小議建筑短肢剪力墻與異形柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

吳秀英

【摘 要】近年來，隨著社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，各種住宅建筑結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)了出來。尤其是以小高層與多層建筑結(jié)構(gòu)為主的新型住宅體系，更是成為目前地產(chǎn)行業(yè)工作中追求的主要環(huán)節(jié)。在目前的建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中，短肢剪力墻與異形柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用極為廣泛，已成為整個(gè)施工領(lǐng)域中最為常見的一環(huán)。本文在諸多短肢剪力墻結(jié)構(gòu)與異形柱框架結(jié)構(gòu)施工基礎(chǔ)上闡述了兩種結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)，并著重分析了其設(shè)計(jì)和構(gòu)造問題，以供業(yè)內(nèi)同行工作參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；框架結(jié)構(gòu)；異形柱；短肢剪力墻

隨著人們生活水平的提高，對(duì)于住宅也提出了新的要求，尤其是高層住宅建筑的空間和平面要求，更是成為現(xiàn)今社會(huì)發(fā)展中人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題。由于傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)在施工中存在著眾多的露梁露柱、普通剪力墻結(jié)構(gòu)對(duì)于室內(nèi)空間的嚴(yán)格限制而無法滿足目前人們對(duì)于室內(nèi)環(huán)境的要求。于是在原來的普通剪力墻框結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上不斷引進(jìn)框架結(jié)構(gòu)的施工優(yōu)點(diǎn)，逐漸發(fā)展形成了一種能夠滿足目前居民需求且適應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流的一種新型住宅結(jié)構(gòu)體系，即目前我們常說的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和異形柱框架結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)體系在應(yīng)用中是傳統(tǒng)剪力墻和框架結(jié)構(gòu)缺陷互補(bǔ)、優(yōu)勢(shì)發(fā)揮的一種新型結(jié)構(gòu)體系，因而受到了建筑業(yè)界人認(rèn)可與肯定，成為當(dāng)前住戶和開發(fā)商普遍關(guān)注的一個(gè)話題。

1.短肢剪力墻概述

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是在原有剪力墻的基礎(chǔ)上，以框架結(jié)構(gòu)為原則發(fā)展形成的一種能夠適應(yīng)現(xiàn)代人生活的一種新型的住宅觀念和高層住宅住住宅施工方法。這種新的結(jié)構(gòu)體系在應(yīng)用的時(shí)候由于克服了傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)中存在的不足而受到了各界人士的認(rèn)可與青睞，尤其是對(duì)于建筑工作人員來說，其更是發(fā)揮出不可替代的作用與優(yōu)勢(shì)，成為現(xiàn)代工程該項(xiàng)目中最受人們關(guān)注和重視的一個(gè)環(huán)節(jié)。

1.1剪力墻分析

在住宅建筑工程項(xiàng)目中，剪力墻主要指的是用來承受風(fēng)荷載或者地震作用引起的水平荷載的一種墻體結(jié)構(gòu)，其存在的主要目的在于防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)剪力破壞，通常情況下又被工作人員稱之為抗風(fēng)墻或者防震墻。截至目前，在剪力墻工程的施工中，墻體結(jié)構(gòu)可以分為平面墻體結(jié)構(gòu)和通體墻體結(jié)構(gòu)兩種，其中平面剪力墻主要是用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、升降板結(jié)構(gòu)等建筑工程體系中，是為了增加結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、剛度以及抗倒塌能力而應(yīng)用能夠的。這種墻體結(jié)構(gòu)在應(yīng)用的時(shí)候通常都是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主的，從而使得其整體性、剛度和強(qiáng)度都得到了有效的保障。

1.2短肢剪力墻分類

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在目前的住宅建筑工程中較為常見，其在施工的過程中有利于中部豎向形成一個(gè)完整的筒體，而在外部設(shè)置短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，從而保障了墻體的平整，墻面布置的靈活和合理，同時(shí)也有效的降低了建筑結(jié)構(gòu)中混凝土的施工用量，因此其在施工中深受開發(fā)商的青睞。截至目前的建筑工程中，我們?cè)诠ぷ髦谐Ｒ姷亩讨袅Y(jié)構(gòu)主要指的是那些厚度為長(zhǎng)度的1/5左右的墻體結(jié)構(gòu)，其中在施工的過程中主要的類型有 “T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。

1.3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

這種結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)是：

①結(jié)合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，基本上不與建筑使用功能發(fā)生矛盾。

②墻的數(shù)量可多可少，肢長(zhǎng)可長(zhǎng)可短，主要視抗側(cè)力的需要而定，還可通過不同的尺寸和布置來調(diào)整剛度中心的位置。

③能靈活布置，可選擇的方案較多，樓蓋方案簡(jiǎn)單。

④連接各墻的梁，隨墻肢位置而設(shè)于間隔墻豎平面內(nèi)，可隱蔽。

⑤根據(jù)建筑平面的抗側(cè)剛度的需要，利用中心剪力墻，形成主要的抗側(cè)力構(gòu)件，較易滿足剛度和強(qiáng)度要求。

1.4設(shè)計(jì)中需要注意的問題

（1）由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對(duì)于普通剪力墻結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度相對(duì)較小，設(shè)計(jì)時(shí)宜布置適當(dāng)數(shù)量的長(zhǎng)墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒，以避免設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形，同時(shí)也形成兩道抗震設(shè)防。

（2）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，會(huì)加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開裂，應(yīng)加強(qiáng)其抗震構(gòu)造措施，如減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率。

（3）高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下，顯現(xiàn)整體彎曲變形為主，底部外圍小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉(zhuǎn)剪力，由一些模型試驗(yàn)反映出外周邊墻肢開裂，因而對(duì)外周邊墻肢應(yīng)加大厚度和配筋量，加強(qiáng)小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應(yīng)在兩個(gè)方向上均有連接，避免形成孤立的“一”字形墻肢。

2.異形柱結(jié)構(gòu)

2.1概念

異形柱結(jié)構(gòu)是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4，相對(duì)于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。

2.2工作中注意事項(xiàng)

在進(jìn)行異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除滿足高規(guī)中對(duì)結(jié)構(gòu)布置要求外，還應(yīng)注意幾個(gè)方面的問題：

（1）異形框架的計(jì)算。

由于其截面的特殊性，在柱截面對(duì)稱軸內(nèi)受水平力作用時(shí)，彈性分析計(jì)算其翹曲應(yīng)力很小，此時(shí)如同承受水平力的偏壓構(gòu)件，仍可按平截面假定分析，按砼設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算，特別是在框——剪，框——筒結(jié)構(gòu)中，對(duì)6度及其以下烈度區(qū)的Ⅰ、Ⅱ類場(chǎng)地，框架柱只承擔(dān)水平風(fēng)載的一小部分，如按一般偏壓柱計(jì)算，誤差較小。此時(shí)異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進(jìn)行整體分析。而在水平力較大，且水平力作用在非主軸方向，則翹曲應(yīng)力不容忽視，按平截面假定誤差較大，則應(yīng)對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，決定內(nèi)力和配筋位置及大小。在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算和配筋計(jì)算時(shí)，宜選用帶有異形柱計(jì)算功能的計(jì)算軟件。

（2）軸壓比控制。

對(duì)框架結(jié)構(gòu)，框-剪結(jié)構(gòu)，柱的延性對(duì)于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起著十分重要的作用，且軸壓比又是影響砼柱延性的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。由試驗(yàn)結(jié)構(gòu)分析，柱的側(cè)移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。

在高軸壓比情況下，增加箍筋用量對(duì)提高柱的延性作用已很小，因而軸壓比大小的控制對(duì)柱的延性影響至關(guān)重要，特別是異形柱結(jié)構(gòu)剪力中心與截面形心不重合，剪應(yīng)力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生腹剪破壞，加上異形柱多屬短柱，這些導(dǎo)致異形柱脆性明顯，使異形柱的延性普遍低于矩形柱，因而對(duì)異形柱的軸壓比要嚴(yán)格控制。

3.結(jié)語

隨著新型墻體材料的不斷開發(fā)和應(yīng)用，現(xiàn)代高層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、梁殼，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在高層住宅中的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景。

【參考文獻(xiàn)】

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