高層建築短肢剪力牆與異形柱結構受力分析與設計探討
工程技術
作者：白海林
【摘 要】短肢剪力牆結構體係是在原來剪力牆結構的基礎上結合框架結構的優點形成的一種新型結構體係。短肢剪力牆與異形柱結構目前主要用在現澆混凝土塔式住宅建築中，有著適應性和實用性強的特性。本文在眾多短肢剪力牆結構與異形柱框架的試驗資料與工程實踐基礎上，通過對兩種結構不同的受力特點分析，並提出了計算方法。
【關鍵詞】短肢剪力牆；異形柱；受力分析；設計
隨著人們對住宅，特別是高層住宅空間和平麵要求的提高，原來的框架結構由於對空間限製較為嚴格而逐步被淘汰。短肢剪力牆與異形柱結構是在原有剪力牆的基礎上，通過吸收框架結構的優點逐步發展形成了一種新的建築結構。這種結構形式在工程項目中很大程度上克服了普通框架結構和剪力牆結構中存在的缺點，受到建築企業和建築師的肯定和青睞。
1、短肢剪力牆和異形柱結構的應用背景
在城市快速發展的今天，城市能用土地麵積不斷縮小，住宅樓逐步向著高層化發展。在建築工程項目中，現澆鋼筋混凝土結構和剪力牆結構被廣泛的采用。但是在施工之中，普通框架結構在施工中室內的暴露梁柱、戶型分隔嚴格等問題成為影響人們追求住宅空間的基礎。幾經改進，以異形柱框架結構——剪力牆結構為主的混合結構體係日益受到人們重視，成為建築工程項目中應用相對廣泛的結構形式。
2、短肢剪力牆結構定義和設計要求
短肢剪力牆結構是適應建築發展要求而形成的一種特殊剪力牆結構體係，是指牆肢的長度為厚度的5-8倍剪力牆結構。在目前建築工程項目中，常見的短肢剪力牆結構主要有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。在剪力牆的設計中，主要是用來防止房屋或者建築物容易受到各種荷載力和因素的影響而出現振動破壞，因此在剪力牆設計中主要分為平麵剪力牆和筒體剪力牆兩種。短肢剪力牆在設計的過程中更確保與周邊的梁柱同時進行澆築和施工，這樣才能夠更進一步的提高建築整體性。
短肢剪力牆在工程項目中的設計要求：①結合建築平麵，在工程項目中利用平麵位置來布置合理的豎向構件，這樣就避免了建築物使用功能矛盾的出現。利用間隔牆位置來布置豎向構件，基本上不與建築使用功能發生矛盾；②短肢剪力牆在施工中存在著牆體數量可多可少，肢長靈活變動的優勢，在施工設計中可以通過對抗側力的要求來決定肢長和牆體的位置。③能靈活布置，可選擇的方案較多，這就促使了建築工程施工中，方案較為簡單，避免了施工中存在其他問題和隱患。
3、短肢剪力牆的受力分析
短肢剪力牆結構在現階段主要應用在各種小高層住宅建築中，是工程項目中最常見的形式。在設計的過程中，以符合牆體施工和應力要求，在計算中能夠符合建築形式和結構要求，並對剪力牆結構進行控製。對短肢剪力牆進行計算在目前主要是采用三維杆和薄壁柱空間分析法來進行計算。通過在計算將空間杆和牆壁組合分析，采用計算模型、配筋方法和構造要求三者之間進行計算。以TAT、TBSA為主的剪力牆計算在目前已成為短肢剪力牆計算的主要模式。相對於異形柱結構，短肢剪力牆結構的理論與實踐較為成熟，但這種結構在結構設計中仍然有需要引起重視的方麵。
（1）由於短肢剪力牆結構相對於普通剪力牆結構其抗側剛度相對較小，設計時宜布置適當數量的長牆，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內筒，以避免設防烈度下結構產生大的變形，同時也形成兩道抗震設防；