关于建筑工程中短肢剪力墙与异形柱框架结构的探讨

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇关于建筑工程中短肢剪力墙与异形柱框架结构的探讨范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要： 随着人们对住房要求的不断提高，现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”构受到了建筑师、住户与房地产开发商的肯定。

关键词： 短肢剪力墙； 异形柱； 设计

中图分类号： TB534.2文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）02-0040-01

一、短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构仍属于剪力墙结构体系，只不过是采用较短的剪力墙肢（短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙），通常采用“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。

（一）受力特点

短肢剪力墙结构,主要承受以弯曲为主的水平侧移，墙肢中(特别是底部基层)每个楼层不出现反弯点，或少数构件出现反弯点；短肢墙的连梁(在住宅结构中)呈现为一种弱连梁的特征，弯曲变形占了相当一部分，整体结构破坏特征显为梁式破坏机制，竖向构件根部大多为水平裂缝（指整体结构中而非单个构件试验）。

（二）短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计

首先，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。剪力墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要根据抗侧力的需要来定，还可通过不同的尺寸和布置达到调整刚度中心的位置。由于减少了剪力墙数量（与一般剪力墙结构相比），代之以轻质填充墙，房屋总重量可以减轻，同时也可适当降低结构刚度，使地震作用减小,这不仅对基础设计有利，而且对结构抗震较为有利。

其次，由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构体系。设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）同时抵抗水平力的剪力墙结构，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防。

第三，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。连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，应按普通框架梁要求，控制混凝土受压区高度，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。

最后，短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用，主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性；为了保证剪力墙的承载能力及变形能力，短肢剪力墙的混凝土强度等级不应低于C25。对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应按规范调整，其他各层也要调整，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墙过早剪坏。各短肢墙应尽量对齐、拉直，使之与连梁一起构成较规则且连续均匀的抗侧力片。并且每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接。短肢剪力墙底部加强部位的配筋应符合规范要求。

二、异形柱结构

异形柱结构是指截面肢厚小于300mm，柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4，相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。异形柱常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。

（一）受力特点

1．整体计算分析：异形柱柱截面摈弃了惯用的矩形柱，而采用多个小墙肢的组合截面柱子，由剪力墙演变而来。异形柱的存在和不同的布置对结构整个抗侧力刚度影响很大，总体来讲相对于同样布置的同截面矩形柱结构，异形柱结构的整体性要好，刚度略有增强；而从结构形式来讲，异形柱结构的刚度介于普通框架和框架剪力墙之间。异形柱结构的受力特点介于普通框架柱和剪力墙之间，具有自己的独特性。

2．正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力：柱肢截面的差异，导致柱肢平面内外两个方向的截面特性相差较大，异形柱截面在轴压力及弯矩剪力共同作用下，正截面承载力的计算是一个十分复杂的问题，因为柱截面中和轴一般不与弯矩作用平面相垂直，也不与截面边缘平行，其位置随截面尺寸、混凝土强度、配筋率及荷载角等诸多因素的变化而变化。进而导致柱肢平面内外两个方向的惯性矩差异明显，进而侧向刚度相差较大，对不等肢的截面表现尤甚。

3．节点强度：异形柱框架的肢厚不大，节点核心区有效水平截面积小，由于轴压比的要求，通常肢长较大，相对同截面面积的矩形柱来讲，刚度大，地震作用大，相应的节点剪力比相同布置下(柱面积相等)的矩形柱结构大很多。因此异形柱框架节点一般都需要验算节点抗剪强度。

4．破坏形态：大量的试验资料和理论分析证明，异形柱的破坏形态有：弯曲破坏、小偏压破坏、剪压破坏等，影响破坏形态的因素主要有：荷载角、轴压比、剪跨比、配箍率等。

（二）异形柱结构的抗震薄弱环节及概念设计

1．结构平面布置：异形柱框架应设计成双向刚接梁柱抗侧力体系，根据结构平面布置和受力特点，可设计成部分异形柱部分矩形柱的形式。平面布置宜使结构平面刚度均匀对称，尽量控制或减小扭转效应：竖向布置注意体型力求简单规则，避免楼层刚度沿竖向突变；柱网尺寸不易过大，柱矩大柱承受的轴力也大，轴压比高，对抗震不利。

2．轴压比的控制：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），柱肢截面的肢厚比（即肢长／肢宽）不大于４，侧移、延性随着轴压比的增大而急剧下降。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。

3．节点构造：截面的特殊性，使得柱肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异。异形柱剪力中心与截面形心往往不重合，受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土协调变形和内力，因此，各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，使柱肢易先出现裂缝、各肢的核心混凝土处于三向剪力状态，使异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；节点已经成为异形柱结构的薄弱环节，考虑到节点处钢筋的锚固以及保证节点区混凝土浇筑的质量，柱钢筋数量不宜过多且直径不宜过大。

4．配筋构造：由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，对柱肢形成偏心压力。柱肢端可设置暗柱，离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋，柱上的箍筋不仅能抗剪，也可约束砼变形，增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。

三、结束语

短肢剪力墙结构与异形柱框架结构具有广阔的应用前景，但其受力性能具有自己的独特性，目前仍需要进一步研究以完善设计理论。在设计中，正确掌握短肢剪力墙结构与异形柱结构设计中抗震薄弱环节及概念设计，结构才能有可靠的安全保证。

参考文献：

[1] 容柏生.高层住宅建筑中的短肢剪力墙结构体系[J].建筑结构学报，1997（06）.

[2] .钢筋混凝土框架异形柱设计理论研究[D].大连理工大学，2002.