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【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
随着人们对住宅，特别是高层住宅空间和平面要求的提高，原来的框架结构由于对空间限制较为严格而逐步被淘汰。短肢剪力墙与异形柱结构是在原有剪力墙的基础上，通过吸收框架结构的优点逐步发展形成了一种新的建筑结构。这种结构形式在工程项目中很大程度上克服了普通框架结构和剪力墙结构中存在的缺点，受到建筑企业和建筑师的肯定和青睐。
1、短肢剪力墙和异形柱结构的应用背景
在城市快速发展的今天，城市能用土地面积不断缩小，住宅楼逐步向着高层化发展。在建筑工程项目中，现浇钢筋混凝土结构和剪力墙结构被广泛的采用。但是在施工之中，普通框架结构在施工中室内的暴露梁柱、户型分隔严格等问题成为影响人们追求住宅空间的基础。几经改进，以异形柱框架结构——剪力墙结构为主的混合结构体系日益受到人们重视，成为建筑工程项目中应用相对广泛的结构形式。
2、短肢剪力墙结构定义和设计要求
短肢剪力墙结构是适应建筑发展要求而形成的一种特殊剪力墙结构体系，是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构。在目前建筑工程项目中，常见的短肢剪力墙结构主要有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。在剪力墙的设计中，主要是用来防止房屋或者建筑物容易受到各种荷载力和因素的影响而出现振动破坏，因此在剪力墙设计中主要分为平面剪力墙和筒体剪力墙两种。短肢剪力墙在设计的过程中更确保与周边的梁柱同时进行浇筑和施工，这样才能够更进一步的提高建筑整体性。
短肢剪力墙在工程项目中的设计要求：①结合建筑平面，在工程项目中利用平面位置来布置合理的竖向构件，这样就避免了建筑物使用功能矛盾的出现。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短肢剪力墙在施工中存在着墙体数量可多可少，肢长灵活变动的优势，在施工设计中可以通过对抗侧力的要求来决定肢长和墙体的位置。③能灵活布置，可选择的方案较多，这就促使了建筑工程施工中，方案较为简单，避免了施工中存在其他问题和隐患。
3、短肢剪力墙的受力分析
短肢剪力墙结构在现阶段主要应用在各种小高层住宅建筑中，是工程项目中最常见的形式。在设计的过程中，以符合墙体施工和应力要求，在计算中能够符合建筑形式和结构要求，并对剪力墙结构进行控制。对短肢剪力墙进行计算在目前主要是采用三维杆和薄壁柱空间分析法来进行计算。通过在计算将空间杆和墙壁组合分析，采用计算模型、配筋方法和构造要求三者之间进行计算。以TAT、TBSA为主的剪力墙计算在目前已成为短肢剪力墙计算的主要模式。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。
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“L”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-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。
（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、结束语
总之，短肢剪力墻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。
【关键词】短肢剪力墙；异形柱；受力分析；设计
随着人们对住宅，特别是高层住宅空间和平面要求的提高，原来的框架结构由于对空间限制较为严格而逐步被淘汰。短肢剪力墙与异形柱结构是在原有剪力墙的基础上，通过吸收框架结构的优点逐步发展形成了一种新的建筑结构。这种结构形式在工程项目中很大程度上克服了普通框架结构和剪力墙结构中存在的缺点，受到建筑企业和建筑师的肯定和青睐。
1、短肢剪力墙和异形柱结构的应用背景
在城市快速发展的今天，城市能用土地面积不断缩小，住宅楼逐步向着高层化发展。在建筑工程项目中，现浇钢筋混凝土结构和剪力墙结构被广泛的采用。但是在施工之中，普通框架结构在施工中室内的暴露梁柱、户型分隔严格等问题成为影响人们追求住宅空间的基础。几经改进，以异形柱框架结构——剪力墙结构为主的混合结构体系日益受到人们重视，成为建筑工程项目中应用相对广泛的结构形式。
2、短肢剪力墙结构定义和设计要求
短肢剪力墙结构是适应建筑发展要求而形成的一种特殊剪力墙结构体系，是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构。在目前建筑工程项目中，常见的短肢剪力墙结构主要有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。在剪力墙的设计中，主要是用来防止房屋或者建筑物容易受到各种荷载力和因素的影响而出现振动破坏，因此在剪力墙设计中主要分为平面剪力墙和筒体剪力墙两种。短肢剪力墙在设计的过程中更确保与周边的梁柱同时进行浇筑和施工，这样才能够更进一步的提高建筑整体性。
短肢剪力墙在工程项目中的设计要求：①结合建筑平面，在工程项目中利用平面位置来布置合理的竖向构件，这样就避免了建筑物使用功能矛盾的出现。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短肢剪力墙在施工中存在着墙体数量可多可少，肢长灵活变动的优势，在施工设计中可以通过对抗侧力的要求来决定肢长和墙体的位置。③能灵活布置，可选择的方案较多，这就促使了建筑工程施工中，方案较为简单，避免了施工中存在其他问题和隐患。
3、短肢剪力墙的受力分析
短肢剪力墙结构在现阶段主要应用在各种小高层住宅建筑中，是工程项目中最常见的形式。在设计的过程中，以符合墙体施工和应力要求，在计算中能够符合建筑形式和结构要求，并对剪力墙结构进行控制。对短肢剪力墙进行计算在目前主要是采用三维杆和薄壁柱空间分析法来进行计算。通过在计算将空间杆和墙壁组合分析，采用计算模型、配筋方法和构造要求三者之间进行计算。以TAT、TBSA为主的剪力墙计算在目前已成为短肢剪力墙计算的主要模式。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。
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“L”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-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。
（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、结束语
总之，短肢剪力墻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。