浅谈异形柱与短肢剪力墙结构设计

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1、浅谈异形柱与短肢剪力墙结构设计摘要：随着人们生活水平的提高，人们对住宅建筑的要求越來越高，要满足这样的高标准，住宅的建设就不能仅仅局限于原来的方体结构，为了达到美观犬方的效果，住宅建设中出现了柱楞，露梁等，异性柱和短肢墙结构能更好的解决这些问题。所以得到了广泛的应用。本文对异形柱和短肢墙在结构设计小存在的一些问题进行了探讨。关键词：异形柱、短肢剪力墙、设计、受力一、异形柱的结构设计异形柱的截面不是釆用以前惯用的矩形柱，而是由多个小墙肢组合的截面柱子，是由剪力墙变化而来。柱肢截面的各个墙肢的高厚比不人于4,常用

2、的有T形、十形和L形，也有一部分建筑采用Z形。柱肢的宽度通常与墙体的厚度相同・，一•般是200〜250mm,最多不能不大于300mmo肢长比较长，《规程》屮规定不能小于500mm,通常为600〜800。此外，不等肢异形柱的肢高比通常不超过1・6,各肢的截面厚度丼不能过大。虽然异形柱是由剪力墙变化而來，但是因为柱截面的特殊性，异形柱的受力特点既和剪力墙的结构不同，也和普通框架区别很大，它具有自己的独特的风格。通过国内外大量的理论分析和试验资料证明，异形柱的破坏形态变现为：小偏压破坏、弯曲破坏、剪压破坏等，影响破

3、坏形态的主要因素有：轴压比、剪跨比、荷载角、配箍率等。1、受力特点分析(1)、整体计算分析异性柱的特殊结构对整个结构的抗侧力刚度的影响很大，总的來说和相同布置的同一个截面的矩形柱结构相比较，异形柱结构的整体性能要好一些，刚度也相对增强；但是从单结构形式来看，异形柱结构的刚度值在普通框架和剪力墙Z间。根据规范的要求，对于普通的矩形柱结构，如果没有斜向抗侧力的构件时，结构设计的地震作用力方向通常为工程的横纵轴方向，也就是0度和90度方向，通过这个来求出在地震的作用下的结构内力，正截面的两个方向的承载力分别按照单偏

4、压來计算配筋，基木上能够包括地震作用沿各个方向的情况。但是对丁异形柱，因为截面惯性在不同的方向差别很大，在地震作用下柱体受力的最不利的方向不一定是90度或者0度，这样沿这两个方向计算的配筋就不能完全包括地震作用沿别的方向的情况，特别是在高强度地区。(2)、斜截面受剪承载力和止截面受弯承载力由于柱肢截而的不同，柱肢平而内外的截而特性有很大区别，异形柱截面在弯矩剪力和轴压力的共同作用下，正截面承载力的计算变得特别复杂，因为柱截面屮和轴通常和弯矩作用平面不垂直，也不和截面边缘平行，它的位置随混凝土强度、截面尺寸、配

5、筋率及荷载角等多种因索的变化而改变。所以导致柱肢平面两个方向的惯性矩有明显茅异，侧向刚度也相羌很大，不等肢的截面表现极其明显。因为多肢的存在，其截而的剪力中心一般不在截而内，受力后的协调变形和传递内力主要是靠柱肢交点处的混凝土，这样就会使各柱肢内存在特别大的翘曲应力和剪应力，柱肢容易最先出现裂缝，核心混凝土就会三向受剪，变形的能力降低，脆性破坏明显。(1)、节点强度普通的梁柱截面只要满足规范构造的要求，节点核心区域面积较大大，除了二级或者更高抗震等级的节点之外，通常不需要进行特别节点抗剪验算。但是异形柱不可以

6、，因为它的框架肢厚不大，节点核心区的有效水平截面较小。此外，根据异形柱轴压比的要求，一般肢长较大，和同截而而积的矩形柱相比，刚度大,地震作用也大，和应的节点剪力就也比相同布置下的矩形柱的结构大很多。所以异形柱框架的节点通常都需要对节点抗剪强度进行验算。同吋，界形柱肢的厚度比较薄，由节点斜压机制引起的核心区域的斜压力比较人，钢筋握裹性能较差，施工质量难以保证。由于异形柱截面形式不同，其节点受剪的乐载力羞别较大。所以在采用十形截而柱时候，可以将翼缘设计在节点截而受力最大的屮间部位，这样翼缘的作用就能得到充分发挥，

7、节点的受剪承载力和具有相同截面面积的矩形柱差别很小，T形截面排其次，L形截面相差最大，受剪承载力的下降幅度也最大。2、构造措施(1)、平面布置异形柱的框架应该设计成双向的刚接梁柱抗侧力体系，根据受力特点和结构平而布置要求，可以设计成异形柱和矩形柱相结合的形式。平而布置要使平面刚度均匀，尽量减小扭转效应：竖向布置尽量简单规则，避免楼层的刚度沿竖直方向突变；柱网尺寸不要过大，通常不超过6m。(2)、轴压比及柱配筋控制柱体延性的因素很多，轴压比是其中最重要的一个控制条件，其侧移延性比会随着轴压比增大而迅速下降，所以

8、对异形柱更要严格控制。这些可以通过对柱距、优化结构平面布置、采用轻质墙体的控制來改善。异形柱截面的形心和剪力中心不重合，剪应力使柱肢在普通矩形柱出现裂缝Z前就已经产生裂缝，形成腹剪破坏，异形柱的延性一般低于矩形柱。而且柱截而还很容易出现单纯的翼缘受压，这时柱的延性是最差的，所以必须进一步提高界形柱的抗剪能力。此外，要尽量避免出现短柱，如果不能避免使用短柱就要对其采取相应的加强措施，避免形成薄弱的环节