建筑工程中的异形柱与短肢剪力墙结构设计问题的探析

建筑工程中的异形柱与短肢剪力墙结构设计问题的探析

张淼 沈加盛

嘉兴市天华城建设计院有限公司 浙江嘉兴 314000

摘要：本文从建筑工程入手，针对建筑工程中异形柱与短肢剪力墙结构设计问题进行了研究与分析，希望能够为建筑工程中异形柱与短肢剪力墙结构设计应用提供一些帮助，促进城市化建设进程。

关键词：建筑工程；异形柱；短肢剪力墙结构；设计

随着社会经济发展，我国传统的建筑结构已经无法满足人们对于建筑使用空间和建筑设计布局的要求，而为了满足社会发展需要，实现异形柱与短肢剪力墙结构的科学应用及推广势在必行。

一、异形柱结构型式及其计算

现阶段我国的异形柱结构主要分为异形柱框架结构、异形柱框架剪力墙结构和异形柱框架核心筒结构三种。三种结构的结构功能和样式都不相同，所以施工人员在建筑工程的施工过程中，要根据建筑实际的施工情况，进行研究分析，科学合理的选择结构的应用，保证建筑施工的顺利和建筑的安全稳定。施工人员在应用异形柱结构进行建筑施工时，要对异形柱结构进行全面的掌握和计算，保证异形柱结构的应用效果和建筑工程的高质量。施工人员可以采用异形柱单元的计算程序来实现对异形柱结构的内力和位移的分析计算，保证其合理性和科学性。施工人员需要注意，因为异形柱结构具有很大的差异性，所以在对其的计算过程中，施工人员要结合建筑实际情况，实现与建筑工程施工的吻合。

在对异形柱结构进行计算时，如果没有异形柱单元的空间分析程序可以使用时，施工人员可以通过薄壁杆件模型是实现对异形柱的内力分析计算工作。在对异形柱与短肢剪力墙结构设计计算过程中，如果两者的刚度相同时，传统的矩形柱的横截面面积会大于异形柱横截面面积。所以施工人员不能够直接使用矩形柱结构计算出的数据结果，应该将其数据科学的扩大之后，才能够应用，进而保证建筑工程中异形柱结构的应用质量。

由于建筑工程的性质不同，很多建筑工程异形柱承受的建立很小，所以很多施工单位在计算时为了简便省力，经常会把异形柱产生的压力忽略掉，通过面积等效和刚度等效转换成传统的框架剪力墙结构来实现对内力和位移进行分析计算，通过这种方法进行异形柱的计算，不仅使得异形柱结构的计算方法更加简单准确，更能够显示异形柱轴压比的数据情况^[1]。

二、短肢剪力墙结构及其计算

短肢剪力墙结构是为了能够适应建筑要求应运而生的一种特殊剪力墙结构。短肢剪力墙结构的计算模型、配筋方式和构造要求和一般的普通剪力墙结构相同，没有区别。在TAT、TBSA中，只需要按剪力墙输入就可以了，而且TAT和TBSA这两种结构计算程序能够实现对短肢剪力墙结构的精准计算。TAT和TBSA程序计算所使用的计算模型为是杆件和薄壁杆件模型，模型中的梁、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，实现了对墙单元非平面变形影响的考虑。不仅如此，通过矩阵位移法使得单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，之后再引入楼板平面内刚度无限大的假定思想，使其减少部分未知量之后，就可以进行计算求解了。通过这种方法所计算出来的数据不仅更加准确，未知量少，而且其适应性广，可用于多种建筑工程的平面布置中^[2]。需要注意的是，由于TAT和TBSA这两种结构计算程序在对短肢剪力墙结构的计算过程中，使用的薄壁杆件模型在对较为低宽、结构布置复杂的剪力墙进行计算时，也会存在很大的局限性。主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。短肢剪力墙结构肢长比较短，本身比较高细，与杆件性能更加贴近相符，所以，通过TAT和TBSA这两种结构计算程序对短肢剪力墙结构进行计算，能够清晰的显示短肢剪力墙结构的受力情况，具有较高的准确度，保证短肢剪力墙结构的应用效果^[3]。

三、异形柱的受力性能及其轴压比控制

因为异形柱本身多肢，剪力中心和截面形心无法是实现吻合，所以异形柱在受力情况下，各肢会产生相应的翘曲正应力和剪应力。剪应力的出现对于异形柱有着很大的危害，剪应力会使得异形柱肢混凝土出现腹剪裂缝的问题发生，对异形柱的整体机构和坚硬度造成影响，导致异形柱的变形能力降低，脆性增强，不利于异形柱的使用。短柱在压剪力的作用下，会产生脆性的剪切破坏，为了减少这种情况问题的发生，在设计过程中应该尽量避免短柱的出现，保证异形柱结构的应用效果。按照其高长比大于4，梁高600米的标准，计算层高为3米时，异形柱的最大肢长应该不超过600米，计算层高超过4米时，最大肢长不超过900米，这样的数据标准能够保证异形柱结构的合理性和科学性，保证建筑质量^[4]。

四、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱

现阶段我国国土资源紧张，用地问题严峻，所以为了实现更好的社会发展，缓解用地紧张的问题，就要实现对城市空间的合理规划和利用，最主要的表现行形式就是高层建筑中通常会修建地下室用来做地下停车场和商业用房。因为地下停车厂和商业用房一般的建筑占用空间和使用空间都较大，所以在建设过程中，为了满足社会需求，会对空间的大小有着较高的要求，为了保证建设的停车场和商业用房空间满足人们需求，可以通过转换层来实现这个要求。在建筑施工中应用短肢剪力墙结构设计，简单便捷，施工人员只需要把一部分的剪力墙落地，剩余的剪力墙框支就可以了。科学合理的应用转换层，不仅能够减小转换层附近的层间位移角和内力突变问题的发生，更能够提高建筑工程的质量。

五、异形柱与短肢剪力墙结构设计的改进

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。需要注意的是，为了保证短肢剪力墙结构应用效果，只有在短肢墙的布局科学、对称、均匀和力求质量中心与刚度中心吻合，在高层点式住宅额建设施工中就可以应用短肢抗震墙结构体系。另外，短肢剪力墙结构在应用过程中出现扭转效应时，会导致翘曲变形问题的频繁出现，对建筑施工质量造成严重影响，但是如果能够保证布局的科学性，短肢剪力墙结构的应用效果还是很有效的，不失为一种理想的结构方式。在短肢剪力墙结构中，地震区域短肢墙的受力情况主要以竖向的力量为主，在高层建筑中，短肢剪力墙的受力方向主要以水平方向的力量为主，所以，为了保证短肢剪力墙结构的应用效果，短肢剪力墙的设置不能过少，墙肢的长度不能太短。总之，施工人员在建筑施工中，应该对异形柱和短肢剪力结构的设计进行充分全面额考虑。做到布局的科学性和合理性，布局形式以T形、L形、]形、+形为主，实现布局的科学合理性。

结语

异形柱与短肢剪力墙结构设计是一项专业化的建筑技术，对于建筑行业和社会的发展有着重要的作用与意义。在对异形柱与短肢剪力墙结构设计进行应用时，施工人员要严格按照其应用建筑标准来进行使用，科学安全安排和布局，保证其在建筑中的使用成果，满足人们的需求与发展。建筑行业要不断对异形柱与短肢剪力墙结构设计应用技术进行优化和创新，加强其推广与应用，实现建筑行业的健康发展。通过异形柱与短肢剪力墙结构设计的应用，不仅使得建筑平面和建筑空间的质量有了很大的提升，更增强了建筑施工的质量和建筑应用的功能，有力的促进了建筑行业大的发展与进步。

参考文献：

左丹.建筑工程中异形柱与短肢剪力墙结构设计问题的思考[J].中国科技投资,2017,(3):77.

樊智勇.高层住宅异形柱结构与短肢剪力墙设计分析[J].建筑工程技术与设计,2015,(7):446.

[3]刘斌,骆祥平.高层建筑短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计方法改进之探讨[J].建筑施工,2004,26(4):340-341.

[4]肖胜伟.短肢剪力墙结构设计与异形柱在建筑工程中的应用[J].中国建材科技,2017,26(2):119-120.