【摘要】本文首先就建筑工程中異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析研究，然后對(duì)目前異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決措施，為了滿足人們對(duì)建筑平面和空間的要求，在現(xiàn)代建筑工程中通常會(huì)應(yīng)用到異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行建筑的設(shè)計(jì)規(guī)劃。然而就目前的異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況而言，其中還存在著一些不足。本文以下就此進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

【關(guān)鍵詞】異形柱； 短肢剪力墻； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 解決方案

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們的生活生產(chǎn)水平顯著提高，因此人們對(duì)房屋建筑質(zhì)量和性能也提出了更高的要求，尤其是對(duì)高層建筑平面和空間的要求更加嚴(yán)格。在現(xiàn)代的建筑工程中，通常會(huì)應(yīng)用到異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代的建筑工程中應(yīng)用異形柱與短肢墻剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅可以有效的提高建筑的質(zhì)量和性能，還能夠滿足人們對(duì)建筑平面和空間的要求。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，從而進(jìn)一步為現(xiàn)代的建筑工程建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。現(xiàn)代住宅建筑要求大開(kāi)間，平面及房間布置靈活、方便，室內(nèi)不出現(xiàn)柱楞、不露梁等。異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能較好地滿足現(xiàn)代住宅建筑的要求，因而逐漸得到了推廣應(yīng)用。目前，現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范或規(guī)程中尚未給出有關(guān)異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條款，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中常會(huì)遇到一些規(guī)范或規(guī)程尚未論及的問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)人員積累經(jīng)驗(yàn)，利用正確的概念進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)本文對(duì)異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的詳細(xì)論述，相信讀者對(duì)其也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，總而言之，隨著社會(huì)發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)，在將來(lái)的建筑工程中，異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定會(huì)更加完善。

一、建筑工程中異形柱結(jié)構(gòu)型式及其計(jì)算分析

異形柱結(jié)構(gòu)型式有異形柱框架結(jié)構(gòu)、異形柱框架—剪力墻結(jié)構(gòu)和異形柱框架—核心筒結(jié)構(gòu)。異形柱結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)決定了其受力性能、抗震性能與矩形柱結(jié)構(gòu)不同。由于異形柱截面不對(duì)稱(chēng)，在水平力作用下產(chǎn)生的雙向偏心受壓給承載力帶來(lái)的影響不容忽視。因此，對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)應(yīng)按空間體系考慮，宜優(yōu)先采用具有異形柱單元的計(jì)算程序進(jìn)行內(nèi)力與位移分析。因異形柱和剪力墻受力不同，所以計(jì)算時(shí)不應(yīng)將異形柱按剪力墻建模計(jì)算。當(dāng)采用不具有異形柱單元的空間分析程序（如TBSA 5.0）計(jì)算異形柱結(jié)構(gòu)時(shí)，可按薄壁桿件模型進(jìn)行內(nèi)力分析。對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)，一般宜按剛度等效折算成普通框架進(jìn)行內(nèi)力與位移分析。當(dāng)剛度相等時(shí)，矩形柱比異形柱的截面面積大。一般，比值約在1.10-1.30之間。因此，用矩形柱替換后計(jì)算出的軸壓比數(shù)值不能直接應(yīng)用于異形柱，建議用比值對(duì)軸壓比計(jì)算值加以放大后再用于異形柱。對(duì)有剪力墻的異形柱結(jié)構(gòu)，由于異形柱分擔(dān)的水平剪力很小，由此產(chǎn)生的翹曲應(yīng)力基本可以忽略，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可按面積等效或剛度等效折算成普通框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力與位移分析。按面積等效更能反映異形柱軸壓比的情況，且面積等效計(jì)算更為簡(jiǎn)便。但應(yīng)注意，按面積等效計(jì)算時(shí)，須同時(shí)滿足下面兩式：（1）A矩=A異；（2）b/h=1/2，式中，A矩、A異——分別為矩形柱和異形柱的截面面積；b、h——分別為矩形截面的寬和高；Ix異、Iy異——分別為異形柱截面x、y向的主形心慣性矩。一般，按面積等效計(jì)算時(shí)，矩形柱的慣性矩比異形柱的小。但對(duì)有剪力墻的異形柱結(jié)構(gòu)，計(jì)算分析表明，按面積等效與按剛度等效的計(jì)算結(jié)果是接近的。異形柱的截面設(shè)計(jì)，可根據(jù)上述方法得出的內(nèi)力，采用適合異形柱截面受力特性的截面計(jì)算方法進(jìn)行配筋計(jì)算。

二、建筑工程中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)及其計(jì)算分析

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)。其計(jì)算模型、配筋方式和構(gòu)造要求均同于普通剪力墻結(jié)構(gòu)。在TAT、TBSA中，只需按剪力墻輸入即可，而且TAT、TBSA更適合用來(lái)計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。TAT、TBSA所用的計(jì)算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有6個(gè)自由度，墻視為薄壁桿件，每端有7個(gè)自由度，考慮了墻單元非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元?jiǎng)偠染仃囆纬煽倓偠染仃?，引入樓板平面?nèi)剛度無(wú)限大假定減少部分未知量之后求解，它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高。但是，薄壁桿件模型在分析剪力墻較為低寬、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜時(shí)，也存在一些不足，主要是薄壁桿件理論沒(méi)有考慮剪切變形的影響，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜時(shí)變形不協(xié)調(diào)。而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于肢長(zhǎng)較短，本身較高細(xì)，更接近于桿件性能，所以，用TAT、TBSA計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能較好地反映結(jié)構(gòu)的受力，精度較高。

三、建筑工程中異形柱的受力性能及其軸壓比控制分析

異形柱由于多肢的存在，其剪力中心與截面形心往往不重合，在受力狀態(tài)下，各肢產(chǎn)生翹曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力。由于剪應(yīng)力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出現(xiàn)裂縫，即產(chǎn)生腹剪裂縫，導(dǎo)致異形柱脆性明顯，使異形柱的變形能力比普通矩形柱降低。短柱在壓剪作用下往往發(fā)生脆性的剪切破壞，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)短柱。根據(jù)高長(zhǎng)比不宜小于4，在梁高為600mm的前提下，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.0m時(shí)，異形柱的最大肢長(zhǎng)可為600mm；底層層高為4.2m時(shí)，肢長(zhǎng)可為900mm。

四、建筑工程中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置高度及框支柱分析

隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展和城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，為了更好的利用城市空間，從而緩解城市的空間壓力，在現(xiàn)代的高層建筑中通常會(huì)修建地下室用來(lái)做地下停車(chē)場(chǎng)或者商業(yè)用房。然而地下停車(chē)廠和商業(yè)用房所需要的空間較大，所以就必須通過(guò)轉(zhuǎn)換層來(lái)滿足停車(chē)場(chǎng)和商業(yè)用房對(duì)空間的要求。在現(xiàn)代的高層建筑中應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常只將一部分的剪力墻落地，其他的剪力墻框支。根據(jù)相關(guān)資料顯示，科學(xué)合理地控制轉(zhuǎn)換層下部框支，能夠有效的減少轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角以及內(nèi)力突變。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著建筑行業(yè)的高速發(fā)展，在現(xiàn)代的建筑領(lǐng)工程中，涌現(xiàn)出了大批先進(jìn)的施工工藝和施工材料，從而為現(xiàn)代的建筑工程建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。并且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活生產(chǎn)水平不斷提高，人們對(duì)住宅的平面和空間也提出了更高的要求。在現(xiàn)代的建筑工程中，傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能達(dá)到人們對(duì)建筑平面和空間的要求。因此，為了滿足人們對(duì)房屋建筑平面和空間提出的要求，異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)不僅融合了傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的所有優(yōu)點(diǎn)，而且還進(jìn)行了相信的改進(jìn)創(chuàng)新，慢慢地發(fā)展成為了能夠滿足人們對(duì)住宅空間要求的結(jié)構(gòu)形式。在現(xiàn)代的建筑工程中，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的截面厚度不能超過(guò)300mm，并且剪力墻各肢截面高度和厚度之比的范圍應(yīng)該在4～8之間。隨著異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑工程中的應(yīng)用，有效的滿足了人們對(duì)現(xiàn)代建筑的大開(kāi)間和平面布置靈活以及室內(nèi)不出現(xiàn)柱楞、不漏梁等要求。因此，異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在現(xiàn)代的建筑工程中被迅速推廣，并且得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。然而我國(guó)目前的異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)情況而言，由于有關(guān)部門(mén)尚未對(duì)異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致了設(shè)計(jì)人員只能夠依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行建筑的異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文從異形柱結(jié)構(gòu)型式及其計(jì)算出發(fā)，對(duì)異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，并且對(duì)其中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，以供同行參考。