建筑工程中異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的思考

1、<p>　　建筑工程中異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的思考</p><p>　　【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)計進行了分析研究，然后對目前異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題提出了相應(yīng)的解決措施，為了滿足人們對建筑平面和空間的要求，在現(xiàn)代建筑工程中通常會應(yīng)用到異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行建筑的設(shè)計規(guī)劃。然而就目前的異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際情況而言，其中還存在著一些不足

2、。本文以下就此進行了詳細的闡述。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】異形柱； 短肢剪力墻； 結(jié)構(gòu)設(shè)計； 解決方案 </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著科學技術(shù)的日新月異和社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的生活生產(chǎn)水平顯著提高，因此人們對房屋建筑質(zhì)量和性能也提出了更高的要求，尤其是對高層建筑平面和空間的要求更加嚴格。在現(xiàn)代

3、的建筑工程中，通常會應(yīng)用到異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。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，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)計也得到了長足的發(fā)展，從而進一步為現(xiàn)代的建筑工程建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代住宅建筑要求大開間，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

4、廣應(yīng)用。目前，現(xiàn)行國家規(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)計的條款，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計中常會遇到一些規(guī)范或規(guī)程尚未論及的問題，需要設(shè)計人員積累經(jīng)驗，利用正確的概念進行設(shè)計。通過本文對異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的詳細論述，相信讀者對其也有了進一步的認識，總而言之，隨著社會發(fā)展，可以預(yù)見，在將來的建筑工程中，異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計一定會更加完善。 </p><p>　　一、建筑工程中異形柱結(jié)構(gòu)型

5、式及其計算分析 </p><p>　　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稱，在水平力作用下產(chǎn)生的雙向偏心受壓給承載力帶來的影響不容忽視。因此，對異形柱結(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算程序進行內(nèi)力與位移分析。因異形柱和剪力墻受力不同，所以計算時不應(yīng)將異形柱按剪力墻建模計

6、算。當采用不具有異形柱單元的空間分析程序（如TBSA 5.0）計算異形柱結(jié)構(gòu)時，可按薄壁桿件模型進行內(nèi)力分析。對異形柱框架結(jié)構(gòu)，一般宜按剛度等效折算成普通框架進行內(nèi)力與位移分析。當剛度相等時，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，建議用比值對軸壓比計算值加以放大后再用于異形柱。對有剪力墻的異形柱結(jié)構(gòu)，由于異形柱分擔的水平剪力很小，由此產(chǎn)生的翹曲應(yīng)力基

7、本可以忽略，為簡化計算，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，且面積等效計算更為簡便。但應(yīng)注意，按面積等效計算時，</p><p>　　二、建筑工程中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)及其計算分析 </p><p>　　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

8、中，只需按剪力墻輸入即可，而且TAT、TBSA更適合用來計算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。TAT、TBSA所用的計算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有6個自由度，墻視為薄壁桿件，每端有7個自由度，考慮了墻單元非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元剛度矩陣形成總剛度矩陣，引入樓板平面內(nèi)剛度無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，也存在一些

9、不足，主要是薄壁桿件理論沒有考慮剪切變形的影響，當結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜時變形不協(xié)調(diào)。而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于肢長較短，本身較高細，更接近于桿件性能，所以，用TAT、TBSA計算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能較好地反映結(jié)構(gòu)的受力，精度較高。 </p><p>　　三、建筑工程中異形柱的受力性能及其軸壓比控制分析 </p><p>　　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)

10、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)計中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)短柱。根據(jù)高長比不宜小于4，在梁高為600mm的前提下，當標準層層高為3.0m時，異形柱的最大肢長可為600mm；底層層高為4.2m時，肢長可為900mm。 </p><p>　　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

11、度及框支柱分析 </p><p>　　隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展和城市化建設(shè)進程的加快，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修建地下室用來做地下停車場或者商業(yè)用房。然而地下停車廠和商業(yè)用房所需要的空間較大，所以就必須通過轉(zhuǎn)換層來滿足停車場和商業(yè)用房對空間的要求。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，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，科學合理地控制轉(zhuǎn)

12、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。 </p><p><b>　　五、結(jié)語 </b></p><p>　　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)奠定了堅實的基礎(chǔ)。并且隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活生產(chǎn)水平不斷提高，人們對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

13、程中，傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能達到人們對建筑平面和空間的要求。因此，為了滿足人們對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)計應(yīng)運而生，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，而且還進行了相信的改進創(chuàng)新，慢慢地發(fā)展成為了能夠滿足人們對住宅空間要求的結(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)計在現(xiàn)代建筑