探討異形柱與短肢剪力墻結構中的幾個(gè)問(wèn)題

摘要：現代住宅建筑要求大開(kāi)間，平面及房間布置靈活、方便，室內不出現柱楞、不露梁等。異形柱與短肢剪力墻結構能較好地滿(mǎn)足現代住宅建筑的要求，因而逐漸得到了推廣應用。

關(guān)鍵詞：異形 短肢剪力墻 結構 問(wèn)題

0 引言
目前，現行國家規范或規程中尚未給出有關(guān)異形柱與短肢剪力墻結構設計的條款，因此，結構設計人員在設計中常會(huì )遇到一些規范或規程尚未論及的問(wèn)題，需要設計人員積累經(jīng)驗，利用正確的概念進(jìn)行設計。
1 異形柱結構型式及其計算
異形柱結構型式有異形柱框架結構、異形柱框架—剪力墻結構和異形柱框架—核心筒結構。
異形柱結構自身的特點(diǎn)決定了其受力性能、抗震性能與矩形柱結構不同。由于異形柱截面不對稱(chēng)，在水平力作用下產(chǎn)生的雙向偏心受壓給承載力帶來(lái)的影響不容忽視。因此，對異形柱結構應按空間體系考慮，宜優(yōu)先采用具有異形柱單元的計算程序進(jìn)行內力與位移分析。因異形柱和剪力墻受力不同，所以計算時(shí)不應將異形柱按剪力墻建模計算。
當采用不具有異形柱單元的空間分析程序（如TBSA 5.0）計算異形柱結構時(shí)，可按薄壁桿件模型進(jìn)行內力分析。
對異形柱框架結構，一般宜按剛度等效折算成普通框架進(jìn)行內力與位移分析。當剛度相等時(shí)，矩形柱比異形柱的截面面積大。一般，比值（A矩/A異）約在1.10-1.30之間。因此，用矩形柱替換后計算出的軸壓比數值不能直接應用于異形柱，建議用比值（A矩／A異）對軸壓比計算值加以放大后再用于異形柱。
對有剪力墻（或核心筒）的異形柱結構，由于異形柱分擔的水平剪力很小，由此產(chǎn)生的翹曲應力基本可以忽略，為簡(jiǎn)化計算，可按面積等效或剛度等效折算成普通框架—剪力墻（或核心筒）結構進(jìn)行內力與位移分析。按面積等效更能反映異形柱軸壓比的情況，且面積等效計算更為簡(jiǎn)便。但應注意，按面積等效計算時(shí)，須同時(shí)滿(mǎn)足下面兩式：
(1)A矩=A異； (2)b/h=(Ix異／Iy異)1/2
式中，A矩、A異——分別為矩形柱和異形柱的截面面積；
b、h——分別為矩形截面的寬和高；
Ix異、Iy異——分別為異形柱截面x、y向的主形心慣性矩。
一般，按面積等效計算時(shí)，矩形柱的慣性矩比異形柱的小。但對有剪力墻（或核心筒）的異形柱結構，計算分析表明，按面積等效與按剛度等效的計算結果是接近的。
異形柱的截面設計，可根據上述方法得出的內力，采用適合異形柱截面受力特性的截面計算方法進(jìn)行配筋計算。
2 短肢剪力墻結構及其計算
短肢剪力墻結構是適應建筑要求而形成的特殊的剪力墻結構。其計算模型、配筋方式和構造要求均同于普通剪力墻結構。在TAT、TBSA中，只需按剪力墻輸入即可，而且TAT、TBSA更適合用來(lái)計算短肢剪力墻結構。 TAT、TBSA所用的計算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有6個(gè)自由度，墻視為薄壁桿件，每端有7個(gè)自由度（多一個(gè)截面翹曲角，即扭轉角沿縱軸的導數），考慮了墻單元非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元剛度矩陣形成總剛度矩陣，引入樓板平面內剛度無(wú)限大假定減少部分未知量之后求解，它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高。但是，薄壁桿件模型在分析剪力墻較為低寬、結構布置復雜（如有轉換層）時(shí)，也存在一些不足，主要是薄壁桿件理論沒(méi)有考慮剪切變形的影響，當結構布置復雜時(shí)變形不協(xié)調。而短肢剪力墻結構由于肢長(cháng)較短（一般為墻厚的５-８倍），本身較高細，更接近于桿件性能，所以，用TAT、TBSA計算短肢剪力墻結構能較好地反映結構的受力，精度較高。

對設有轉換層的短肢剪力墻結構，一般都只是將電梯間、樓梯間、核心筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻框支�？蛑Ъ袅�墻是受力面向受力點(diǎn)過(guò)渡，由于薄壁桿件的連接處是點(diǎn)連接，所以用薄壁桿件模型不能很好地處理位移的連續和力的正確傳遞。因此，帶有轉換層的短肢剪力墻結構宜優(yōu)先采用墻元模型軟件（如SATWE）進(jìn)行計算。當然，從整體上的內力（特別是下部支承柱的內力）分布情況來(lái)看，如果將剪力墻加以適當的處理，還是可以用TAT、TBSA對結構進(jìn)行整體計算的。
3 異形柱的受力性能及其軸壓比控制
異形柱的延性比普通矩形柱的差。軸壓比、高長(cháng)比（即柱凈高與截面肢長(cháng)之比）是影響異形柱破壞形態(tài)及延性的兩個(gè)重要因素。
異形柱由于多肢的存在，其剪力中心與截面形心往往不重合，在受力狀態(tài)下，各肢產(chǎn)生翹曲正應力和剪應力。由于剪應力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出現裂縫，即產(chǎn)生腹剪裂縫，導致異形柱脆性明顯，使異形柱的變形能力比普通矩形柱降低。
作為異形柱延性的保證措施，必須嚴格控制軸壓比，同時(shí)避免高長(cháng)比小于4（短柱）�？刂浦�截面軸壓比的目的，在于要求柱應

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