■黃新華 ■身份證號(hào)碼:362430198801106914，江西 南昌 330000

1 異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)概述

在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，因?yàn)槿藗儗?duì)建筑室內(nèi)的要求不斷提高，這就使得過(guò)去普通剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)存在著質(zhì)量隱患以及缺陷問(wèn)題，這為室內(nèi)空間系統(tǒng)全面的布置的進(jìn)一步發(fā)展提供了重要的依據(jù)與動(dòng)力。

1.1 異形柱

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對(duì)建筑產(chǎn)品的要求的也不斷提高，其已經(jīng)不再單單局限在滿(mǎn)足生存方面的需求，而且對(duì)住宅空間與平面功能的要求也不斷提高。所謂的異形柱指的是截面形狀是十字型、Z 型、T 型、L 型以及工字型的混凝土柱。在現(xiàn)代建筑工程施工中，異形柱的應(yīng)用較為普遍，同時(shí)也是人們?cè)谑┕み^(guò)程中比較常見(jiàn)的一種建筑結(jié)構(gòu)形式，其又可以稱(chēng)之為異型截面柱。在現(xiàn)代建筑工程之中，應(yīng)用異形柱是在使得結(jié)構(gòu)剛度與承載力基礎(chǔ)得以滿(mǎn)足的條件下，依照建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用功能來(lái)開(kāi)展系統(tǒng)布置的一種系統(tǒng)性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

1.2 短肢剪力墻

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也不斷提高，因此住宅質(zhì)量也應(yīng)該不斷的提高，這使得異形柱結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的變化，因?yàn)楫愋沃Y(jié)構(gòu)普遍具有露梁、露柱的問(wèn)題，因此引起了人們的重視。在當(dāng)前建筑項(xiàng)目之中，一般剪力墻結(jié)構(gòu)受到了人們的研究與重視，逐漸發(fā)展成了短肢剪力墻類(lèi)型的新型結(jié)構(gòu)方式與施工模式。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計(jì)工作者的不斷改進(jìn)與優(yōu)化條件下，不斷形成了一種以短肢剪力墻為代表的綜合性工作模式。在短肢剪力墻操作之中，怎樣應(yīng)用有效的方法去確保結(jié)構(gòu)的安全性是非常重要的，其也是當(dāng)前建筑工程施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2 異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容

異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括以下四個(gè)方面:

2.1 異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算

(1)異形柱的結(jié)構(gòu)形式。據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，建筑工程之中的異形柱結(jié)構(gòu)形式主要包括三種，分別是:異形柱框架核心結(jié)構(gòu)、異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)以及異形柱框架結(jié)構(gòu)，而且不同結(jié)構(gòu)形式其所對(duì)應(yīng)的施工與設(shè)計(jì)要求也是有所區(qū)別的，彼此間性能上也具有較大的區(qū)別，所以在實(shí)際工程應(yīng)用過(guò)程之中，為了使得異形柱結(jié)構(gòu)施工效率與質(zhì)量不斷提高，還應(yīng)該與工程實(shí)際相結(jié)合，科學(xué)合理的分析異形柱結(jié)構(gòu)，并且予以精密的計(jì)算，從而篩選出適當(dāng)?shù)漠愋沃Y(jié)構(gòu)形式。

(2)異形柱的力學(xué)特性。因?yàn)楫愋沃Y(jié)構(gòu)具有一定的特性，這就決定了其和矩形柱結(jié)構(gòu)具有不同的抗震性能以及受力性能。比如說(shuō):截面類(lèi)型不同的異形柱相應(yīng)的形心位置也有所不同，一般而言，L 型界面的形心位置位于截面外，T 型截面形心位置位于對(duì)稱(chēng)軸之上，而十字型界面形心位置位于對(duì)稱(chēng)軸交點(diǎn)之上。

(3)異形柱有關(guān)計(jì)算。在相同剛度的條件之下，較之于異形柱橫截面面積，傳統(tǒng)矩形柱的截面面積要大，所以在實(shí)際應(yīng)用時(shí)不可以直接把矩形柱計(jì)算的結(jié)果在異形柱中進(jìn)行套用，為了使得異形柱施工質(zhì)量與設(shè)計(jì)需求相符，一定要適當(dāng)?shù)姆糯笏?jì)算的數(shù)值之后才可以應(yīng)用。異形柱的位移與內(nèi)力計(jì)算法應(yīng)該盡可能反應(yīng)出結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際受力狀況，在進(jìn)行實(shí)際計(jì)算的時(shí)候應(yīng)該應(yīng)用彈性的方法。開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該優(yōu)先應(yīng)用在空間工作基礎(chǔ)上的三維結(jié)構(gòu)計(jì)算法，與此同時(shí)可以直接的應(yīng)用這種方法將梁柱的內(nèi)力給計(jì)算出來(lái)。除此之外，在部分建筑工程之中，異形柱結(jié)構(gòu)體系所需承擔(dān)的剪力較小，在一切情況下為了簡(jiǎn)化計(jì)算往往直接把異形柱結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的應(yīng)力給忽略掉。

2.2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)及其計(jì)算

所謂的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)就是指為了和現(xiàn)代建筑要求相適應(yīng)而形成的一種獨(dú)特的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求、配筋方式以及計(jì)算模型和普通的剪力墻結(jié)構(gòu)相同。在TBSA 以及TAT 之中，僅僅需要根據(jù)剪力墻進(jìn)行輸入變形，并且TBSA 與TAT 更加適宜用于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算之中。TBSA 與TAT 所應(yīng)用的計(jì)算模型都為薄壁桿件以及桿件模型，其柱與梁都是普通空間桿件，而且每一個(gè)端部都具有6 個(gè)自由度，而且墻通常被看作薄壁桿件，每一端部都有7 個(gè)自由度，因?yàn)閴卧瞧矫孀冃?，根?jù)矩陣位移的方法由單元?jiǎng)偠染仃噥?lái)構(gòu)件總剛度矩陣，將在樓板平面之中對(duì)所引入的剛度進(jìn)行假定，從而減少部分的未知量，為之后求解提供便利，其與各平面的布置更加使用，不但所設(shè)的未知量較少，而且具有較高的精度。但薄壁桿件模型于剪力墻的結(jié)構(gòu)布置較為復(fù)雜、抵寬的時(shí)候，也具有一定的不足，這主要是因?yàn)楸”跅U件這一理論并沒(méi)有對(duì)剪切變形影響予以考慮，在結(jié)構(gòu)布置較為復(fù)雜的時(shí)候變形不夠協(xié)調(diào)。但是短肢剪力墻因?yàn)橹潭陨磔^為細(xì)高，這就使得其和桿件性能更加接近，因此，應(yīng)用TBSA 與TAT 來(lái)對(duì)短肢剪力墻進(jìn)行計(jì)算可以較好的對(duì)結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行反應(yīng)，而且具有較高的精度。

對(duì)于具備轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)而言，通常僅僅是把部分剪力墻、核心筒、樓梯間以及電梯間落地?？蛑Ъ袅Φ氖芰γ嫱ǔＪ浅芰c(diǎn)進(jìn)行過(guò)渡的，因?yàn)楸”跅U件是點(diǎn)連接的，因此應(yīng)用薄壁桿件模型無(wú)法對(duì)力的正確傳遞以及位移的連續(xù)進(jìn)行較好的處理。所以，具備轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該優(yōu)先應(yīng)用墻元模型軟件開(kāi)展計(jì)算。除此之外，就整體內(nèi)力分布狀況而言，若對(duì)剪力墻予以適當(dāng)?shù)奶幚?，也能夠用TBSA 以及TAT 對(duì)結(jié)構(gòu)開(kāi)展整體計(jì)算。

2.3 異形柱的受力性能及其軸壓比控制

(1)異形柱的受力性能:①通常而言，異形柱沒(méi)有對(duì)稱(chēng)軸或者是具有一根到兩根對(duì)稱(chēng)軸;②異形柱的側(cè)向力通常是根據(jù)剛度進(jìn)行分配的，L 型柱與T 型柱在不同方向所分布剛度是有所區(qū)別的，這就致使了不同方向之上的柱所分得的地震作用也是有所區(qū)別的;③異形柱破壞形態(tài)通常有三種:剪壓破壞、小偏心破壞以及彎曲破壞等;④因?yàn)榇嬖诙嘀那闆r，異形柱的剪切中心與形心通常是不重合的，這就致使受力的時(shí)候在柱肢之中形成了剪應(yīng)力與翹曲應(yīng)力，并且出現(xiàn)了腹剪裂縫，致使異形柱具有明顯的脆性，較之于矩形柱延性較差，使得異形柱較之于一般矩形柱其變形能力下降;⑤在同樣條件之下界面類(lèi)型不同的異形柱也具有不同的性能，比如說(shuō):在材料強(qiáng)度、配筋率以及截面面積一樣的條件之下，T 型界面雙向壓彎構(gòu)件正截面承載力要超過(guò)矩形的與L 形的正截面承載力;⑥在壓力的作用之下短柱通常會(huì)產(chǎn)生脆性的剪切破壞情況，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程之中應(yīng)該盡可能避免短柱情況的出現(xiàn)。

(2)異形柱的最大軸壓比限制。對(duì)于異形柱結(jié)構(gòu)的延性而言，軸壓比具有非常重要的作用，異形柱的軸壓比限值和縱筋直徑、箍筋兼具以及抗震等級(jí)相關(guān)，較之于矩形柱，異形柱的延性較弱，但是其軸壓比限制較之于矩形柱要更為嚴(yán)格。

2.4 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置高度與框支柱

隨著城市化進(jìn)程的加快，建筑行業(yè)也取得了較快的發(fā)展，為了使得城市空間得以更好、更充分的利用，使得城市的空間壓力得以有效緩解，在現(xiàn)代高層建筑之中往往會(huì)修建一些地下室來(lái)當(dāng)做商業(yè)用房或地下停車(chē)場(chǎng)。但是一般來(lái)說(shuō)商業(yè)用房與地下停車(chē)場(chǎng)都需要較大的空間，因此就需要用到轉(zhuǎn)換層，來(lái)使得商業(yè)用房與停車(chē)場(chǎng)對(duì)空間的要求得以滿(mǎn)足。在現(xiàn)代高層建筑之中用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往僅僅把部分剪力墻落地，而將別的剪力墻進(jìn)行框支處理。有關(guān)調(diào)查資料表明，對(duì)轉(zhuǎn)換層下部的框支進(jìn)行科學(xué)有效的控制，可以使得轉(zhuǎn)換層附近內(nèi)力突變與層間位移角得以有效的減少。

3 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代建筑中異形柱和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，不但能夠使得建筑工程的性能與質(zhì)量得以顯著的提高，而且可以使得人們對(duì)建筑空間與平面的要求得以有效滿(mǎn)足，從而有效推動(dòng)建筑業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。在建筑工程實(shí)際施工中，設(shè)計(jì)工作者一定更要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)要求并根據(jù)建筑實(shí)際開(kāi)展科學(xué)設(shè)計(jì)，切實(shí)保證異形柱和短肢剪力墻的性能與質(zhì)量，從而使得建筑工程能夠滿(mǎn)足人們應(yīng)用的需求。

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