淺析異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

孫 會 ，徐 兵

（1.大連城建設(shè)計研究院有限公司，遼寧 大連 116011；2.大連萬衡檢測有限公司，遼寧 大連 116023）

引言

隨著社會的發(fā)展，人們的生活生產(chǎn)水平得到了有效改善，因此人們對建筑業(yè)提出的結(jié)構(gòu)和性能以及質(zhì)量也提出了更高的要求。而隨著我國的城市建設(shè)的加快，建筑作為城市的主要元素，因此建筑行業(yè)也得到了長足的發(fā)展，在現(xiàn)代的建筑領(lǐng)域中，各種先進的施工技術(shù)和施工材料以及施工設(shè)備層出不窮，并且原有的施工技術(shù)和施工材料以及施工設(shè)備都得到了相應(yīng)的改進創(chuàng)新，從而為現(xiàn)代的建筑工程建設(shè)創(chuàng)造了有利的條件，并且為我國的城市建設(shè)起到了不可估量的作用。在現(xiàn)代的建筑工程中，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人們對房屋建筑的要求，因此對建筑的結(jié)構(gòu)進行改進創(chuàng)新勢在必行。本文從異形柱結(jié)構(gòu)形式及其計算出發(fā)，對異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析研究，并對具體的設(shè)計方式方法進行了詳細闡述，希望能夠起到拋磚引玉的效果，使同行相互探討共同提高，進而為我國今后的異形柱與斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計起到一定的參考作用。

1 異形柱結(jié)構(gòu)型式及其計算

在當前的建筑工程中，異形柱結(jié)構(gòu)分為了異形柱框架結(jié)構(gòu)和異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)以及異形柱框架核心筒結(jié)構(gòu)。而這些結(jié)構(gòu)形式和性能都各有不同，因此在實際工程中，還必須要結(jié)合工程的實際情況，進行合理的篩選。然而在異形柱結(jié)構(gòu)的施工過程中，為了提高異形柱結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量和效率，還必須要對異形柱結(jié)構(gòu)進行科學(xué)合理并且精密的計算。在異形柱結(jié)構(gòu)的計算過程中，通常應(yīng)該采用異形柱單元的計算程序來進行異形柱結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移的分析計算。并且由于異形結(jié)構(gòu)的差異，所以在實際的計算過程中，還應(yīng)該結(jié)合工程的實際

在進行異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時，如果剛度相等，異形柱橫截面的面積要比傳統(tǒng)矩形柱截面面積稍小。因此為了確保異形柱結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量，用矩形柱計算的結(jié)果就不能夠直接用于異形柱，二是應(yīng)該將計算出來的值，適當放大過后才能夠進行使用。[1]

在某些建筑工程中，通常會由于異形結(jié)構(gòu)柱所承擔(dān)的建立較小，所以為了簡化計算，通?？梢詫⑵洚a(chǎn)生的應(yīng)力忽略不計，并且還可以將面積等效以及剛度等效折算成為傳統(tǒng)的框架剪力墻結(jié)構(gòu)來對內(nèi)力和位移進行分析計算。

2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)及其計算

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)。其計算模型、配筋方式和構(gòu)造要求均同于普通剪力墻結(jié)構(gòu)。在TAT、TBSA中，只需按剪力墻輸入即可，而且TAT、TBSA更適合用來計算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。TAT、TBSA所用的計算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有6個自由度，墻視為薄壁桿件，每端有7個自由度，考慮了墻單元非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元剛度矩陣形成總剛度矩陣，引入樓板平面內(nèi)剛度無限大假定減少部分未知量之后求解，它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高[1]。

3 異形柱的受力性能及其軸壓比控制

異形柱由于多肢的在受力狀態(tài)下，各肢產(chǎn)生翹曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力。由于剪應(yīng)力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出現(xiàn)裂縫，即產(chǎn)生腹剪裂縫，導(dǎo)致異形柱脆性明顯，使異形柱的變形能力比普通矩形柱降低。

短柱在壓剪作用下往往發(fā)生脆性的剪切破壞，設(shè)計中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)短柱。根據(jù)高長比不宜小于4，在梁高為600mm的前提下，當標準層層高為3.0m時，異形柱的最大肢長可為600mm；底層層高為4.2m時，肢長可為900mm[2]。

4 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置高度及框支柱

隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展和城市化建設(shè)進程的加快，為了更好的利用城市空間，從而緩解城市的空間壓力，在現(xiàn)代的高層建筑中通常會修建地下室用來做地下停車場或者商業(yè)用房。然而地下停車廠和商業(yè)用房所需要的空間較大，所以就必須通過轉(zhuǎn)換層來滿足停車場和商業(yè)用房對空間的要求。在現(xiàn)代的高層建筑中應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，通常只將一部分的剪力墻落地，其他的剪力墻框支。根據(jù)相關(guān)資料顯示，科學(xué)合理地控制轉(zhuǎn)換層下部框支，能夠有效的減少轉(zhuǎn)換層的附近層間位移角以及內(nèi)力突變。

5 結(jié)語

隨著異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑工程中的應(yīng)用，使得建筑工程的性能和質(zhì)量都得到了大幅度提升，從而進一步促進了建筑行業(yè)的發(fā)展。而在進行異形柱與斷肢建立墻結(jié)構(gòu)施工之前，必須要對其進行科學(xué)合理的設(shè)計，只有科學(xué)合理的異形柱與斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計才能夠確保其施工能夠按部就班的進行，從而才能夠提高其施工的質(zhì)量和效率。然而如何才能夠提高異形柱與斷肢剪力墻的設(shè)計水平就成了當前建筑設(shè)計人員所亟待解決的問題。通過本文對異形柱與斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的深入分析，相信讀者對其也有了更深刻的認識。總之，在異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須要對嚴格的按照相關(guān)要求并結(jié)合建筑的實際情況進行科學(xué)合理的設(shè)計，從而才能夠確保異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能，進而才能夠確保整個建筑工程的質(zhì)量和性能。

[1]薛平山，徐佑平.異形柱和短肢剪力墻在高層框架結(jié)構(gòu)中的受力分析[J].甘肅科技，2003，(10).

[2]肖常安，羅林.當前建筑領(lǐng)域中的異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].工業(yè)建筑，2002，(04).