浅议短肢剪力墙及异形柱结构设计

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1、浅议短肢剪力墙及异形柱结构设计［摘要］现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的相关问题进行分析，如计算方法、异形柱受办陛能及其轴压比控制、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱等进行探讨，并提出建议，供结构设计人员参考。［关键词］异形柱；短肢剪力墙；结构设

2、计随着人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高，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。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了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”型式。这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，受到了建筑师的肯定，更得到了住户与房开商的欢迎。1.短肢剪力墙结构与异形柱结构的简要介绍1.1短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚

3、度的5-8倍剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“+”字型、“z”字型、折线型、字型。对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆系簿壁柱空间分析方法或空间杆墙组元分析方法，其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况，精度较高。虽然三维杆系簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广，但对墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆墙组元程序进行校核。1.2异形柱结构异形柱结构是指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。它包括

4、异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“+”字型。目前，异形柱结构设计还没有统一的国家规范，仅有两部地方性法规，即广东省标准DBJ/T15-15-95和天津市标准DB29-16-98可供参考。总之，短肢剪力墙结构与异形柱框架结构有着较大的市场需求，在设计中根据其受力的特点，充分了解其破坏的各种机理，选用合理的结构形式，正确掌握计算机分析方法和截面配筋，其结构才能有可靠的安全保证。1.异形柱结构型式的设计异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架一剪力墙结构和异形柱框架一核心筒结构。异形柱结构

5、自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异形柱截面不对称，在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。按《高层建筑结构设计与施工规范》进行截面与构造设计，相对于异形柱结构，短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟，但这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方(1)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，设计时宜布

6、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，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；(2)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率；(1)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方

7、向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢；(2)各墙肢分布要尽量均匀，使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心；(3)高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，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，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%_80%来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。1.短肢剪力墙结构及其计算短肢剪力墙结构是适应建筑要

8、求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在进行异形柱结构设计时，除满足高规中对结构布置要求外，还应注意几个方面的问题：3.1异形框架的计算由于其截面的特殊性，在柱截面对称轴内受水平力作用时，弹性分析计算其翘曲应力很小，此时如同承受水平力的偏压构件，仍可按平截面假定分析，按砼设计规范计算，特别是在框一一剪，框__筒结构中，对6度及其以下烈度区的I、