摘要：在经济发展的推动作用下，城市化的进程在不断加快。而在这样的背景下，各种工业建筑、民业建筑也已经在飞速地崛起。肢剪力墙与异形柱结构是当前我国建筑结构的主要组成部分，其结构设计是否合理、质量是否合格直接影响着高层建筑的安全以及质量。本文主要针对短肢剪力墙结构与异形柱结构受力以及设计要点进行分析和讨论。
关键词：肢剪力墙；短肢剪力墙结构；异形柱结构；受力分析；设计要点；
一、短肢剪力墙结构受力分析
短肢剪力墙结构是适应建筑要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TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可，而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有6个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有7个自由度（多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数），考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。短肢剪力墙的受力计算方法主要有以下几个方面：（1）平面假定。短肢剪力墙在空间结构时，其受力状态属于空间体系。为了计算短肢剪力墙在承受侧向力产生的应力和变形，在不影响其计算误差的前提下，可以对短肢剪力墙进行合适的假设，其假设主要有楼板平面内的刚度远远要大于平面之外，并且平面外刚度可以忽略不计，以及各短肢剪力墙也是平面内绝对刚性。（2）平面协同刚度分析。短肢剪力墙结构位移和应力进行计算时，对不同的截面形状要进行分析计算，存在整截面墙、联肢墙等时，需要按照具体情况进行协同计算，得到符合实际情况的结果。
二、短肢剪力墙结构设计注意事项
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—薄壁柱空间分析方法或空间杆一墙组元分析方法。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。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面：
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而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，虚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。
3、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。短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢。
4、建筑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，连接各墙肢间的粱已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙问的连梁，不应在计算的总体信息中将洼梁的刚度大幅度下调，使其设计内力降低，应按普通框架粱要求，控制混凝土受压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70％～80％来解决，按强剪弱夸，强柱弱梁的延性要求进行计算。
三、异形柱结构受力分析
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。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。异形柱结构受力有以下几个特点：（1）由于异形柱截面的这种特殊性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆使得墙肢平面内外的刚度相差较大，导致各向承载能力也有较大差异；（2）异形柱是多肢的，其剪切中心往往在平面外，受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土协调变形和内力。这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心混凝土处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；（3）异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。由试验资料和理论分析可知，异形柱破坏形态多样，受力性能复杂，故在设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。
四、异形柱结构设计要点
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：
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——剪，框——筒结构中，对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地，框架柱只承担水平风载的一小部分，如按一般偏压柱计算，误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大，且水平力作用在非主轴方向，则翘曲应力不容忽视，按平截面假定误差较大，则应对异形柱框架结构进行有限元分析，决定内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时，宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。
2、轴压比控制
轴压比是影响混凝土柱延性的一个关键指标。轴压比、高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。异形柱由于多肢的存在，其截面形心与剪力中心往往不重合。使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显；加上异形柱多为短柱，因此必须严格控制异形柱的轴压比，来提高柱的变形能力并满足抗震要求。但在控制轴压比的同时，柱的截面尺寸将会增大，这就导致异形柱结构比普通框架结构造价要高。
3、配筋构造
在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。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，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2φ14的构造纵筋，箍筋同柱，这样可限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。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。相同配箍率下，箍筋直径大，其延性指标好，因而箍筋且用φ8、φ10，其间距可比普通柱箍筋间距小。
结束语
在城市化进程不断加快的背景下，各种建筑工程也应运而生，并且正在大力发展，充分地满足了城市发展的要求和人们对于现代建筑物的要求。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。
参考文献：
[1]王长青.试析建筑工程中短肢剪力墙的结构设计[J].中国城市经济，2011年06期
[2]石垒.实例探讨异形柱结构设计[J].建筑设计管理，2010年01期
[3]郑廷银，吴杏花，陈志军.蜂窝状钢骨混凝土L形柱正截面承载力的非线性分析[J].建筑钢结构进展，2010年01期
[4]王博彦.建筑工程中短肢剪力墙结构设计的探究[J].中国城市经济，2011年01期
论文作者:冷希望
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/25
标签：异形论文; 结构论文; 剪力墙论文; 截面论文; 刚度论文; 延性论文; 应力论文; 《基层建设》2019年第29期论文;