分析异形柱和短肢剪力墙体系的结构设计

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1、分析异形柱和短肢剪力墙体系的结构设计：现代住宅通常都要求大开间，房间平面布置比较灵活，室内要求没有柱楞等，而异形柱及短肢剪力墙则可以很好的满足这一要求，所以应用也越来越广泛。不过现行的国家规范中对异形柱以及短肢剪力墙结构设计规定还不够明确，因此在实际设计过程中，设计人员需要注意要运用正确的概念。本文就针对异形柱以及短肢剪力墙体系的结构设计进行讨论。　　关键词：异形柱；短肢剪力墙；结构设计　　一、异形柱和短肢剪力墙结构体系的特点　　异形柱与短肢剪力墙的结构体系特点主要体现在以下几点：第一，与建筑平面相结合，布置竖向

2、构件是将间隔墙的位置加以充分利用，与建筑的使用功能几乎不会有矛盾之处。通过合理的结构计算，墙的数量可自由设置，肢的长短也可比较自由设置，主要由抗侧力需要来确定，还可以通过不同的尺寸与布置对刚度中心位置进行调整；第二，布置灵活，有较大的调整空间，方案选择的范围也比较大，对于支承楼盖的要求处理比较简单，结构方案比较合理；第三，各个墙连接的梁会随着墙肢的位置隐于间隔墙竖平面内，基本上是隐蔽的。　　二、异形柱的结构设计　　（一）异形柱结构形式计算　　异形柱的结构形式包括异形柱框架结构、异形柱框架-剪力墙结构以及异形柱框架

3、核心筒结构三种。按照相关试验结果显示，异形柱框架结构的破坏特征类似于矩形柱框架结构，其底层柱的上、下端是柱的危险截面，受到破坏时，异形柱和梁柱节点的裂缝不明显，异形柱的长细比较大，有丰满的滞回曲线，变形能力及层间变形能力比较强。因为异形柱的截面是不对称的，受到水平力的作用时会产生双向偏心受压，从而承载力会受到一定的影响。所以在设计异形柱结构时要基于空间体系的角度加以考虑，最好先采取具有异形柱单元的计算软件分析其内力和位移。由于异形柱与短肢剪力墙的受力特点不一样，因此在实际计算时不得将异形柱按照短肢剪力墙的建模来计

4、算。　　如果空间分析程序没有异形柱单元，则在计算异形柱结构时，其内力分析可以参照薄壁杆件模型来进行。对于异形柱框架结构，在分析其内力和位移时，可以按照刚度等效折算为普通框架的方法来进行。如果刚度相等，矩形柱的截面面积要大于异形柱，比值大概为1.1左右。所以用矩形柱所计算出的轴压比数值还不能直接用于异形柱，最好再用比值对轴压比计算值放大后再用。　　因为相对而言异形柱的抗侧刚度比较小，因此，在设计过程中为了防止其受到地震作用时结构发生过大的变形，最好布置一定数量的长墙，或者利用电梯间形成具有较大刚度的内筒，此时异形柱

5、所承提的水平剪力相对较小，其所产生的翘曲应力可以忽略不计。为了使计算更简单，在分析内力与位移时可以按照刚度等效或者面积等效将其折算为普通框架剪力墙或者核心筒，不仅异形柱轴压比的情况可以准确的反应出来，而且简化计算的过程。在进行异形柱的截面设计时同样可以按照上述方法得出内力，通过适用于异形柱截面受力特性的计算方法计算配筋。　　（二）异形柱的受力性能及轴压比的控制　　1、异形柱的受力性能　　影响异形柱截面延性的因素有很多，主要包括轴压比、柱净高和截面肢长的高长比以及箍筋的直径和间距等。异形柱截面双向压弯柱的截面曲率延

6、性可以通过增加纵筋或箍筋的直径、减小箍筋的间距等来实现，其中调整箍筋间距的影响要远远大于调整箍筋直径的影响，因此要提高截面的延性可以通过加密箍筋的方法来实现。异形柱截面双向压弯柱破坏特征主要是由轴压比来决定的。轴压比越大，截面的曲率延性会越低，在设计过程中要特别注意这种情况。　　与一般的矩形柱相比，异形柱的延性相对较差。因为异形柱中存在多肢，其剪力中心通常不会重合于截面形心，在处于受力状态时，各肢会产生翘曲正应力及剪应力。受到剪应力的作用，柱肢混凝土会比普通矩形柱先出现裂缝，即腹剪裂缝，因此异形柱的脆性比较明显，

7、与普通矩柱相比变形能力比较差。　　2、轴压比的控制　　控制轴压比是保证异形柱延性的决定性因素。因此异形柱的轴压比特别重要。控制柱截面轴压比的主要目的即保证柱的截面尺寸足够大，避免出现小偏压破坏等现象，使得异形柱的变形能力得到提高，进一步满足抗震要求。为了应用方便，在6度设防区，对于异形柱框架结构而言，L形截面的轴压比要按制在0.6以内；而T形截面的轴压比则控制在0.65以内；十字形截面的轴压比控制在0.8以内。对于异形柱框架-剪力墙结构来说，因为框架是第二道抗震防线，因此框架柱的轴压比与异形柱框架结构相比可以适当

8、放宽，L形控制在0.65以内、T形控制在0.7以内，而十字形截面轴压比则控制在0.9以内。由于短柱在受到压剪作用时会出现脆性剪切破坏现象，因此在设计中应尽量避免出现短柱问题。而且要防止高长比低于4。异形柱是由短肢剪力墙向着矩形柱过渡的构件，其短肢截面肢长与肢宽的肢厚比要小于4。　　三、短肢剪力墙的结构设计　　（一）短肢剪力墙的布置与计算　　短肢剪力墙结构计算模型、配筋方式