摘 要:在建筑施工的過程中,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是一個(gè)非常常見的結(jié)構(gòu),同時(shí)異形柱也是一種非常常見的建筑結(jié)構(gòu)形式,這兩種建筑結(jié)構(gòu)在建筑施工中都占據(jù)著非常重要的位置,而其受力分析也對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性都有著非常重要的作用,本文主要分析了短肢剪力墻與異形柱結(jié)構(gòu)受力分析與設(shè)計(jì),以供參考和借鑒。
關(guān)鍵詞:高層;剪力墻;異形柱
當(dāng)前人們對(duì)建筑的要求越來越高,同時(shí)結(jié)構(gòu)形式也越來越多種多樣,很多傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都是露筋露柱的,很多普通的建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能很好的滿足人們對(duì)建筑在功能上和質(zhì)量上的要求,所以在最近幾年的建設(shè)中也逐漸出現(xiàn)了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和異形柱結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在很多方面都有著非常大的優(yōu)勢(shì)所以也經(jīng)常會(huì)受到人們的歡迎。
1 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢的長度為厚度的5-8倍剪力墻結(jié)構(gòu),常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。
這種結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)是:(1)結(jié)合建筑平面,利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件,基本上不與建筑使用功能發(fā)生矛盾;(2)墻的數(shù)量可多可少,肢長可長可短,主要視抗側(cè)力的需要而定,還可通過不同的尺寸和布置來調(diào)整剛度中心的位置;(3)能靈活布置,可選擇的方案較多,樓蓋方案簡(jiǎn)單;(4)連接各墻的梁,隨墻肢位置而設(shè)于間隔墻豎平面內(nèi),可隱蔽;(5)根據(jù)建筑平面的抗側(cè)剛度的需要,利用中心剪力墻,形成主要的抗側(cè)力構(gòu)件,較易滿足剛度和強(qiáng)度要求。
在進(jìn)行以上分析后,按《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》進(jìn)行截面與構(gòu)造設(shè)計(jì),相對(duì)于異形柱結(jié)構(gòu),短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的理論與實(shí)踐較為成熟,但這種結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍然有需要引起重視的方面。
。1)因?yàn)槎讨袅Y(jié)構(gòu)和普通的剪力墻結(jié)構(gòu)相比,具有非常明顯的不同,其側(cè)面的剛度比較小,所以在設(shè)計(jì)的過程中,應(yīng)該設(shè)置適量的長墻,也可以設(shè)置電梯和樓梯間剛度相對(duì)比較大的內(nèi)筒,這樣就可以防止因?yàn)榱叶榷沟谜麄(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的變形現(xiàn)象,在設(shè)置的時(shí)候,還要設(shè)置兩道防震墻。
。2)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑平面外援邊角處的墻肢是抗震性能最差的地方,如果產(chǎn)生了扭轉(zhuǎn)效應(yīng)就會(huì)使得翅區(qū)出現(xiàn)更加嚴(yán)重的變形狀況,這樣就會(huì)使得墻肢出現(xiàn)非常明顯的開裂現(xiàn)象,,針對(duì)這樣的狀況應(yīng)該采取有效的措施加強(qiáng)其自身的抗震構(gòu)造,同時(shí)還要適當(dāng)?shù)膶?duì)壓軸比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
。3)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)如果受到了水平方向上的力就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的變形現(xiàn)象,而底部的外圍墻肢會(huì)承受非常大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,在經(jīng)過了一段時(shí)間之后會(huì)使得外周邊墻肢出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象,所以對(duì)外周邊墻肢進(jìn)行處理的時(shí)候,一定要適當(dāng)?shù)募哟蠛穸群团浣盍,這樣才能提高墻肢本身的抗震性能。短肢墻在兩個(gè)方向上都應(yīng)該設(shè)置有效的連接,盡量不要出現(xiàn)一字型的墻肢。
(4)墻肢的力學(xué)分別一定要足夠的均勻,同時(shí)還要在設(shè)計(jì)的過程中讓剛度的中心和建筑物字很的形心盡量保持較近的距離,同時(shí)還要使用專業(yè)的工具對(duì)剛度中心進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
2 異形柱結(jié)構(gòu)
異形柱結(jié)構(gòu)是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4,相對(duì)于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:(1)由于截面的這種特殊性,使得墻肢平面內(nèi)外兩個(gè)方向剛度對(duì)比相差較大,導(dǎo)致各向剛度不一致,其各向承載能力也有較大差異;(2)異形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范圍之外,受力時(shí)要靠各柱肢交點(diǎn)處核心砼協(xié)調(diào)變形和內(nèi)力,這種變形協(xié)調(diào)使各柱肢內(nèi)存在相當(dāng)大的翹曲應(yīng)力和剪應(yīng)力,而該剪應(yīng)力的存在,使柱肢易先出現(xiàn)裂縫,也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態(tài),它使得異形柱較普通截面柱變形能力低,脆性破壞明顯。
在進(jìn)行異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),除滿足高規(guī)中對(duì)結(jié)構(gòu)布置要求外,還應(yīng)注意幾個(gè)方面的問題:
。1)異形框架的計(jì)算。因?yàn)榻孛孀陨淼奶匦,所以在柱的截面受到了一定的水平作用力的時(shí)候,經(jīng)過相應(yīng)的計(jì)算發(fā)現(xiàn)其曲翹力非常的少,這個(gè)時(shí)候所承受的大部分的作用力都是水平方向上的。在這樣的情況下依然可以按照混凝土自身的設(shè)計(jì)規(guī)范去執(zhí)行,尤其是在框架剪力墻結(jié)構(gòu)或者是烈度等級(jí)相對(duì)比較低的場(chǎng)地中,框架一般只是承擔(dān)一小部分的水平荷載,根據(jù)一般的偏壓差進(jìn)行計(jì)算產(chǎn)生的差值相對(duì)較小。這個(gè)時(shí)候異形柱可以換算成面積相同剛度相同的矩形柱對(duì)其進(jìn)行分析和計(jì)算。如果水平方向上的力相差比較大的情況下,曲翹力就是一個(gè)非常重要的影響因素,如果按照假定截面進(jìn)行分析和計(jì)算就會(huì)出現(xiàn)非常大的誤差,所以在計(jì)算的時(shí)候應(yīng)該使用有限元分析的方法,這樣就可以更好的去確定配筋的位置和等級(jí)。在進(jìn)行內(nèi)力和配筋計(jì)算的時(shí)候,應(yīng)該選擇功能性比較強(qiáng)的軟件,只有這樣才能更好的保證計(jì)算的準(zhǔn)確性,在計(jì)算結(jié)束之后,還能夠?qū)唧w的情況進(jìn)行分析,得到雙向內(nèi)力之后就可以進(jìn)行異形柱截面的設(shè)計(jì),這項(xiàng)工作的工作量非常大,而且中間的很多環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)差錯(cuò),這樣也會(huì)嚴(yán)重影響到設(shè)計(jì)的效果。
(2)軸壓比控制。如果軸壓比比較高,這個(gè)時(shí)候就不能采用增加箍筋用量的方式來改善整個(gè)建筑的延性,所以在軸壓比較高的時(shí)候,應(yīng)該對(duì)柱本身的延性進(jìn)行嚴(yán)格的控制,尤其是異形柱結(jié)構(gòu)和剪力墻中心與截面的中心不重合的情況下,剪應(yīng)力會(huì)使得混凝土出現(xiàn)非常明顯的裂縫現(xiàn)象,這種現(xiàn)象如果不能嚴(yán)格的控制,就可能會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的狀況,結(jié)構(gòu)自身的性能也會(huì)受到非常不利的影響,所以在設(shè)計(jì)的過程中也應(yīng)該對(duì)這些因素進(jìn)行嚴(yán)格的控制。
。3)配筋構(gòu)造。在正確的結(jié)構(gòu)選型及計(jì)算后,截面內(nèi)鋼筋的構(gòu)造也是保證異形柱受力性能的重要因素。由于異形柱截面的特點(diǎn),柱肢端部會(huì)出現(xiàn)較大應(yīng)力,加上梁作用于柱肢上應(yīng)力的不均勻,一般越靠肢端應(yīng)力越大,對(duì)柱肢形成偏心壓力,進(jìn)一步加大肢端壓應(yīng)力。因而在異形柱配筋時(shí),應(yīng)在肢端設(shè)暗柱,暗柱的外排鋼筋由計(jì)算而定。離端部厚度范圍內(nèi)設(shè)2Ф14的構(gòu)造縱筋,箍筋同柱,這樣可限制柱肢的砼裂縫的開展,提高異形柱局部抗壓抗剪強(qiáng)度及變形能力。柱上的箍筋不僅能抗剪,也可約束砼變形,增大其延性。異形柱由于不易形成多肢復(fù)合箍,因而其配筋率只能由加大箍筋直徑和加密間距來實(shí)現(xiàn)。相同配箍率下,箍筋直徑大,其延性指標(biāo)好,因而箍筋且用Ф8、Ф10,其間距可比普通柱箍筋間距小。
結(jié)束語
建筑施工的過程中,短肢剪力墻和異形柱框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用的范圍和領(lǐng)域越來月廣泛,同時(shí)其設(shè)計(jì)的合理性也成為該技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)良好效果的一個(gè)重要的因素,所以在設(shè)計(jì)的過程中一定要對(duì)結(jié)構(gòu)中的各種受力原理進(jìn)行詳細(xì)的分析,選擇相對(duì)比較合理的方式,正確應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù),只有這樣,才能更好的保證結(jié)構(gòu)本身的合理性和科學(xué)性。
參考文獻(xiàn)
[1]霍兆基.淺析異形柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造[J].中外建筑,2003(4).
[2]潘岳龍.談異形柱結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2005(12).