限值及高層結(jié)構(gòu)剛度比計(jì)算結(jié)果及控制限值。

2.1 剛重比計(jì)算結(jié)果及限值的差異

按高規(guī)5.4.4條要求，框架結(jié)構(gòu)與剪力墻的剛重比計(jì)算公式不同，剛重比的控制限值也有區(qū)別。

2.2 結(jié)構(gòu)彈性層間位移角控制限值不同

按高規(guī)3.7.3條或抗規(guī)5.5.1條要求，框架結(jié)構(gòu)與剪力墻的樓層彈性層間位移角控制限值是不同的，剪力墻的限值更加嚴(yán)格。

2.3 其他整體指標(biāo)一致的結(jié)果

按框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算，結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量、周期、有效質(zhì)量系數(shù)、位移角結(jié)果、剪重比、位移比、剛度比等結(jié)果均一致。需要注意的是，如果是高層結(jié)構(gòu)，按高規(guī)3.5.2條要求，框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)的樓層剛度比計(jì)算結(jié)果及剛度比控制限值是不同的。

03 對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響

無論結(jié)構(gòu)體系選擇框架結(jié)構(gòu)還是剪力墻結(jié)構(gòu)，由于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件是框架梁和框架柱，因此，無論按框架結(jié)構(gòu)還是剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算，內(nèi)力計(jì)算結(jié)果完全一致。

04 對內(nèi)力調(diào)整的影響

如果將框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系定義為剪力墻結(jié)構(gòu)，將會(huì)引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力調(diào)整產(chǎn)生較大影響，包括框架柱的底層柱彎矩放大系數(shù)調(diào)整、強(qiáng)柱弱梁調(diào)整、強(qiáng)剪弱彎調(diào)整等。如果選擇剪力墻結(jié)構(gòu)，該類結(jié)構(gòu)體系中的框架柱內(nèi)力調(diào)整執(zhí)行非框架結(jié)構(gòu)中框架柱要求。對于角柱的內(nèi)力調(diào)整，不論選擇什么結(jié)構(gòu)體系，只要定義了角柱，都執(zhí)行同樣的調(diào)整。

4.1 底層柱彎矩放大系數(shù)的調(diào)整不同

按抗規(guī)6.2.3條要求，框架結(jié)構(gòu)中的框架柱要執(zhí)行底層柱彎矩放大系數(shù)，如果框架結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)體系為剪力墻結(jié)構(gòu)，PKPM程序就對其中的框架柱不會(huì)執(zhí)行底層柱彎矩放大系數(shù)調(diào)整。這就導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)中的底層框架柱無法進(jìn)行正確的內(nèi)力調(diào)整。

4.2 柱強(qiáng)柱弱梁調(diào)整系數(shù)不同

按抗規(guī)6.2.2條要求，框架結(jié)構(gòu)中的框架柱強(qiáng)柱弱梁調(diào)整系數(shù)與其他結(jié)構(gòu)中的框架柱強(qiáng)柱弱梁調(diào)整系數(shù)不同。如果框架結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)體系為剪力墻，程序?qū)ζ渲械目蚣苤鶊?zhí)行的調(diào)整系數(shù)比框架結(jié)構(gòu)中框架柱的調(diào)整系數(shù)小。譬如，對一級抗震等級，框架結(jié)構(gòu)中的框架柱強(qiáng)柱弱梁調(diào)整系數(shù)1.7，非框架結(jié)構(gòu)中的框架柱調(diào)整系數(shù)1.4，差異接近20%。要對框架結(jié)構(gòu)正確執(zhí)行強(qiáng)柱弱梁調(diào)整，就需要正確的選擇結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu)。

4.3 柱強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)不同

按抗規(guī)6.2.5條要求，框架結(jié)構(gòu)中的框架柱強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)與其他結(jié)構(gòu)中的框架柱強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)不同。如果對框架結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)體系為剪力墻，程序?qū)ζ渲械目蚣苤鶊?zhí)行的調(diào)整系數(shù)比框架結(jié)構(gòu)中框架柱的調(diào)整系數(shù)小，就會(huì)導(dǎo)致調(diào)整內(nèi)力偏小，可能造成配筋偏小，偏于不安全。

4.4 框架梁強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)相同

無論按框架結(jié)構(gòu)還是按剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算，對其中框架梁的強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)是一致的，均按抗規(guī)6.2.4條進(jìn)行調(diào)整。

4.5 框架角柱彎矩、剪力調(diào)整系數(shù)相同

按抗規(guī)6.2.6條，對于框架角柱的彎矩及剪力調(diào)整是不區(qū)分結(jié)構(gòu)類型的，無論按框架結(jié)構(gòu)還是按剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算，框架角柱的剪力及彎矩調(diào)整系數(shù)都是一樣的，只要在分析設(shè)計(jì)中，定義角柱，就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行該條的調(diào)整，與定義的結(jié)構(gòu)體系本身無關(guān)。

05 對構(gòu)造的影響

5.1 軸壓比限值不同

按抗規(guī)6.3.6條要求，框架結(jié)構(gòu)中的框架柱和其他結(jié)構(gòu)中的框架柱的軸壓比限值要求不同，但是由于規(guī)范中沒有剪力墻結(jié)構(gòu)中框架柱的要求，因此，如果把框架結(jié)構(gòu)的體系選擇為剪力墻，PKPM程序?qū)ζ渲械目蚣苤€是會(huì)按照純框架結(jié)構(gòu)中的框架柱要求執(zhí)行軸壓比限值的判斷。但如果將框架結(jié)構(gòu)的體系選擇為框剪、框筒結(jié)構(gòu)等，其框架柱的軸壓比限值與結(jié)構(gòu)體系選則為框架結(jié)構(gòu)的限值是不同的。

5.2 框架柱最小配筋率不同

按抗規(guī)6.3.7條要求，框架結(jié)構(gòu)中的框架柱和其他結(jié)構(gòu)中框架中柱和邊柱的最小配筋率要求不同。如果把框架結(jié)構(gòu)的體系選擇為剪力墻，PKPM程序?qū)ζ渲械目蚣苤兄徒侵鶗?huì)按抗規(guī)6.3.7括號(hào)內(nèi)的最小配筋率執(zhí)行，柱配筋結(jié)果變小，這就導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)沒有執(zhí)行規(guī)范的最小配筋率要求，違反強(qiáng)條 。

06 其他影響

框架結(jié)構(gòu)與剪力墻還在抗震等級、最大適用高度、防震縫的設(shè)置、彈塑性層間位移角的限值等方面也不完全相同。如按抗規(guī)5.5.5條要求，框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角的限值是不同的，且兩者限值差異很大。

07 案例對比

對審圖人員提到的某7度區(qū)的框架結(jié)構(gòu)，7度區(qū)小于24m，三級抗震等級，按照框架結(jié)構(gòu)體系與按照剪力墻結(jié)構(gòu)體系計(jì)算完畢，對比計(jì)算結(jié)果，差異如下。

7.1 不同結(jié)構(gòu)體系整體指標(biāo)對比

按照框架結(jié)構(gòu)體系計(jì)算，PKPM程序輸出的整體指標(biāo)結(jié)果如下。

按照剪力墻結(jié)構(gòu)體系計(jì)算，PKPM程序輸出的整體指標(biāo)結(jié)果如下。

從上面的整體指標(biāo)的對比可以發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量、質(zhì)量比、周期、有效質(zhì)量系數(shù)、最小剪重比、最大位移比、最大層間位移比及最大層間位移角等結(jié)果均一致。但是不同的結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的剛重比結(jié)果及限值不同；不同的結(jié)構(gòu)體系對于層間位移角限值的控制也不同。

7.2 不同結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力調(diào)整對比

按照框架結(jié)構(gòu)體系計(jì)算，PKPM程序輸出的底層某框架柱的結(jié)果如下。

按照剪力墻結(jié)構(gòu)體系計(jì)算，PKPM程序輸出的對應(yīng)底層框架柱的結(jié)果如下。

通過對比可知，抗震等級為三級的框架結(jié)構(gòu)中，框架柱底層柱彎矩放大系數(shù)為1.3，框架柱強(qiáng)柱弱梁調(diào)整系數(shù)1.3，框架柱強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)1.3*1.2=1.56，軟件輸出結(jié)果與規(guī)范框架結(jié)構(gòu)調(diào)整系數(shù)一致。

選擇結(jié)構(gòu)體系為剪力墻結(jié)構(gòu)，其中的框架柱抗震等級為三，剪力墻結(jié)構(gòu)中的框架柱底層柱彎矩系數(shù)不放大，框架柱強(qiáng)柱弱梁調(diào)整系數(shù)1.1，強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)為1.1*1.1=1.21，軟件輸出的調(diào)整系數(shù)結(jié)果與規(guī)范對非框架結(jié)構(gòu)中框架柱的調(diào)整系數(shù)一致。

7.3 不同結(jié)構(gòu)體系配筋及構(gòu)造對比

按照框架結(jié)構(gòu)體系計(jì)算，PKPM程序輸出的某框架柱的配筋結(jié)果如下。

按照剪力墻結(jié)構(gòu)體系計(jì)算，PKPM程序輸出的對應(yīng)該框架柱的配筋結(jié)果如下。

通過對比可知，抗震等級為三級的框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)，其中框架柱軸壓比限值均按照框架結(jié)構(gòu)中框架柱要求執(zhí)行，限值為0.85。

框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)中框架柱的最小配筋率不同。三級框架結(jié)構(gòu)中框架柱的最小配筋率0.7%，由于采用的縱向受力鋼筋為400MPa，最小配筋率要增加0.05%，因此，限值為0.75%，與軟件輸出的結(jié)果一致。非框架結(jié)構(gòu)中抗震等級三級的框架柱最小配筋率0.6%，采用的縱向受力鋼筋為400MPa，最小配筋率要增加0.05%，因此，限值為0.65%，與軟件輸出的結(jié)果一致。顯然，不同的結(jié)構(gòu)體系，其中的框架柱最小配筋率有別，設(shè)計(jì)中若結(jié)構(gòu)體系選擇不正確，就會(huì)導(dǎo)致違反規(guī)范強(qiáng)條。

7.4 不同結(jié)構(gòu)體系剛度比計(jì)算及判斷不同，引起薄弱層放大系數(shù)

按照框架結(jié)構(gòu)體系計(jì)算，PKPM程序輸出的結(jié)構(gòu)首層剛度比結(jié)果及判斷是否是薄弱層。

按照剪力墻結(jié)構(gòu)體系計(jì)算，PKPM程序輸出的結(jié)構(gòu)首層剛度比結(jié)果及判斷是否是薄弱層。

通過對比可知，由于首層與二層的層高一致，按照框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的樓層剛度比是一樣的，但對于薄弱層的判斷，框架結(jié)構(gòu)執(zhí)行的是高規(guī)3.5.2.1條，非框架結(jié)構(gòu)執(zhí)行的是高規(guī)3.5.2條，這就導(dǎo)致不同的結(jié)構(gòu)體系選擇，引起對首層是否是薄弱層的判斷不同。按剪力墻結(jié)構(gòu)體系計(jì)算，首層剛度比限值為1.5，該結(jié)構(gòu)的首層被判斷為薄弱層，需要考慮薄弱層放大系數(shù)。前述調(diào)整系數(shù)對比時(shí)的框架柱輸出了薄弱層放大系數(shù)1.25，如下所示。

08 結(jié)論

本文從一框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)誤選擇了剪力墻結(jié)構(gòu)體系出發(fā)，梳理對比了規(guī)范對框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)在剛重比計(jì)算及限值、位移角限值等相關(guān)指標(biāo)的不同；梳理了框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)中框架梁柱的內(nèi)力調(diào)整的不同、柱軸壓比及最小配筋率等構(gòu)造要求的不同。結(jié)合工程案例，對某框架結(jié)構(gòu)，按框架結(jié)構(gòu)體系與剪力墻結(jié)構(gòu)體系分別計(jì)算，對比了質(zhì)量、周期、剛重比、剛度比、等整體指標(biāo)；對比了強(qiáng)柱弱梁調(diào)整系數(shù)、底層柱彎矩放大系數(shù)、柱強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)等；對比了框架柱軸壓比限值、最小配筋率等；對比了首層剛度比判斷是否是薄弱層等；得出結(jié)論如下：

1.框架結(jié)構(gòu)若結(jié)構(gòu)體系誤選為剪力墻結(jié)構(gòu)，雖然不影響結(jié)構(gòu)的單工況內(nèi)力，但影響結(jié)構(gòu)的內(nèi)力調(diào)整及相關(guān)的軸壓比限值、最小配筋率等構(gòu)造要求。

2. 框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)剛重比計(jì)算公式不同，層間位移角限值及剛重比限值控制也不同。

3.對于底層是否是薄弱層的判斷，框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)剛度比的計(jì)算公式及限值要求不同。

4.框架結(jié)構(gòu)底層框架柱要執(zhí)行底層柱彎矩放大系數(shù)調(diào)整，非框架結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)中的框架柱不執(zhí)行該調(diào)整。

5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要正確選擇結(jié)構(gòu)體系，使用軟件設(shè)計(jì)時(shí)，要清楚軟件不同的結(jié)構(gòu)體系選擇執(zhí)行的相關(guān)規(guī)范細(xì)節(jié)要求。

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