浅议异形柱及短肢剪力墙结构设计.doc

浅议异形柱及短肢剪力墙结构设计摘要：本文主要就异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行了分析探讨，异形柱与短肢剪力墙结构较好地满足现代住宅建筑的要求,因而逐渐得到了推广应用。本文提出了一些自己的看法，供结构设计人员参考。 关键词：异形柱； 短肢剪力墙； 结构设计； 抗震性能； Abstract: in this paper, special-shaped columns and short-shear walls structure design of some of the problems are analyzed and discussed special-shaped columns and short-shear walls structure satisfy the requirements of the modern residential buildings, and gradually obtained the application. This paper puts forward some opinions of his own, a reference for structure design. Keywords: special-shaped columns; Short-shear walls; Structure design; Seismic performance; 中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号： 前言 “短肢剪力墙结构”和”异形柱框架结构”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面划分上的缺点,在建筑物设计时,使建筑师能更灵活地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,短肢剪力墙结构和异形柱框架结构都属于抗震比较不利的结构,如何去合理设计,保证结构的安全,是结构工程师所需要解决的问题。 一、异形柱结构设计问题分析 1、异形柱结构形式及其计算。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。根据试验表明：异形柱框架结构的破坏特征与矩形柱框架结构类似，底层柱的上下端为柱的危险截面，破坏时异形柱及梁柱节点均无明显裂缝，异形柱长细比较大，滞回曲线比较丰满，具有较好的变形能力和层间变形能力。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 1.10 ～ 1.30 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再用于异形柱。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—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。异形柱的截面设计，可根据上述方法得出的内力，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。 2、异形柱的受力性能其轴压比控制。试验研究表明：异形柱截面的延性主要与轴压比，箍筋的直径与间距，高长比 ( 即柱净高与截面肢长之比 ) 等因素有关。增大纵筋直径或增大箍筋直径，减小箍筋间距都能提高异形截面双向压弯柱的截面曲率延性，箍筋间距的影响远大于箍筋直径的影响，加密箍筋可以显著地提高截面延性。轴压比大小是决定异形截面双向压弯柱破坏特征的重要指标。随着轴压比增大，截面的曲率延性下降，截面由延性较好的受拉破坏发展为界限破坏受压破坏。这时是延性最差的情况，在设计中应予以足够的重视。异形柱的延性比普通矩形柱的差。异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异性柱的变形能力比普通矩柱降低。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。异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件，短肢截面的肢厚比(即肢长/肢宽)不大于4。《高规》(JGJ3-91) 第 5