短肢剪力墻與異形柱結構受力分析與設計探討

關鍵詞：高層；剪力墻；異形柱 

　　當前人們對建筑的要求越來越高，同時結構形式也越來越多種多樣，很多傳統的結構都是露筋露柱的，很多普通的建筑結構已經不能很好的滿足人們對建筑在功能上和質量上的要求，所以在最近幾年的建設中也逐漸出現了短肢剪力墻結構和異形柱結構，這種結構在很多方面都有著非常大的優(yōu)勢所以也經常會受到人們的歡迎。 

　　1 短肢剪力墻結構 

　　短肢剪力墻結構是指墻肢的長度為厚度的5-8倍剪力墻結構，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。 

　　這種結構型式的特點是：（1）結合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構件，基本上不與建筑使用功能發(fā)生矛盾；（2）墻的數量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側力的需要而定，還可通過不同的尺寸和布置來調整剛度中心的位置；（3）能靈活布置，可選擇的方案較多，樓蓋方案簡單；（4）連接各墻的梁，隨墻肢位置而設于間隔墻豎平面內，可隱蔽；（5）根據建筑平面的抗側剛度的需要，利用中心剪力墻，形成主要的抗側力構件，較易滿足剛度和強度要求。 

　　在進行以上分析后，按《高層建筑結構設計與施工規(guī)范》進行截面與構造設計，相對于異形柱結構，短肢剪力墻結構的理論與實踐較為成熟，但這種結構在結構設計中仍然有需要引起重視的方面。 

　�。�1）因為短肢剪力墻結構和普通的剪力墻結構相比，具有非常明顯的不同，其側面的剛度比較小，所以在設計的過程中，應該設置適量的長墻，也可以設置電梯和樓梯間剛度相對比較大的內筒，這樣就可以防止因為烈度而使得整個結構出現嚴重的變形現象，在設置的時候，還要設置兩道防震墻。 

　�。�2）短肢剪力墻結構的建筑平面外援邊角處的墻肢是抗震性能最差的地方，如果產生了扭轉效應就會使得翅區(qū)出現更加嚴重的變形狀況，這樣就會使得墻肢出現非常明顯的開裂現象，，針對這樣的狀況應該采取有效的措施加強其自身的抗震構造，同時還要適當的對壓軸比進行適當的調整。 

　�。�3）短肢剪力墻結構如果受到了水平方向上的力就會出現嚴重的變形現象，而底部的外圍墻肢會承受非常大的扭轉應力，在經過了一段時間之后會使得外周邊墻肢出現嚴重的開裂現象，所以對外周邊墻肢進行處理的時候，一定要適當的加大厚度和配筋量，這樣才能提高墻肢本身的抗震性能。短肢墻在兩個方向上都應該設置有效的連接，盡量不要出現一字型的墻肢。 

　　（4）墻肢的力學分別一定要足夠的均勻，同時還要在設計的過程中讓剛度的中心和建筑物字很的形心盡量保持較近的距離，同時還要使用專業(yè)的工具對剛度中心進行適當的調整。 

　　2 異形柱結構 

　　異形柱結構是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4，相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。 

　　這種結構的特點是：（1）由于截面的這種特殊性，使得墻肢平面內外兩個方向剛度對比相差較大，導致各向剛度不一致，其各向承載能力也有較大差異；（2）異形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范圍之外，受力時要靠各柱肢交點處核心砼協調變形和內力，這種變形協調使各柱肢內存在相當大的翹曲應力和剪應力，而該剪應力的存在，使柱肢易先出現裂縫，也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態(tài)，它使得異形柱較普通截面柱變形能力低，脆性破壞明顯。 

　　在進行異形柱結構設計時，除滿足高規(guī)中對結構布置要求外，還應注意幾個方面的問題： 

　　（1）異形框架的計算。因為截面自身的特性，所以在柱的截面受到了一定的水平作用力的時候，經過相應的計算發(fā)現其曲翹力非常的少，這個時候所承受的大部分的作用力都是水平方向上的。在這樣的情況下依然可以按照混凝土自身的設計規(guī)范去執(zhí)行，尤其是在框架剪力墻結構或者是烈度等級相對比較低的場地中，框架一般只是承擔一小部分的水平荷載，根據一般的偏壓差進行計算產生的差值相對較小。這個時候異形柱可以換算成面積相同剛度相同的矩形柱對其進行分析和計算。如果水平方向上的力相差比較大的情況下，曲翹力就是一個非常重要的影響因素，如果按照假定截面進行分析和計算就會出現非常大的誤差，所以在計算的時候應該使用有限元分析的方法，這樣就可以更好的去確定配筋的位置和等級。在進行內力和配筋計算的時候，應該選擇功能性比較強的軟件，只有這樣才能更好的保證計算的準確性，在計算結束之后，還能夠對具體的情況進行分析，得到雙向內力之后就可以進行異形柱截面的設計，這項工作的工作量非常大，而且中間的很多環(huán)節(jié)都可能出現差錯，這樣也會嚴重影響到設計的效果。 

　　（2）軸壓比控制。如果軸壓比比較高，這個時候就不能采用增加箍筋用量的方式來改善整個建筑的延性，所以在軸壓比較高的時候，應該對柱本身的延性進行嚴格的控制，尤其是異形柱結構和剪力墻中心與截面的中心不重合的情況下，剪應力會使得混凝土出現非常明顯的裂縫現象，這種現象如果不能嚴格的控制，就可能會出現非常嚴重的狀況，結構自身的性能也會受到非常不利的影響，所以在設計的過程中也應該對這些因素進行嚴格的控制。 

　�。�3）配筋構造。在正確的結構選型及計算后，截面內鋼筋的構造也是保證異形柱受力性能的重要因素。由于異形柱截面的特點，柱肢端部會出現較大應力，加上梁作用于柱肢上應力的不均勻，一般越靠肢端應力越大，對柱肢形成偏心壓力，進一步加大肢端壓應力。因而在異形柱配筋時，應在肢端設暗柱，暗柱的外排鋼筋由計算而定。離端部厚度范圍內設2Ф14的構造縱筋，箍筋同柱，這樣可限制柱肢的砼裂縫的開展，提高異形柱局部抗壓抗剪強度及變形能力。柱上的箍筋不僅能抗剪，也可約束砼變形，增大其延性。異形柱由于不易形成多肢復合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直徑和加密間距來實現。相同配箍率下，箍筋直徑大，其延性指標好，因而箍筋且用Ф8、Ф10，其間距可比普通柱箍筋間距小。 

　　結束語 

　　建筑施工的過程中，短肢剪力墻和異形柱框架結構應用的范圍和領域越來月廣泛，同時其設計的合理性也成為該技術能否實現良好效果的一個重要的因素，所以在設計的過程中一定要對結構中的各種受力原理進行詳細的分析，選擇相對比較合理的方式，正確應用計算機技術，只有這樣，才能更好的保證結構本身的合理性和科學性。 

　　參考文獻 

　　[1]霍兆基.淺析異形柱結構的設計與構造[J].中外建筑，2003（4）. 

　　[2]潘岳龍.談異形柱結構體系的設計[J].山西建筑，2005（12）.