小议建筑短肢剪力墙与异形柱结构的设计分析

吴秀英

【摘 要】近年来，随着社会生产技术的发展和人们生活水平的提高，各种住宅建筑结构不断涌现了出来。尤其是以小高层与多层建筑结构为主的新型住宅体系，更是成为目前地产行业工作中追求的主要环节。在目前的建筑结构领域中，短肢剪力墙与异形柱结构的应用极为广泛，已成为整个施工领域中最为常见的一环。本文在诸多短肢剪力墙结构与异形柱框架结构施工基础上阐述了两种结构施工特点，并着重分析了其设计和构造问题，以供业内同行工作参考。

【关键词】高层建筑；框架结构；异形柱；短肢剪力墙

随着人们生活水平的提高，对于住宅也提出了新的要求，尤其是高层住宅建筑的空间和平面要求，更是成为现今社会发展中人们关注的热点话题。由于传统的框架结构在施工中存在着众多的露梁露柱、普通剪力墙结构对于室内空间的严格限制而无法满足目前人们对于室内环境的要求。于是在原来的普通剪力墙框结构的基础上不断引进框架结构的施工优点，逐渐发展形成了一种能够满足目前居民需求且适应时代发展潮流的一种新型住宅结构体系，即目前我们常说的短肢剪力墙结构和异形柱框架结构。这两种结构体系在应用中是传统剪力墙和框架结构缺陷互补、优势发挥的一种新型结构体系，因而受到了建筑业界人认可与肯定，成为当前住户和开发商普遍关注的一个话题。

1.短肢剪力墙概述

短肢剪力墙结构是在原有剪力墙的基础上，以框架结构为原则发展形成的一种能够适应现代人生活的一种新型的住宅观念和高层住宅住住宅施工方法。这种新的结构体系在应用的时候由于克服了传统框架结构和剪力墙结构中存在的不足而受到了各界人士的认可与青睐，尤其是对于建筑工作人员来说，其更是发挥出不可替代的作用与优势，成为现代工程该项目中最受人们关注和重视的一个环节。

1.1剪力墙分析

在住宅建筑工程项目中，剪力墙主要指的是用来承受风荷载或者地震作用引起的水平荷载的一种墙体结构，其存在的主要目的在于防止结构出现剪力破坏，通常情况下又被工作人员称之为抗风墙或者防震墙。截至目前，在剪力墙工程的施工中，墙体结构可以分为平面墙体结构和通体墙体结构两种，其中平面剪力墙主要是用于钢筋混凝土框架结构、升降板结构等建筑工程体系中，是为了增加结构的整体强度、刚度以及抗倒塌能力而应用能够的。这种墙体结构在应用的时候通常都是以钢筋混凝土结构为主的，从而使得其整体性、刚度和强度都得到了有效的保障。

1.2短肢剪力墙分类

短肢剪力墙结构体系在目前的住宅建筑工程中较为常见，其在施工的过程中有利于中部竖向形成一个完整的筒体，而在外部设置短肢剪力墙结构，从而保障了墙体的平整，墙面布置的灵活和合理，同时也有效的降低了建筑结构中混凝土的施工用量，因此其在施工中深受开发商的青睐。截至目前的建筑工程中，我们在工作中常见的短肢剪力墙结构主要指的是那些厚度为长度的1/5左右的墙体结构，其中在施工的过程中主要的类型有 “T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。

1.3短肢剪力墙结构特点

这种结构型式的特点是：

①结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾。

②墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置。

③能灵活布置，可选择的方案较多，楼盖方案简单。

④连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽。

⑤根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。

1.4设计中需要注意的问题

（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面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，应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）高层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。

2.异形柱结构

2.1概念

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。

2.2工作中注意事项

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。

对框架结构，框-剪结构，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用，且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由试验结构分析，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。

在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要，特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合，剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝，产生腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些导致异形柱脆性明显，使异形柱的延性普遍低于矩形柱，因而对异形柱的轴压比要严格控制。

3.结语

随着新型墙体材料的不断开发和应用，现代高层住宅建筑要求大开间、平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱、梁壳，短肢剪力墙结构体系在高层住宅中的应用有着广阔的发展前景。

【参考文献】

[1]陈向上.短肢剪力墙抗震性能影响分析与设计[J].科技资讯，2009，（3）.

[2]张立力，张冰.短肢剪力墙结构设计问题探讨[J].吉林勘察设计，2008，（1）.