浅谈短肢剪力墙与异形柱结构的设计
异形柱结构和短肢剪力墙结构设计探讨
异形柱结构和短肢剪力墙结构设计探讨摘要：基于短肢剪力墙结构与异形柱框架结构工程实践基础上，论述两种结构形式的受力特点，并分析了各自的结构计算、构造等相关问题。
关键词：异形柱结构短肢剪力墙机构设计一、异型柱与短肢剪力墙结构的特点1.短肢剪力墙结构设计特点具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构称为短肢剪力墙结构。
短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5～8倍剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。
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。
2.异形柱结构设计特点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。
这种结构的特点是：①由于截面的这种特殊性，使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异；②对于长柱可以不考虑剪切变形的影响，控制轴压比较小时，受力明确，变形能力较好。
而对短柱，剪切变形占有相当比例，构件变形能力下降。
③异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；④特别是异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。
对短肢剪力墙与异形柱结构的分析计算
【 徐培福等．转换层设置高度对框支剪力墙结 ２ 】 构抗震性能的影响【 ．建筑结构． ０ ， （ ： — Ｊ 】 ２ ０ ０１３ ０ ３ ）８
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力墙间的连梁 ，不应在计算的总体信息中将连梁 目 前，异形柱结构设计还没有统一的国家规 的刚度大幅下调 ，使其设计内力降低 ， 应按普通 参 ０ 如曩 范，仅有两部地方性法规 ，即广东省标 准Ｄ Ｊ 框架梁要求，控制砼压区高度 ， Ｂ／ 其梁端 负弯矩钢 【 赵玉祥．钢筋混凝土高层建筑设计中若干问 １ 】
日 程桑 技
对短肢剪力墙与异形柱 结构的分析计算
林 山 汕头ห้องสมุดไป่ตู้升平建筑设计院
宅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结 构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严 格 限 定 与 分隔 已不 能 满足 人 们 对 住 宅 空间 的要 求。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结 构的优点，逐步发展形成 了能适应人们新的住宅 观念的高层住 宅结构型 式，即 “ 短肢 剪力墙 结 构”和 “ 异形柱框架结构”型式。这两种新的结 构 由于在很 大程度 上 克服 了普 通框 架 与普通 剪 力 墙结构的缺点，受到 了建筑师的肯定，更得到 了 住户与房开商的欢迎。本文旨在对异形柱与短肢 剪力墙结构设计中的相关问题进行分析。
正确掌握计算机分析方法和截面配筋 ， 剪 ，框——筒结构中，对６ 度及其以下烈度区的 ０ ； ｛ 随着 擒曝ｌ 人们对住宅，特别是高层住 构形式 ，
其结构才能有可靠的安全保证。 Ｉ Ⅱ 、 类场地 ，框架柱 只承担水平风载的－４ ，
二 异形柱结构型式的设计
部分，如按一般偏压柱计算 ， 误差较小。此时异
浅析短肢剪力墙结构设计与异形柱在建筑工程中的应用
源形成 了一种难 以调解 的矛盾 ， 为了缓 解这一现 状 ， 人们对 于城 市建筑 内部 的空 间利 用率提 出了更高 的要 求 。 如 何在 有限 的建 筑室 内空 间增 大建 筑的可利 用空 间成 为了 人们最为 关注的 问题 。 建筑设 计人 员在原 有 的框 架一 剪力墙结 构的基 础上 ， 对建 筑结 构的设 计形 式进行 了改进 ， 形 成了两种新 的建筑结 构形式 ， 即异形 柱框架 结构和短 肢 剪力墙结 构。 这 两种结 构 设计相较 于原来 的框架一 剪力墙 结构来讲 ， 最大 的优 点就是 满 足了人们对 建筑 内部大开 间的需 求 ， 使建筑 室 内平 面布置更加 灵活 ， 极 大 的增加 了建 筑 内部的 有效 利用 空 间， 成为 当前住 宅建 筑及 小高 层建 筑结 构设 计中最受欢 迎的建筑 结构设 计方式 。 短 肢 剪 力墙 结构 与 异形 柱 结 构 的简 要介 绍 １ 、 短肢剪 力墙 结构 短 肢剪力墙结 构是 指墙肢 的长度 为厚度的５ — ８ 倍 剪力墙结 构 ， 常用 的有 “ Ｔ ” 字 型、“ ｒ 型、“ 十” 字 型、“ Ｚ ” 字型 、 折 线型、“ 一” 字 型。 对 短 肢剪力墙 结构 的设 计计算 ， 因其是 剪力墙大开 Ｉ Ｚ ｌ 而成 ， 所 以基本上与 普 通剪力墙结 构分析 相同 ， 可采用 三维杆 一 系簿壁柱空 间分析方法或 空 间杆一 墙组 元分析方法 ， 其 中空 间杆墙组 元分析方法计 算模 型更符合实 际情况 ， 精 度较高 。 ２ 异 形柱结构 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 “ ｒ 型、“ Ｔ” 型、“ 十” 字型 。 异形 柱 的双 向偏 压正截面 承载 力随荷 载（ 作用） 方 向不 同而有 较大 差异。 在Ｌ 形、 Ｔ 形 和十字形三种 异形柱 中， 以Ｌ 形 柱的差 异最 为显著。 当异形 柱结 构中混 合使 用等肢 异 形柱与不等肢 异形 柱时， 则差 异情况更为 错综复 杂， 成为 异形柱 结构 地 震作用 计算中不容忽视的 问题 。 所以对异形柱 结构应采 用三维空 间分 析
浅析异形柱与短肢剪力墙结构设计
浅析异形柱与短肢剪力墙结构设计一、前言随着我国经济水平的提高，对于建筑的质量提出了新的要求，就目前现代的高层建筑而言，建筑的平面布置和竖向布置都是设计过程中的重要部分，而异形柱结构和短肢剪力墙结构作为建筑结构的两种基本的结构形式出现在现代建筑结构中。
而异形柱结构和短肢剪力墙结构在设计中也有其自身的问题，随着我国建筑业的发展，异形柱结构和剪力墙的结构设计也有了长远进步，但是目前依然存在着许多问题，因此有必要对异形柱和短肢剪力墙的结构设计中的注意事项进行分析，并进行改善，促进建筑行业更好的发展。
二、异形柱和短肢剪力墙结构设计的现状现代建筑特别是住宅建筑对于空间的要求是比较高，平面房间的布置比较灵活，而在室内的墙面中基本上都要求不出现明显的梁柱。
异形柱结构和短肢剪力墙结构刚好能满足建筑的这种需求，因此异形柱结构与短肢剪力墙结构对于现代建筑的结构，特别是住宅建筑具有非常重要的意义。
异形柱结构作为建筑结构体系的重要组成部分，优点是在结构的平面布置中建筑空间内不会出现柱角，能够保持现代建筑室内的美观。
短肢剪力墙体系仍属于传统的剪力墙结构，而这种结构主要的特点是墙肢比较短，符合现代建筑中高层建筑的结构特点。
目前，我国对于异形柱以及短肢剪力墙在施工过程中的相关规范还没有进行明确的规定。
三、异形柱设计常见问题和解决方案异形柱是异异形截面柱的简称，在建筑满足刚度以及承载力的要求的前提下，设计出具有不同几何界截面形状的柱子。
异形柱框架结构是指全部或部分柱截面为L形、T形、十字形，截面高与肢厚之比小于或等于4的框架结构。
异形柱框架结构在结构设计过程中遇到的常见问题和解决事项：1、结构计算方面传统的框架结构的设计主要是侧重单偏压的计算，但是在异形柱的结构设计中，这样的设计无疑是不使用的，一般只能采用双偏压的计算方式。
除此之外，在结构设计的过程中还需要考抗震因素。
按照国家的相关规定，当建筑的楼层的承载力出现变换，地震剪力应该按照1.15倍进行计算，由于异形柱在厚度以及抗震性上较差，基本上使用的是1.2倍系数，设计者需要对这方面进行注意。
异型柱、短肢剪力墙结构的设计
异型柱、短肢剪力墙结构的设计建设行业专版施工技术异型柱,短肢剪力墙结构的设计异型柱,短肢剪力墙结构由于其在建筑使用方面的诸多优点,已在工程中普遍使用.但就结构设计来讲,由于研究不够充分,标准和规定也存在诸多争议,设计中存在一定的混乱.为此,本文根据自己的设计经验对这两种结构的受力特点,结构分析及构造要求进行阐述.一,异形柱结构1.异形柱结构定义所谓异形柱是相对于矩形柱而言的,规定柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4范围的类似剪力墙的结构.常用的有"T"字型,"L"型,"十"宇型等.2.异形柱结构特点相对于矩形柱而言,异形柱墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异:②对于长异形柱(H/h>4),控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好.而对短柱(H/h<4),构件变形能力下降.⑨异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核,biIl凝土协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心混凝土处于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显;④异形柱存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差.3,异形柱结构的计算由于异形柱截面不对称,在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视.因此,对异形柱结构应按空间体系考虑,宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析. 另外一种计算方法就是将异型柱按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析.当刚度相等时,矩形柱比异形柱的截面面积大.一般比值(A矩/A异)约在1.20-1.50之间.因此用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱,建议用比值(A矩/A异)对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱.异形柱的截面设计可根据算得的内力,采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算.4.异形柱的受力性能及其轴压比控制广东《规程》按建筑抗震设计规范(GBJ11—89)中所规定的柱子轴压比降低OO5取用(按截面的实际面积计算);天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比,箍筋直径及抗震等级共同确定,其要求比广东《规程》严格.异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件,柱肢截面的肢厚比(即肢长/肢宽)不大于4. 《高规》(JGJ3—91)第5.34条规定,"抗震设计时,小墙肢的截面高度不宜小于3bw","一,二级剪力墙的小墙肢,其轴压比不宜大于O.6".根据上述分析,对于异形柱框架结构.L形截面柱的轴压比不应超过O6 (按截面的实际面积计算,下同),T形截面柱的的轴压比不应超过O.65,十字形截面柱的轴压比不应超过O.8.但对于转换层下的支承柱,其轴压比仍不应超过O.6O.5.异形柱结构配筋构造由于异形柱不仅受轴向力作用,而且受一定的弯矩,表现出一定的矩形柱的受口李艳春赵群昌l业界力特性,因此主受力钢筋应配在异形柱的角害B.二,短肢剪力墙结构1.短肢剪力墙的定义现行《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)的定义是:短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比(肢高厚比)为5到8的剪力墙.2.短肢剪力墙的优点与普通的剪力墙相比,短肢剪力墙门窗洞口更大,可以较好地满足住宅建筑的采光与通风要求,增加使用面积,布置灵活.这种结构体系通常都是利用中部的竖向交通区设置较多的剪力墙,组成一个较为完整的或基本完整的筒体.也可以将由竖向交通区所构成的混凝土筒设置在结构外边,而靠中间的楼梯间可用混凝土剪力墙构成一个相对完整的半开放的简体. 这一部分的结构布置与建筑平面的划分较容易达成一致,易于实现.3.短肢剪力墙结构及其计算短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构.其计算模型, 配筋方式和构造要求与普通剪力墙结构类似.在TAT,TBSA中可按剪力墙输入. TAT,TBSA所用的计算模型都是杆件,薄壁杆件模型,其中梁,柱为普通空间杆件, 每端有6个自由度,墙视为薄壁杆件,每端有7个自由度(多一个截面翘曲角,即扭转角沿纵轴的导数),考虑了墙单元非平面变形的影Ⅱ向.但是,薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽,结构布置复杂(如有转换层)时,存在较多的问题,如:薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响,当结构布置复杂时广东科技20065总第153期业界It设恬业专版施工技术变形不协调:墙肢间的不同受力仅采用截面翘曲角反映,计算的精度难以保证.现在逐渐的被墙元模型取代.如ETABS, SE,TUS等4.短肢剪力墙配筋构造短肢剪力墙介于异形柱与普通剪力墙之间,以轴向力为主,弯矩为辅.从柱子来讲其主受力钢筋应安排在柱的角部,从剪力墙来说,也应加强边缘构件的配筋. 但如按剪力墙的边缘构配筋方法,由于短肢剪力墙墙肢短,可能会出现全截面均配钢筋,这对短肢剪力墙的受力并不是最佳,因此建议墙肢角部筋配在0.2L(L为墙肢长)墙肢范围内.三,关于异形柱,短肢剪力墙结构设计的思考1.异形柱,短肢剪力墙及普通剪力墙抗震能力分析笔者认为结构地震设计的核心有三点:一是结构变形的控制:二是变形能力的加强;三是次要构件允许先破坏.(1)在小,中地震的作用下,结构部产生的变形控制在一定的范围内,结构的变形小,也即结构的受力小,从而保证结构不破坏或少破坏:(2)保证结构的变形能力.变形能有两种作用,一是吸收地震能量,使大的地震能量不产生继续的累积,二是保证大震不倒塌的关键.从定性的角度来讲,在轴压比相当的情况下,异形柱的变形能力一定要比普通剪力墙结构强得多,因为从形状上看,普通剪力墙就是一个肢更长的异形柱,比异形柱更异型的柱.只要对异形柱的轴压比,配筋和位移加以适当的约束,即达到与普通剪力墙相当的程度,那么异形柱的抗震性能应优于普通剪力墙结构.从构件的直观感觉来讲,异形柱,短肢剪力墙和普通剪力属于同意性质的构件,短肢剪力墙比异形柱的墙肢更长,而普通剪力比短肢剪力墙的肢更长.从异形柱,短肢剪力墙到普通剪力墙结构墙肢是逐渐变化的,是一个连续的过程,结构的受力不会产生突变.目前,在抗震设防烈度为7度及其以厂乐科技20065总第153期下的地区适用范围大至如下:(1)异形柱框架结构可用在七层以下的住宅中(2)短肢剪力墙结构适用于七层～二十层左右的住宅,尤其是十一,十二层小高层住宅.(3)剪力墙结构体系是传统高层住宅中常用的结构体系,一般用于十八层以上的住宅建筑不同的结构构件应用于不同的结构高度,这是自然形成的.如异形柱不会用于高层结构一样,但不同构件的名称定义却是认为划分的.笔者认为在异形柱控制了轴压比以后,虽然三者受力有其各自的特点,但三者有很多的共性,三者应为为同一性质的构件,仅存在构件尺寸的差别,并无质的分别.墙提高一级,相应的暗柱构造配筋率增大一倍:(2)为了满足长墙承担的倾覆弯矩大于50%要求,短肢墙的数量大大减少, 其最终的结构形式倒像是一般剪力墙结构中设置了部分的短墙肢.因此,与其作二级抗震的短肢墙,还不如做三级抗震的一般剪力墙,两者墙肢的长度也就20~30CM的差距.这对于建筑的经济,IWzgn结构技术的提高都是无益的.另外,规范要求异型柱肢不能太长(控制短柱),而对短肢剪力墙则要求肢不能太短,也是一对难以解释的矛盾要求.笔者认为在限制了异形柱的轴压比的情况下,异形柱可看作超短肢剪力墙,在异形柱结构中可以有短肢剪力墙出现,表1异形柱,短肢剪力墙和普通剪力墙受力比较抗震短肢抗震普通抗震类型异形柱能力剪力墙能力剪力墙能力轴压比相当相当相当相当相当相当弯矩大小由由小大变形能力大大由由小小从表1可以看出,异形柱,短肢剪力墙到普通剪力墙结构墙肢是逐渐变化的,是一个连续的过程.结构的受力不会产生突变,人为的割裂也许是个错误.2.目前设计中的矛盾与困惑目前,国家规范对于异形柱结构没有相应的规定,有的地方规范要求异形柱结构只能用在七层及七层以下的住宅中,在设计中设计人员为了满足这条要求,有时就要增加整层的混凝土等级或增加柱根数,造成比必要的浪费."高规"短肢墙的抗震等级比一般剪力墙提高一级,并且短肢墙配筋也比一般剪力墙提高很多.按照新"高规"的要求,目前12层左右的结构做短肢墙已经没有经济性可言了,理由如下(1)短肢墙的抗震等级比一般剪力就象短肢剪力墙中可以出现普通剪力墙结构墙一样,不同的构件可按不同的计算模型和构造要求.而对于短肢剪力墙也没有必要做过严的要求的必要.但是,许多高层住宅结构由于开洞过大,使得剪力墙墙肢过短,连梁高度过大, 剪力墙实际上被设计成了扁柱,给结构的安全性,经济性造成了不利影响.对短肢剪力墙截面形状的限制可能更有利于结构的受力及抗震性能.■(作者单位:李艳春,深圳市同济人建筑设计有限公司;赵群昌,深圳市市政工程设计院)。
浅谈异形柱与短肢剪力墙的结构设计
中圈高新技术企业
Ｃｈｎ － ｅ ｈＥｎｅｐｒｓｓ ｉ ａＨｉＴ ｃ ｔｒ ｉ ｅ
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浅谈 异形柱与短肢剪力墙 的结构设计
董 伟
ｆ 新余市建筑设计 院 ， 江西 新余 ３ ８ ０ ３ ０ ０）
摘 要 ： 形柱结构 型式有异形 柱框 架结 构、 形柱框 架一剪 力墙 结构 和异形柱框 架 一核心 筒结 构。文章 旨 异 异 在对 异形
柱与短肢剪力墙结构设计进行探讨， 供结构设计人员参考。 关 键词 ： 柱 ； 异形 短肢剪 力墙 ； 结构设计
作 为异形 柱延性 的保证措施 ， 必须严 格控制轴压 比， 同时
避免高 长比小 于 ４（ 柱 ） 短 。异形柱是从 短肢 剪力 墙向矩形 柱
梁柱 节点均无 明显裂缝 ， 异形柱长 细 比较大 ， 回曲线 比较丰 滞 过 渡的一种 构件 ， 短肢 截 面的肢 厚 比（ 即肢 长 ／ 肢宽 ） 不大 于 满， 具有 较好 的变形能 力和层 间变形 能力 。由于异形柱 截面 ４《 。 高规 》 ＪＪ— １ 第 ５ ．条 ，抗 震设计 时 ， 肢 的截 （Ｇ３９ ） ．４ “ ３ 小墙 不 对称 ， 在水平力 作用 下产生 的双 向偏 心受压 给承载力 带来 面 高度 不宜 小于 ３ ｗ ， 一 、 级剪力 墙 的小墙肢 ， 轴压 比 ｂ” “ 二 其 的影 响不容 忽视 。因此 ， 对异形柱结构按 空间体系考虑 ， 宜优 不宜大于 ０６ 。根据 上述 分析 ， ．” 建议在 ６度设 防区， 对于异形 先采用具有 异形柱单元 的计算 程序进行 内力与位移 分析 。因 柱框架 结构 ， Ｌ形 截面柱 的轴压 比不应 超过 ０６ Ｔ形 截面柱 ．， 异形 柱和剪 力墙受力 不 同 ， 以计 算时不 应将异 形柱按 剪力 所 不应超 过 ０６ ， ． 十字形截 面柱 不应超 过 ０８ 对 于异形柱框 架 ５ ．； 墙建模计算 。 剪力墙（ 或核 心筒 ） 结构 ， 由于框架是第二道抗震 防线 ， 以 所 当采用 不具有 异形柱单 元的空 间分析程序（ Ｔ Ｓ 计 如 Ｂ Ａ） 框架柱的轴压 比限值可放宽到 ０ ５Ｌ形 ） ． （ 形 ） ． （ ．（ ６ 、７ Ｔ 、９ ＋ Ｏ０ ００ 算异形柱结构时 ， 可按薄壁杆件模型进行 内力 分析 。 字形 ） ， 但对于转换层下 的支承柱 ， 其轴压 比仍不应超过 Ｏ ０ ．。 ６ 对异形 柱框架 结构 ， 一般 宜按 刚度 等效 折算成 普通框架 进 行 内力与位移 分析 。当刚度相 等时 ， 矩形 柱 比异形 柱 的截 二、 短肢 剪力墙 结构设计
浅析短肢剪力墙结构及异形柱结构的设计
黧塑：曼凰．浅析短肢剪力墙结构及异形柱结构的设计吴湛字(湛江市规划勘测设计院，广东湛江524000)腩要)随着经济的快速发展，人们聍住宅平与空间的要求也越来越高。
短技肢剪力墙及异形拄结构解决了普通剪力墙结构在建筑平面划分上的钝最。
本文时短脏剪力墙结构设计中常遇到的几个问题进行论述，并提出所要注意事项。
哄键词建筑工程；剪力墙；结构设计1异形柱与短肢剪力墙结构体系的特点1)结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本不与建筑使用功能发生矛盾。
墙的数量通过结构计算可多可少，肢可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度中心的位置。
2)能灵活布置，可调整性大，可选择的方案较多，较易处理支承楼盖的要求，得出合理的结构方案。
3)连接各墙的梁，亦随墙肢位置而位于间隔墙的竖平面内，基本属于隐蔽型的。
2异形柱结构型式与计算异形柱结构自身的特点决定了其受力性能，抗震性能与矩形柱结构不同。
由于异形柱截面不对称，在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。
因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。
1}对异形柱框架结构，一般宜按剐度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。
当刚度相等时，矩形柱比异形柱的截面面积大。
一般，比值(A B，如)约在1。
10～130之间。
因此，用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱，建议用比值(A6／A9)对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。
2)对有剪力墙(或核心筒)的异形柱结构，由于异形柱分担的水平剪力很小，由此产生的翘曲应力基本可以忽略，为简化计算，可按面积等效或刚度等效折算成普通框架一剪力墙(或核心筒)结构进行内力与位移分析。
按面积等效更能反映异形柱轴压比的情况，且面积等效计算更为简便。
但应注意，按面积等效计算时，须同时满足下面两式；A矩，A异；口b={Ix异，l y异)1／2式中：如，A矩、A异一分别为矩形柱和异形柱的截面面积；b、h一分别为矩形截面的宽和高；k、l y一分别为异形柱截面×、Y向的主形，洲剧生矩j一般按面积等效计算时，矩形柱的惯性矩比异形柱的小。
异形柱结构与短肢剪力墙结构受力分析与设计探讨
ｔ ｎ、 ｒ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ａ ｄ ｔ ｅ ｒｃ ｌ ｕ ａｉ ｎ ｓ ｆ ａ ｅ ． Ｍｏ ｅ ｖ ｒ ｔ ｉ ａ ｔ ｌ ｉｈ ｉｈ ｓ ｓ ｍｅｈ ｎ ｈ ｎ ｗ ｉ ｆ ｃ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｃ ｎ ｈ ｉ ａｃ ｌｔ ｏ ｔ ｒ ｓ ｏ ｏ ｔ ｏ ｗ ｒ ｏ ｅ ， ｈ ｓ ｒ ｃ ｅ ｈ ｇ ｌ ｔ ｏ ｔ ｉ ｇ ｗ ｅ ｅ ｉ ｇ
ｆ异形柱不 同于矩形柱 ， ４ ） 它存 在 着 单 纯 翼 缘 柱 肢 受 压 的 情 况 ，其 延 性 更 差 。 由 国 内外 大 量 的 试 验 资 料 和理 论 分 析 ， 形 柱 破 坏 形 态 多 样 ， 力 性 能 复 杂 ， 在 设 计 中必 须 异 受 故
通 过 可靠 的计 算 和 必 要 的 构造 措 施 来 保 证 其 强度 和延 性 。
１ ． 异形 柱 结 构 设 计 中存 在 的问 题 ２
在 进 行 异 形 柱结 构设 计 时 ， 除满 足 《 高层 建 筑 混 凝 土 结 构技术规程》 中对 结 构 布 置 要求 外 ， 还应 注 意几 个 方 面 的问
题：
《 高层 建 筑 混 凝 土 结 构 技 术 规 程 》 Ｊ Ｊ — ０ ２ｔ 定 ， （Ｇ ３ ２ ０ ）１ 规 异 形 柱 结 构 是 指 柱 肢 的 截 面 高 度 与 柱 肢 宽 度 增 加 以及 人 们 对 建 筑 平 面 和 空 间 的要 求 越来 越 高 ．普 通 的框 架结 构 和 剪 力 墙 结 构 已 不 能 满 足 人 们 对建 筑 高 度 和 空 间 的 要求 。于 是 在 原有 剪 力 墙 结 构 的 基础 上并 结 合 框 架 结 构 的优 点 ，逐 步 发 展形 成 了新 的 高 层 结 构形 式 ， 即异 形 柱 框 架 结 构 和短 肢 剪 力 墙 结 构 形式 。 这 两 种新 的结 构 形 式 由 于 在很 大程 度 上 克 服 了普 通 框 架 与 普 通 剪力 墙 结 构 的 缺 点 ， 到 了 建筑 师 的肯 定 ， 得 到 了用 户 受 更 与 房地 产 开 发 商 的 欢迎 。 此 ， 文 对 这 两 种新 的高 层 结 构 为 本
异形柱与短肢剪力墙结构设计
要 求 都严 于普 通柱 。框 支 剪力墙 结 构 当转 换 层位 置较 高 时 ， 定 义框 支 柱 ， 及 到安 全 如何 涉 与经 济 的 问题 。 据圣 维南 原理 ， 处理 的 根 局部 影 响 只限于局 部 范 同 ，所 以当转换 层 位置 较 高 （ 高位 转换 ） ， 转换 层 附 近 楼层 的 内 如 时 除 力 较复杂 外 ， 面的结 构 受到 的影 响很 小 ， 下 应 与普 通框 架结 构基 本 一样 ，不 必按 框 支柱 处 理。 文献 ｌ ｔ 了两个 ２ 层 的结 构 ， 为 内筒 引‘ ｉ算 ８ 一 外框 架结 构 ， 为 内筒 外框 支 结构 ， 换层 设 一 转 在 １ 层 。计算 结 果表 明 ， ８ 转换 层 下二 层 的 内 力影 响 很大 ， ｉ层 的 内力误 羞最 大为 １％ ， 下 ５ 下 五 层 的 内力 已 比较 接 近 （ 大 误 差 小 于 最 １％ ） ０ ， 层 的 内力 已基 本 一样 （ 大误 差小 下八 最
２ Ｑ Ｑ！ Ｑ：
建 筑 技 术
Ｃ ｉａ Ｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ ｈ ｎ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄＰ ｏ ｕ ｔ
异形 柱 与短 肢剪 力墙 结构 设 计
王 芳 芳
（ 皇岛庄典装饰 工程有 限公 司， 秦 河北 秦皇 岛 ０ ６ ０ ） ６０ ０
控 制 转换 层 下 部 “ 支 ” 构 的等 效 刚 度 （ 框 结 即 考 虑 弯 曲剪 切 和 轴 向变 形 的 综 合 刚 度 ）使 ， Ｅ Ｊ 与 ＥＪ 接 近 。 ｇ 为 剪力 墙结 构 的等效 ｇｇ ｃｃ ＥＪ ｇ 刚度， 剪力墙 结构 高度 取 框 支层 的 总高度 ， 其 平 面和 层 高 与 转 换 层 上 部 的 剪 力 墙 结 构 相 同 ；ｃｃ 转换 层 下 部 “ 支 ” 构 的 等效 刚 ＥＪ为 榧 结 度。 研究 表 明 ，控 制转换 层下 部 ‘ 支 ’ 构 “ 框 结 的等效 刚 度对 于减 少转换 层 附近 的层 问位 移 角 和 内 力 突 变 是 十 分 必 要 的 ，效 果 也 很 显 著 。” 规范 对框 支柱 的 内力 、 压 比 、 轴 配筋 等 的 的 暗柱 配筋 ，严 格 控制 墙 肢截 面的轴 压 比不 超过 ０ ， ． 以提 高墙 肢 的承 载力 和 延 性 ； 层 ６ 高 结 构 中连 梁是 一个 耗 能构 件 ，连梁 的剪切 破 坏 会使 结 构 的延性 降 低 ， 抗震 不 利 ， 对 设计 时
浅谈异形柱与短肢剪力墙结构设计
浅谈异形柱与短肢剪力墙结构设计摘要：随着人们生活水平的提高，人们对住宅建筑的要求越来越高，要满足这样的高标准，住宅的建设就不能仅仅局限于原来的方体结构，为了达到美观大方的效果，住宅建设中出现了柱楞，露梁等，异性柱和短肢墙结构能更好的解决这些问题。
所以得到了广泛的应用。
本文对异形柱和短肢墙在结构设计中存在的一些问题进行了探讨。
关键词：异形柱、短肢剪力墙、设计、受力一、异形柱的结构设计异形柱的截面不是采用以前惯用的矩形柱，而是由多个小墙肢组合的截面柱子，是由剪力墙变化而来。
柱肢截面的各个墙肢的高厚比不大于4，常用的有T形、十形和L形，也有一部分建筑采用Z形。
柱肢的宽度通常与墙体的厚度相同·，一般是200～250mm，最多不能不大于300mm。
肢长比较长，《规程》中规定不能小于500mm，通常为600～800。
此外，不等肢异形柱的肢高比通常不超过1.6，各肢的截面厚度差不能过大。
虽然异形柱是由剪力墙变化而来，但是因为柱截面的特殊性，异形柱的受力特点既和剪力墙的结构不同，也和普通框架区别很大，它具有自己的独特的风格。
通过国内外大量的理论分析和试验资料证明，异形柱的破坏形态变现为：小偏压破坏、弯曲破坏、剪压破坏等，影响破坏形态的主要因素有：轴压比、剪跨比、荷载角、配箍率等。
1、受力特点分析（1）、整体计算分析异性柱的特殊结构对整个结构的抗侧力刚度的影响很大，总的来说和相同布置的同一个截面的矩形柱结构相比较，异形柱结构的整体性能要好一些，刚度也相对增强；但是从单结构形式来看，异形柱结构的刚度值在普通框架和剪力墙之间。
根据规范的要求，对于普通的矩形柱结构，如果没有斜向抗侧力的构件时，结构设计的地震作用力方向通常为工程的横纵轴方向，也就是0度和90度方向，通过这个来求出在地震的作用下的结构内力，正截面的两个方向的承载力分别按照单偏压来计算配筋，基本上能够包括地震作用沿各个方向的情况。
但是对于异形柱，因为截面惯性在不同的方向差别很大，在地震作用下柱体受力的最不利的方向不一定是90度或者0度，这样沿这两个方向计算的配筋就不能完全包括地震作用沿别的方向的情况，特别是在高强度地区。
小议建筑短肢剪力墙与异形柱结构的设计分析
贾春伟 － 艾冬娜 ：
科
小议建筑短肢剪力墙与异形柱结构的设计分析
（、 １肇源县第二建筑工程有限责任公司， 黑龙江 肇源 １１０ ２ 黑 龙 江省 广 大 建 筑安 装 工程 公 司 ， 龙 江 大 庆 １３０ ） ５３０ 、 黑 ６ ０ ０
摘 要： 现代住宅建筑要求大开间， 面及房 间布置灵活、 平 方便 ， 内不出现柱楞、 室 不露梁等。 前 ， 国家规 范或规程 中尚未给出有 关异形柱 目 现行 与短肢剪力墙结构设计的条款 ， 因此 ， 结构设计人 员在设计 中常会遇到 一些规 范或规程 尚未论及的 问题 ， 需要设计人 员积 累经验 ， 利用正确的概 念 进行设计。 旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的相关 问题进行分析， 如计算方法、 异形柱受力性能及其轴压比控制、 短肢剪力墙结构 中转换层 的设置 高 度及框 支柱等进行探 讨， 并提 出建议 ， 结构设计人 员参考。 供 关键词： 异形柱 ； 短肢剪力墙 ； 结构设计
随着人们对住 宅 ，特 别是高层 住宅平 面 有异形柱 单元 的计算 程序进行 内力 与位移 分 差较小 。此时异形柱可用等刚度等面积代换成 与空间的要求越来越高 ， 原来普通框架结构 的 析。因异形柱和剪力墙受力不 同，所以计算 时 矩形柱后 由程序进行整体分析 。而在水平力较 露梁露柱 、普通剪力墙结构对建筑空间的严格 不应将异形柱按剪力墙建模计算 。 大， 且水平力作用在非 主轴方 向，则翘曲应力 限定与分 隔已不 能满 足人 们对 住宅空 间的要 按 《 高层建筑 结构设 计与施工 规范》 进 不容忽视 ，按平截面假定误差较大 ，则应对 异 求。于是在原有剪力墙 的基础上 ，吸收了框架 行截面与构造设计，相对于异形柱结构 ， 短肢 形 柱框架结构进行有 限元分析 ，决定内力和配 结构 的优点 ，逐步发展形成 了能适应人们新 的 剪力墙结构的理论与实践较为成熟 ， 但这种结 筋 位置及 大小 。在 进行 内力计 算和配 筋计算 住宅观念的高层住宅结构形式 ，即 “ 短肢剪力 构在结构设计中仍然有需要引起重视 的方面 。 时 ， 宜选 用带有异形柱计算功 能的计算软 件。 墙结构 ”和 “ 异形柱框架结构”形式 。这两种 ２ 由于短肢剪力墙 结构相对于普通剪力 现在有一些软件没有异形柱截面形式 ，如要用 ． １ 新 的结构由于在很大程度上克服了普通框架与 墙结构其抗侧刚度相对较小 ，设计 时宜布置适 它进行计算 ， 要先进行等刚度等面积换算成矩 普 通剪力墙结 构的 缺点 ，受 到 了建筑师 的肯 当数量的长墙或利用 电梯 、楼梯间形成刚度较 形柱 ，进行整体分析 ，得到双向内力后再进行 定 ，更得到了住户与房开商的欢迎 。 大的内简 ，以避免设防烈度下结构产生大的变 异形柱的截面设计 ，其工作量相当大，且截面 １短肢剪 力墙结 构与异形 柱结构 的简要 形 ，同时也形成两道抗震设防 ； 设计的可靠性不高 。 介绍 ２ 短肢剪力墙结构 的抗震 薄弱部位是建 ． ２ ３２ ．轴压 比控制 １１ ．短肢剪力墙结构 筑平面外边缘 的角部处的墙肢 ，当有扭转效应 对框架结 构 、框一剪 结构 、柱的延 性对 短 肢剪力墙结 构是指 墙肢 的长度为厚度 时 ，会加剧 已有 的翘曲变形 ，使其墙肢首先开 于耗散地 震能量 、防止框架的倒 塌，起着十分 的 ５ ８倍剪力 墙结构 ，常用 的有 “ ”字型 、 裂 ，应加强其抗震构造措施 ，如减小轴压 比、 重要的作用 ，且轴压 比又是影 响砼柱延性的一 — Ｔ “ ”型 、 “ Ｌ 十”字型 、 “ ”字 型 、折 线型 、 增 大纵筋和箍筋的配筋率 ； ｚ 个关键指标 。 ”字 型 。 ２ ． ３高层 短肢 剪力 墙结 构 在水 平力 作用 在 高轴压 比情况下 ，增加 箍筋用量 对提 对短 肢剪力墙 结构 的设计计算 ，因其是 下 ，显现整体弯曲变形为主 ，底部外围小墙肢 高柱的延性作用已很小 ，因而轴压 比大小的控 剪力墙大开 口而成 ，所 以基本上与普通剪力墙 承受较大的竖向荷载和扭转剪力 ，由一些模 型 制对 柱的延性影响至关 重要 ，特别是异形柱结 结构分析相同 ，可采用三维杆一系簿壁柱空间 试验反映出外周边墙肢开裂 ，因而对外周边墙 构剪 力中心与截面形心不重合 ，剪应力使砼柱 分析方法或空间杆一墙组元分析方法，其 中空 肢应加大厚度和配筋量 ，加强小墙肢的延性抗 肢先 于普通矩形压剪构 件出现裂缝 ，产生腹剪 间杆—墙组元分析方法计算模型更符合实 际情 震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接 ，避 破坏 ，加上异形柱多属短柱 ，这些导致异形柱 况 ，精度较高。虽然三维杆系—簿壁柱空 间分 免形成孤立的 “ ”字形墙肢 ； 一 脆 性明显 ，使异形柱 的延性普 遍低于矩形 柱． 析程序使用较早 、应用较广 ， 但对墙肢较长的 ２ 各墙 肢分布要尽 量均匀 ，使其刚度 中 因而对异形柱的轴压 比要严格控制。 ． ４ 短肢剪力墙 ， 应该用空间杆一墙组元程序进行 心与建筑 物的形心尽量接近 ， 必要 时用长肢墙 ４短 肢剪力墙 结构 的抗 震薄 弱环节及概 校核 。 来调整刚度 中心 ； 念设计 １ ． ２异形柱结构 ２ ． ５高层结构 中的连 梁是一个 耗能构 件 ， 建筑 平面外边缘 及角 点处 的墙肢 、底部 异 形柱结 构是指柱肢 的截 面高度与柱肢 在短肢剪力墙结构 中，墙肢刚度相对减小 。连 外 围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构 的抗 宽度的比值在 ２ ，相对于正方形与矩形 柱而 接各墙肢 间的梁 已类似普通框架梁 。而不同于 震薄弱环节。当有扭转效应 ，建筑平面外边缘 言是 异形 的柱子。它包括异形柱框架和异形柱 般剪力墙 间的连梁 ，不应 在计算 的总体信息 及角点处 的墙肢会 首先开裂 ；在 地震作用下 ， 框架 剪力 墙 ，常用 的有 “ ” 型 、 “’ 、 中将连梁 的刚度 大幅 下调 ，使其设 计 内力 降 高层短肢剪 力墙 结构将 以整体弯 曲变形为主 ， Ｌ ， ｌ ． ’型 “ ”字 型 。 十 低 ，应按普通框架梁要求 ，控制砼压 区高度 ， 底部外围的小墙肢 ，截面面积小且承受较大 的 目前 ，异形 柱结 构设计 还没有 统一 的国 其 梁端负弯矩钢 筋可 由塑性 调幅 ７ ％～ ０ 来 竖向荷载 ， ０ ８％ 破坏严重 ，尤其 “ 一”字形小墙肢 家规范 ，仅有两部地方性法规 ，即广东省标准 解决 ，按强剪弱弯、强柱弱梁的延性要求进行 破坏最严重 ；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢 ＤＢ／１ — ５ ９ Ｊ ５ １— ５和天津市标准 ＤＢ ９ １ — ８可 计算 。 Ｔ ２— ６９ 刚度相 对减小 ，使连 粱受 剪破坏 的可 能性增 供参考。 ３短肢剪力墙结构及其计算 加。因此 ，在短肢剪力墙结构设计 中，对这些 总之 ，短 肢剪力墙 结构 与异形柱框 架结 短肢剪力 墙结 构是适应 建筑要 求而形成 薄弱环 节 ，更应 加强 概念设 计 和抗震构 造措 构有着较大的市场需求 ，在设计 中根据其受力 的特殊的剪力墙结构 。其计算模 型、配筋方式 施 。 。 的特点 ， 充分 了解其破坏的各种机理 ，选用合 和构造要求均 同于普通剪力墙结构。在进行异 参 考 文 献 理的结构形式 ，正确掌握计算机分析方法和截 形柱结构设计 时，除满足高规中对 结构布置要 【】 玉祥． 筋混凝土 高层 建筑设计 中若干 问 １赵 钢 面配筋 ， 其结构才能有可靠 的安全保证。 求外 ， 还应注意几个方面的问题 ： 题 的探讨叨． 建筑结构 学报 ，９ ８ １ （ ） １— ２ １９ ，９ ２ ：２ ２． ２异形柱结构形式 的设计 ３ 异形框架的计算 ． １ 【】 ２徐培福 ． 转换层设 置 高度 对框 支剪力墙 结构 异形 柱结构形 式有异 形柱框架 结构 、异 由于其截 面的特殊 性 ，在柱 截 面对 称轴 抗震 性能 的影响Ｌ． 玎建筑结构 ． ０ ，０ １ ：８ ２ ０ ３ （ ）３ — ０ 形柱框架一剪力墙结构和异形柱框架一 核心筒 内受水平力作用时 ，弹性分 析计算其翘 曲应力 ４２． 结构 。异形柱结构 自 的特点决定了其受力性 很小 ，此时如同承受水平力 的偏压构件 ，仍可 【 程绍革 ． 身 ３ 】 高层建 筑短 肢剪 力墙 结构振动 台试 能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异形柱 按平截面假定分析 ，按砼设计规范计算 ，特别 验研 究叨． 建筑科 学，００，６ １ ：２ １ ． ２ ０ １ （ ）１— ６ 截面不对称 ， 在水平力作用下产生 的双 向偏心 是在框——剪 ， 框——筒结构 中，对 ６ 度及其 受压给承载力带来 的影响不容忽视 。因此 ，对 以下烈度区
高层建筑短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计探讨
援黎
白海林 黑龙江省六建建筑 工程有 限责任公司 哈尔滨
【 摘 要】 短肢剪力墙结构体 系 是在原来剪力墙结构的基础上结 合框架 结构的优点形成的一种新 型结构体 系。 短肢 剪力墙 与异形柱 结构 目前主要 用在 现 浇混凝土 塔式住 宅建 筑中， 有着适 应性和 实用性 强的特 性。 本文 在众 多短肢 剪力墙结构 与异形柱框 架的试验 资料与工程 实践 基 础 上， 通 过对 两种结构不 同的受力特 点 分析， 并提 出了 计算方法。 【 关键词】短肢剪力墙； 异形柱； 受力分析； 设计
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 ； （ ４ ） 各墙肢分布要尽量均匀， 使其刚度中心与建筑物 的形心尽 量接近， 必要时用长肢墙来调整刚度中心。 ４ ． 异形 柱 结构 的 受力分 析 异 形柱 结 构 的肢体 截面 高 度与柱体 宽 度的 比例在 ２ － ４ 之 间， 相 对 于正 方形 或者 矩 形柱 而言 ， 异形 柱 是一 种特 殊 的结 构 模式 ， 它在 现今 的 建筑 工程 中主要 的 方式 有 “ 型、“ Ｔ” 型、“ 十” 字型 。 异形 柱结 构 是 通 过在 施 工 的过程 中以特 殊 形状 的 柱体 来代 替 传统 的 柱体 模 式 ， 是 采用钢 梁和 刚 性梁 来组 成水 平和竖 向的承 载结 构 。 这 种 结构 的受 力特点 ： ① 由于 截 面的 这 种 特 殊 性 ， 使 得墙 肢平 面 内外 两 个方 向刚 度 对 比相 差较 大 ， 导致 各向刚 度不一致 ， 其各 向承载 能 力也有 较 大差 异 ； ②对于长柱 （ Ｈ／ ｈ ＞ ４ ） 可以不考虑剪切变形的影响， 控制轴压比 较小 时 ， 受 力 明确 ， 变形 能 力较 好。 而 对 短柱 （ Ｈ／ ｈ ＜ ４ ） ， 剪切 变形 占 有相 当比例 ， 构件 变形 能 力下 降。 ③异形柱由于是多肢的， 其剪切中心往往在平面范围之外， 受力 时要 靠 各柱 肢 交 点 处核 心 砼协 调 变形 和 内力 ， 这 种变 形 协调 使 各柱 肢内存在相当大的翘 曲应 力和剪应力， 而该剪应力的存在 ， 使柱肢易 先 出现 裂 缝 ， 也使 得各 肢 的核 心砼 处 于三 向剪力状 态 ， 它使得 异 形柱 较 普 通截面 柱变 形能 力低 ， 脆性 破 坏明显 。 在 进行 异 形柱 结 构 设 计 时 ， 除 满 足 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 一 剪， 框一 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 －／ Ｊ ￣ 部分， 如按一般偏压柱计算， 误差较小。 （ ２ ） 轴 压 比控制 对框架结构， 框一 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 我 们 可以 知 道 ， 柱 的 侧 移 延性 比随 着 轴 压比 的增大 而急 剧下 降 。 （ ３ ） 配筋 构造 在 正 确 的结 构 选 型及 计算 后 ， 截面 内钢 筋 的 构造 也是 保 证 异 形 柱 受 力性能 的 重要 因素 。 由于异 形柱 截 面的特 点 ， 柱 肢 端部 会 出现 较 大应 力， 加 上梁 作 用于 柱 肢 上 应 力的 不 均 匀 ， 一 般 越 靠 肢 端 应 力越 大， 对 柱 肢 形成 偏心 压 力， 进 一 步加 大肢 端 压 应 力。 因而在 异 形 柱 配 筋时， 应在肢端设暗柱， 暗柱的外排钢筋由计算而定。 在短肢剪力墙 应用的过程中， 是通过各种相应的规范对框支柱的内力， 轴压比、 配 筋等的要求都严于普通柱， 其在剪力墙和异形柱设计的过程中， 采用 当前 相 应的 社会 技术 手段综 合分 析和 管 理 。 ５ ， 结 柬 语 总之 ， 短肢剪力墙结构 与异形柱框 架结构有着较大的市场需 求， 在设计中根据其受力的特点， 充分了解其抗破坏的各种机理， 选 用合理的结构形式， 正确掌握计算分析方法和截面配筋， 才能保证建 筑结 构 的安 全性 和 实用性 。
浅谈异形柱结构与短肢剪力墙结构设计
大 众 科 技
ＤＡ ＺＨＯ ＮＧ ＫＥＪ
Ｎｏ． ２ ０ ５， ０ ８
（ ｕ ｌ ｉ ｌＮｏ１ ５ Ｃ ｍｕａ ｖ ｙ ．０ ） ｔｅ
浅谈 异形柱 结构 与短肢 剪 力墙 结构 设计
《 高层建筑混 凝土结构技术规程》Ｊ Ｊ －２ ０ Ｇ ３ ０ ２中有 定义 ，墙 肢截 面高度 与厚度 之比为 ５ ～８的剪力 墙称 之为短肢剪力墙 ， 但对 于什 么样 的结构为短肢剪力墙结构 ，《 高层建筑混凝 土结 构技 术规程》 中并未 给出 明确 的定义 ，普遍上认 为 ，短肢 剪 力墙 结构为剪力墙 结构中 “ 短肢剪 力墙结构较 多 ”的情况 下 的结构。所谓的 “ 肢剪力墙 结构 较多 ”没有 定量的界线 ， 短 但是 从概念上来说 ，可 以认为是短 肢剪力墙承 受竖 向荷载 的
黄 元 元
（ 南 油 田设 计 院 ， 河 南 南 阳 ４ ３ ３ 河 ７ １ ２）
【 摘 要 】“ 肢 剪 力 墙 结 构 ”和 “ 形 柱 框 架 结构 ”型 式 之 所 以发 展 ，是 因为人 们 对 住 宅 平 面 与 空 间的 要 求 越 来越 高 。这 短 异
两种结构型式很大程度上改进 了普通框 架与普通剪力墙结构在 建筑平￣３ 分上的缺点 ，在建筑物设计 时，使 建筑师能更灵活地 ｔ ， １ 设计 出容易使 广 大住户所接 受住 宅户型 。虽然这两种结构型式 的 出现 对建筑专业 来说是一 大进 步，但对 于结构专业来说 。短肢
异形柱与短肢剪力墙结构设计的对比应用
异形 柱与短肢 剪 力墙结 构设 计 的对 比应 用
叶列军 王皓
(宜兴市宏源建筑设计有限公司
江墙结构与异形柱框架 结构有着较大的市 场需求，在设计中 根据其受力的特点，充分了解其各种机理，选用合理
的结构形式，正确掌握计算分析方法和结构特点差别，在其建筑设计中其建筑结构才能有可靠的安全保证。 关键词: 异形柱结构 短肢剪力墙结构 差别 中图分类号: T U Z 文献标识码: A 文章编号: 1672一 3791(2007)04(a)一 0025一 01
正确传递。因此， 带有转换层的短肢剪力墙结 构宜优先采用墙元模型软件(如SATWE 进行 ) 计算。当 从整体上的内力(特别 然， 是下部支承 柱的内力)分布情况来看， 如果将剪力墙加以适 当的处理， 还是可以用TAT 、 BSA 对结构进 T 行整体计算的.
(4 )连接各墙的梁。随墙肢位置而设于间 隔墙竖平面内， 形式上较为隐蔽; (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。
2 关于异形柱结构和短肢剪力结构特点的
差别 2. 1 异 柱结 特点 形 构
异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽 度的比值在2一 相对于正方形或矩形柱而言 4、 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 “ 型、 T” “ 字 L” “ 型、 十”
型。
3 异形柱、 短肢剪力墙抗震能力分析
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1 异形 构与短肢剪力 柱结 墙结构 计算特点
差别 1.1 异形 结 柱 构计算特 点 异形柱结构型式有异形柱框架结构、 异
形柱框架一剪力墙结构和异形柱框架一核心筒 结构。异形柱结构自 身的特点决定了其受力 性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异形 柱截面不对称， 在水平力作用下产生的双向偏 心受压给承载带来的影响不容忽视。因此， 对 异形柱结构应按空间体系考虑， 宜优先采用具 有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分 析。因异形柱和剪力墙受力不同， 所以计算时 不应将异形柱按剪力墙建模计算。当采用不具 有异形柱单 元的空间分析程序(如TBs AS. 0 ) 计算异形柱结构时， 可按薄壁杆件模型进行内 力分析。对异形柱框架结构， 一般宜按刚度等 效折算成普通框架进行内力的计算程序进行内 力与位移分析。当刚度相等时， 矩形柱比异形 柱的截面面积大。 一般， A矩/ A异)约在 比澎 1. 1 一 1. 3 之间。 对有剪力 0 0 墙(或 核心筒) 的异形柱结构， 由于异形柱分担的水平剪力很 小， 由此产生的翘曲应力基本可以忽略， 为简化 计算， 可按面积等效或刚度等效折算成普通框 架一剪力墙‘ 或核心筒)结构进行内力与位移分 析。按面积等效更能反映异形柱轴压比的情 况， 且面积等效更为简便。
小议建筑短肢剪力墙与异形柱结构的设计分析
双 向偏心 受压 给承 载力 带来 的影 响不 容忽 视 。因此， 对 异形柱结构应按空 间体系考虑 ， 宜优 先采 用具有异形柱单元的计算程序进行 内力与位 移分析。因异形柱和剪力墙受力不 同，所 以计 算时不应将 异形柱按剪力墙建模 计算 。 按 《 高层建筑 结构设计与施工规范》进 设 计 行 截 面 与 构 造 设 计 ，相 对 于 异 形 柱 结 构 ，短 肢 剪 力 墙 结 构 的 理 论 与 实 践较 为 成 熟 ， 但 这 由于 传 统 的普 通 框 架 结 构 对 建 筑 空 间 有 种 结 构 在 结 构 设 计 中仍 然 有 需 要 引 起 重 视 的 着 严 格 的 限定 和 分 隔要 求 ，在 一定 程 度 上 对 方 面 。 人 们 的 住 宅 有 着 很 强 的约 束 力 ，但 是 随着 社 （ １ ） 由于 短 肢 剪 力 墙 结构 相 对 于 普 通 剪 会 的不 断 发 展 ，传 统 的框 架 结 构 已经 满 足 不 力 墙 结 构 其 抗 侧 刚 度 相 对 较 小 ， 设计 时 宜布 了人们对住宅 的要求 。于是 ，结构设计师就 置适 当数量 的长墙 ，或利用 电梯 ，楼梯 间形 在传统 的剪力墙基础上 ，进行一定 的设计修 成刚度较大 的内筒 ，以避免设 防烈度 下结构 改 ，从而形成符合人们住宅结构要求 的新型 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 住宅结构模式 。其 中短暂剪力墙结构和异形 主框架结构就是现行新型住宅结构设计 的典 建筑平面外边缘的角部处 的墙肢 ，当有扭转 型。 效 应 时 ， 会 加 剧 已有 的 翘 曲变 形 ，使 其 墙 肢 短肢剪力墙结构与异形柱结构的简 首 先 开 裂 ， 应 加 强 其 抗 震 构 造 措 施 ，如 减 小 要 介绍 轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率； ｌ 、短肢剪力墙结构 （ ３ ） 高层短肢剪力墙结构在水平力作用 短 肢 剪力 墙结 构是 指截 面 厚度 不大 于 下，显现整 体弯 曲变形为主，底部外围小墙 ３ ０ ０ ｍｍ、各肢截 面高度 与厚度 之比的最大值 肢承 受较大 的竖向荷 载和 扭转剪力， 由一些 大 于 ４但 不大 于 ８的 剪 力墙 ， 目前 在 日常 建 模型试验反 映出外 周边墙肢 开裂，因而对外 筑 中短 肢 剪 力 墙 的形 式 有 很 多 ， 常 用 的形 式 周边墙肢应加大厚度和配筋 量，加强小墙肢 主要有“ Ｔ ” 字 型、 “ Ｌ ” 型、 “ 十” 字型、 “ ｚ ” 字型、 的延 性 抗 震 性 能 。 短肢 墙 应 在 两 个 方 向 上 均 折 线 型 、～ ” 字 型等 有连接 ，避免形成孤立 的“ 一” 字 形墙肢 ； 对短肢剪力墙结构 的设计计算 ，因其 是 （ ４ ） 各 墙 肢 分 布 要 尽 量 均 匀 ，使其 刚度 剪力墙大开 口而成 ，所 以基本上与普通剪力 中心与建筑物 的形心尽量接近 ，必要时用 长 墙结构分析相 同， 可采用三 维杆． 系簿壁柱 空 肢 墙 来 调 整 刚 度 中心 ； 间 分 析 方 法 或 空 间杆 一 墙组元分析方法， 其 中 （ ５ ）高层 结构 中 的连 梁是一 个耗能构 空 间 杆 墙 组 元 分 析 方 法 计 算 模 型 更 符 合 实 际 件 ， 在 短 肢 剪 力 墙 结 构 中 ，墙 肢 刚度 相 对 减 情 况，精度较 高。虽然三维杆系一 簿壁柱空间 小 ， 连 接 各 墙 肢 间 的 梁 已类 似 普 通 框 架 梁 ， 分 析程序 使用较早、应用较广 ，但对墙肢较 而 不 同 于 一 般 剪 力 墙 间 的 连梁 ，不 应 在 计 算 长 的 短肢 剪 力 墙 ， 应 该 用 空 间杆 一 墙 组 元 程 序 的 总 体 信 息 中 将 连 梁 的 刚 度 大 幅 下 调 ， 使 其 进行校核 。 设计 内 力 降低 ，应 按 普通 框 架 梁 要 求 ， 控 制 ２ 、 异形 柱 结 构 砼压 区高度 ，其梁 端负弯矩钢筋可 由塑性调 异形柱 框架 结构是指全部或部分柱截面 幅 ７ ０ ％一 ８ ０ ％来解 决，按强剪弱弯，强柱弱梁 为 Ｌ形 、Ｔ型、十字型，截面 高与肢 厚之比 的延 性 要 求 进 行 计 算 。 小于或等于 ４的框架 结构 。 三 、短 肢 剪力 墙 结构 及 其计 算 目前 ，异 形 柱 结构 设 计还 没 有 统 一 的 国 异 形 柱 结构 是 指 柱 肢 的截 面 高 度 与 柱 肢 家规范 ，仅有两部地方性法规 ，即广 东省标 宽度 的 比值 在 ２ － ４ ， 相 对 于 正 方 形 与矩 形 柱 准 ＤＢＪ ／ Ｔ１ ５ ． １ ５ ． ９ ５ 和 天 津 市 标 准 ＤＢ ２ ９ — １ ６ — ９ ８ 而言是异形 的柱子 。其计算模型 、配筋方 式 可供参考 。 和 构 造 要 求 均 同于 普 通 剪 力 墙 结 构 。在 进 行 总之 ，短肢剪力墙结构与异形柱框架结 异 形 柱 结 构 设 计 时 ，除 满 足 高规 中对 结 构 布 构有着较大 的市场需求 ，在设计 中根据其受 置 要 求 外 ，还 应 注 意 几 个 方 面 的 问题 ： 力 的特点 ，充分 了解其破坏 的各种机理 ，选 １ 、 异 形 框 架 的设 计 用合理 的结构形式 ，正确掌握计算机分析方 由于异形柱的截面具有一定 的特殊性 ， 法 和 截 面 配 筋 ，其 结 构 才 能有 可 靠 的安 全 保 在 进 行 建 筑 设 计 时 得 到 了人 们 广 泛 的应 用 ， 证 。 这 也 主 要 和 异 形 柱 的 受 力 性 能 的 截 面 的延 性 二 、 异 形 柱 结 构 型 式 的 设 计 有 关 。 异 形 柱 截 面 的 延 性 主 要 与 轴 压 比 、箍 异 形 柱 结 构 型 式 有 异 形 柱 框 架 结 构 、异 筋 的 直 径 与 间 距 、 高 长 比 等 因 素 有 关 。当 随
浅析异形柱与短肢剪力墙结构设计
浅析异形柱与短肢剪力墙结构设计【摘要】随着国民经济的不断发展，当前建筑工程设计已成为工程项目施工建设中不可缺少的工程环节，是保证工程质量和建筑物使用功能有效措施。
近年来，随着科学技术的发展，建筑行业也迈进了发展的新阶段，其在发展中促进了其他行业的发展与繁盛。
科学技术的日新月异为目前建筑施工工艺和设计注入了新的生机与活力，同时也为其设计提出了更高要求。
异形柱与短肢剪力墙结构作为建筑行业的新概念、新结构而受到人们的关注与完善。
本文就异形柱与短肢剪力墙结构的设计要点进行了分析，并提出了相应的管理措施。
【关键词】异形柱；短肢剪力墙；结构设计0.前言随着当前社会发展中，各种新的结构形式广泛的应用在房屋建设中，成为房屋设计工作要点。
结构设计在目前的工程项目中已成为保证建筑结构质量安全的主要衡量标准，更是当前建筑行业进行施工指导和规范。
从结构受力角度来说，异形柱和短肢剪力墙体系在设计中通过综合分析与应用，为施工技术和应用措施的选择提供了必要基础。
在当前的建筑结构设计中，以框架结构为主的建筑结构形式应用日趋广泛，这就为异形柱结构的设计提供了发展的前提与动力。
在当前的建筑工程项目中，传统的结构形式与施工工艺已无法满足人类日益变化的高精神需求与物质需求，因此在工作中采用先进的结构形式进行设计是当前建筑工程建设的主要手段，也是提高工程质量和功能的核心。
在设计中，逐步提出了一种平立面布置近于框架结构，柱的截面形式又不拘泥于矩形的新方式，从而为建筑工程项目的设计提供了指导依据。
1.异形柱结构型式及其计算异形柱结构随着人们对住宅，特别是高层住宅建筑平面与空间结构要求的逐步提高，原来的普通框架结构中，由于剪力墙结构对建筑空间造成严重的限制影响，而逐步无法满足人们的大空间生活需求。
因此，在工程项目中对剪力墙结构进行优化设计变得更加重要，其通过在原有的剪力墙基础上吸收框架结构的优点而形成了一种新的住宅观念和高层住宅建筑结构形式。
短肢剪力墙与异形柱结构设计
Ｃ ｉ ａＮｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒｄ ｃｓ ｈｎ ｗ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ
Ｑ： ！
建 筑 技 术
短肢 剪 力墙 与异形 柱结构设 计
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（ 州市规 划设计集 团广 东诚 实建设工程有 限公 司， 东 梅 州 ５ ４ ０ ） 梅 Ｉ 广 １ ００
『． Ｊ 山西建 筑 ，０ ３ ０ — ０ ］ ２０ —４ ３ ． ຫໍສະໝຸດ 一１６ ８一一
筋时 ， 应在肢端设暗柱 ， 暗柱的外排钢筋由计
算 而定 。离 端部 厚度 范 围 内设 ２ ｌ ２的构 造 纵筋 ， 箍筋 同柱 ， 这样 可 限制 柱肢 的砼 裂缝 的 开展 ，提 高异形 柱 局部抗 压 抗剪强度 及 变形 能力 。 上的 箍筋 不仅能 抗剪 ， 可约束砼 变 柱 也 形 ， 大其 延性 。 增 异形 柱 由于不 易形成多 肢复 合箍 ，因而 其 配筋率 只能 由加 大箍筋 直径 和 加密 间距来 实 现 。相 同配箍 率下 ，箍 筋直径 大 ， 延 性 指 标 好 ， 而 箍 筋 且 用 ８０ ０ 其 因 、 １，
１短肢 剪力墙结 构 短肢 剪力墙结 构是 指墙肢 的 长度 为厚度 的 ５ ８ 剪力墙 结构 ， —倍 常用 的有 “ ” 型 、Ｌ’ Ｔ字 “， 型 、 十” “ 字型 、Ｚ 字 型 、 “” 折线 型 、一 ” 型 。 “ 字 这 种结 构型式 的特点是 ： 结合 建筑 平 面 ， Ｊ 间 和用 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 ； 的数量可 多可 少 ， 墙 肢长 可长 可短 ， 要视抗 侧力 的需要 而定 ， 可通 主 还 过 不 同 的尺 寸 和 布 置来 调 整 刚 度 中心 的位 置； 能灵 活 布 置 ， 选择 的 方案 较 多 ， 盖形 可 楼
异型柱、短肢剪力墙结构的设计
异型柱、短肢剪力墙结构的设计建设行业专版施工技术异型柱,短肢剪力墙结构的设计异型柱,短肢剪力墙结构由于其在建筑使用方面的诸多优点,已在工程中普遍使用.但就结构设计来讲,由于研究不够充分,标准和规定也存在诸多争议,设计中存在一定的混乱.为此,本文根据自己的设计经验对这两种结构的受力特点,结构分析及构造要求进行阐述.一,异形柱结构1.异形柱结构定义所谓异形柱是相对于矩形柱而言的,规定柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4范围的类似剪力墙的结构.常用的有"T"字型,"L"型,"十"宇型等.2.异形柱结构特点相对于矩形柱而言,异形柱墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异:②对于长异形柱(H/h>4),控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好.而对短柱(H/h<4),构件变形能力下降.⑨异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核,biIl凝土协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心混凝土处于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显;④异形柱存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差.3,异形柱结构的计算由于异形柱截面不对称,在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视.因此,对异形柱结构应按空间体系考虑,宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析. 另外一种计算方法就是将异型柱按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析.当刚度相等时,矩形柱比异形柱的截面面积大.一般比值(A矩/A异)约在1.20-1.50之间.因此用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱,建议用比值(A矩/A异)对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱.异形柱的截面设计可根据算得的内力,采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算.4.异形柱的受力性能及其轴压比控制广东《规程》按建筑抗震设计规范(GBJ11—89)中所规定的柱子轴压比降低OO5取用(按截面的实际面积计算);天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比,箍筋直径及抗震等级共同确定,其要求比广东《规程》严格.异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件,柱肢截面的肢厚比(即肢长/肢宽)不大于4. 《高规》(JGJ3—91)第5.34条规定,"抗震设计时,小墙肢的截面高度不宜小于3bw","一,二级剪力墙的小墙肢,其轴压比不宜大于O.6".根据上述分析,对于异形柱框架结构.L形截面柱的轴压比不应超过O6 (按截面的实际面积计算,下同),T形截面柱的的轴压比不应超过O.65,十字形截面柱的轴压比不应超过O.8.但对于转换层下的支承柱,其轴压比仍不应超过O.6O.5.异形柱结构配筋构造由于异形柱不仅受轴向力作用,而且受一定的弯矩,表现出一定的矩形柱的受口李艳春赵群昌l业界力特性,因此主受力钢筋应配在异形柱的角害B.二,短肢剪力墙结构1.短肢剪力墙的定义现行《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)的定义是:短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比(肢高厚比)为5到8的剪力墙.2.短肢剪力墙的优点与普通的剪力墙相比,短肢剪力墙门窗洞口更大,可以较好地满足住宅建筑的采光与通风要求,增加使用面积,布置灵活.这种结构体系通常都是利用中部的竖向交通区设置较多的剪力墙,组成一个较为完整的或基本完整的筒体.也可以将由竖向交通区所构成的混凝土筒设置在结构外边,而靠中间的楼梯间可用混凝土剪力墙构成一个相对完整的半开放的简体. 这一部分的结构布置与建筑平面的划分较容易达成一致,易于实现.3.短肢剪力墙结构及其计算短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构.其计算模型, 配筋方式和构造要求与普通剪力墙结构类似.在TAT,TBSA中可按剪力墙输入. TAT,TBSA所用的计算模型都是杆件,薄壁杆件模型,其中梁,柱为普通空间杆件, 每端有6个自由度,墙视为薄壁杆件,每端有7个自由度(多一个截面翘曲角,即扭转角沿纵轴的导数),考虑了墙单元非平面变形的影Ⅱ向.但是,薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽,结构布置复杂(如有转换层)时,存在较多的问题,如:薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响,当结构布置复杂时广东科技20065总第153期业界It设恬业专版施工技术变形不协调:墙肢间的不同受力仅采用截面翘曲角反映,计算的精度难以保证.现在逐渐的被墙元模型取代.如ETABS, SE,TUS等4.短肢剪力墙配筋构造短肢剪力墙介于异形柱与普通剪力墙之间,以轴向力为主,弯矩为辅.从柱子来讲其主受力钢筋应安排在柱的角部,从剪力墙来说,也应加强边缘构件的配筋. 但如按剪力墙的边缘构配筋方法,由于短肢剪力墙墙肢短,可能会出现全截面均配钢筋,这对短肢剪力墙的受力并不是最佳,因此建议墙肢角部筋配在0.2L(L为墙肢长)墙肢范围内.三,关于异形柱,短肢剪力墙结构设计的思考1.异形柱,短肢剪力墙及普通剪力墙抗震能力分析笔者认为结构地震设计的核心有三点:一是结构变形的控制:二是变形能力的加强;三是次要构件允许先破坏.(1)在小,中地震的作用下,结构部产生的变形控制在一定的范围内,结构的变形小,也即结构的受力小,从而保证结构不破坏或少破坏:(2)保证结构的变形能力.变形能有两种作用,一是吸收地震能量,使大的地震能量不产生继续的累积,二是保证大震不倒塌的关键.从定性的角度来讲,在轴压比相当的情况下,异形柱的变形能力一定要比普通剪力墙结构强得多,因为从形状上看,普通剪力墙就是一个肢更长的异形柱,比异形柱更异型的柱.只要对异形柱的轴压比,配筋和位移加以适当的约束,即达到与普通剪力墙相当的程度,那么异形柱的抗震性能应优于普通剪力墙结构.从构件的直观感觉来讲,异形柱,短肢剪力墙和普通剪力属于同意性质的构件,短肢剪力墙比异形柱的墙肢更长,而普通剪力比短肢剪力墙的肢更长.从异形柱,短肢剪力墙到普通剪力墙结构墙肢是逐渐变化的,是一个连续的过程,结构的受力不会产生突变.目前,在抗震设防烈度为7度及其以厂乐科技20065总第153期下的地区适用范围大至如下:(1)异形柱框架结构可用在七层以下的住宅中(2)短肢剪力墙结构适用于七层～二十层左右的住宅,尤其是十一,十二层小高层住宅.(3)剪力墙结构体系是传统高层住宅中常用的结构体系,一般用于十八层以上的住宅建筑不同的结构构件应用于不同的结构高度,这是自然形成的.如异形柱不会用于高层结构一样,但不同构件的名称定义却是认为划分的.笔者认为在异形柱控制了轴压比以后,虽然三者受力有其各自的特点,但三者有很多的共性,三者应为为同一性质的构件,仅存在构件尺寸的差别,并无质的分别.墙提高一级,相应的暗柱构造配筋率增大一倍:(2)为了满足长墙承担的倾覆弯矩大于50%要求,短肢墙的数量大大减少, 其最终的结构形式倒像是一般剪力墙结构中设置了部分的短墙肢.因此,与其作二级抗震的短肢墙,还不如做三级抗震的一般剪力墙,两者墙肢的长度也就20~30CM的差距.这对于建筑的经济,IWzgn结构技术的提高都是无益的.另外,规范要求异型柱肢不能太长(控制短柱),而对短肢剪力墙则要求肢不能太短,也是一对难以解释的矛盾要求.笔者认为在限制了异形柱的轴压比的情况下,异形柱可看作超短肢剪力墙,在异形柱结构中可以有短肢剪力墙出现,表1异形柱,短肢剪力墙和普通剪力墙受力比较抗震短肢抗震普通抗震类型异形柱能力剪力墙能力剪力墙能力轴压比相当相当相当相当相当相当弯矩大小由由小大变形能力大大由由小小从表1可以看出,异形柱,短肢剪力墙到普通剪力墙结构墙肢是逐渐变化的,是一个连续的过程.结构的受力不会产生突变,人为的割裂也许是个错误.2.目前设计中的矛盾与困惑目前,国家规范对于异形柱结构没有相应的规定,有的地方规范要求异形柱结构只能用在七层及七层以下的住宅中,在设计中设计人员为了满足这条要求,有时就要增加整层的混凝土等级或增加柱根数,造成比必要的浪费."高规"短肢墙的抗震等级比一般剪力墙提高一级,并且短肢墙配筋也比一般剪力墙提高很多.按照新"高规"的要求,目前12层左右的结构做短肢墙已经没有经济性可言了,理由如下(1)短肢墙的抗震等级比一般剪力就象短肢剪力墙中可以出现普通剪力墙结构墙一样,不同的构件可按不同的计算模型和构造要求.而对于短肢剪力墙也没有必要做过严的要求的必要.但是,许多高层住宅结构由于开洞过大,使得剪力墙墙肢过短,连梁高度过大, 剪力墙实际上被设计成了扁柱,给结构的安全性,经济性造成了不利影响.对短肢剪力墙截面形状的限制可能更有利于结构的受力及抗震性能.■(作者单位:李艳春,深圳市同济人建筑设计有限公司;赵群昌,深圳市市政工程设计院)。
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浅谈短肢剪力墙与异形柱结构的设计[摘要]现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。
目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。
本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的相关问题进行分析，如计算方法、异形柱受办陛能及其轴压比控制、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱等进行探讨，并提出建议，供结构设计人员参考。
[关键词]异形柱；短肢剪力墙；结构设计
随着人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。
于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。
这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，受到了建筑师的肯定，更得到了住户与房开商的欢迎。
1.短肢剪力墙结构与异形柱结构的简要介绍
1.1短肢剪力墙结构
短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构，常用的有“t”字型、“l”型、“+”字型、“z”字型、折线型、“-”
字型。
对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆系簿壁柱空间分析方法或空间杆墙组元分析方法，其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况，精度较高。
虽然三维杆系簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广，但对墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆墙组元程序进行校核。
1.2异形柱结构
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、“+”字型。
目前，异形柱结构设计还没有统一的国家规范，仅有两部地方性法规，即广东省标准dbj／t15-15-95和天津市标准db29-16-98可供参考。
总之，短肢剪力墙结构与异形柱框架结构有着较大的市场需求，在设计中根据其受力的特点，充分了解其破坏的各种机理，选用合理的结构形式，正确掌握计算机分析方法和截面配筋，其结构才能有可靠的安全保证。
2.异形柱结构型式的设计
异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架一剪力墙结构和异形柱框架一核心筒结构。
异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。
由于异形柱截面不对称，在水
平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。
因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。
因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。
按《高层建筑结构设计与施工规范》进行截面与构造设计，相对于异形柱结构，短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟，但这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方面。
（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；
（4）各墙肢分布要尽量均匀，使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心；
（5）高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70％－80％来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。
3.短肢剪力墙结构及其计算
短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。
其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。
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：
3.1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。
现在有一些软件没有异形柱截
面形式，如要用它进行计算，要先进行等刚度等面积换算成矩形柱，进行整体分析，得到双向内力后再进行异形柱的截面设计，其工作量相当大，且截面设计的可靠性不高。
3.2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。
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。
4.短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计
建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。
当有扭转效应，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢，截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“－”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。
因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。