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摘要：短肢剪力墙结构体系是在原来剪力墙结构的基础上结合框架结构的优点形成的一种新型结构体系。短肢剪力墙与异形柱结构目前主要用在现浇混凝土塔式住宅建筑中,有着适应性和实用性强的特性。本文在众多短肢剪力墙结构与异形柱框架的试验资料与工程实践基础上,通过对两种结构不同的受力特点分析,并提出了计算方法。
关键词：短肢剪力墙；异形柱；抗震等级；延性；弯曲变形
Abstract: short limb shear wall structure system is in the original shear wall structure on the basis of combining the advantages of the frame structure of a new type of structural system. Short shear wall and special-shaped column structure is mainly used in cast-in-situ concrete tower residential building, has the characteristics of strong adaptability and practicability. This article in numerous short limb shear wall structure with special-shaped columns frame based on the experiment data and engineering practice, through analyzing the structure of two kinds of different mechanical characteristics, and puts forward the calculation method.
Key words: short limb shear wall; Special-shaped columns. Seismic grade; Ductility; Bending deformation
中图分类号：U442.5+5文献标识码：A 文章编号：
1.结构特点分析
1.1短肢剪力墙结构
短肢剪力墙结构指的是墙肢的宽厚比为5-8之间的剪力墙结构，常用的有“T”字型、折线型、“十”字型、“L”型、 “Z”字型、 “一”字型等。它具有：在结构形式上肢长长短变化多，有利于调整刚度中心；连接各墙的梁可以隐蔽在短肢墙内，空间利用性好；刚度控制灵活，有利于抗震性能的提高等特点。
1.2异形柱结构
异形柱结构是指柱肢的宽厚比在3-5之间，相对于正方形與矩形柱而言是为不规则柱子，包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型，一般角柱为L型，边柱为T型，中柱为十字型。它具有：由于截面的差异特性，墙肢平面内的刚度差异大，从而具有不同的各向承载力；弯曲变形性能有限，延性较差；较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性等特性。
2.结构设计分析：
对短肢剪力墙结构的设计计算时，因为剪力墙开口大，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用空间杆-墙组元分析方法或三维杆-系簿壁柱空间分析方法，最为常用的是空间杆墙组元分析方法，因为它计算精度高，计算模型更符合实际情况。在进行了结构分析以后，根据工程的各项指标和设计要求，确定工程的整体结构平面布置，如下图3-1。然后再进行短肢剪力墙和异形柱的设计分析。
图3-1 异形柱布置平面图
图3-2短肢剪力墙结构平面图
1）.结构和理性判断
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001的规则要求，对于短肢剪力墙的不规则结构设计的数量要控制，不宜全部采取短肢剪力墙的结构体系。并且由于短肢剪力墙的墙肢较短，刚度比一般剪力墙要小，所以短肢剪力墙的设计要考虑侧移、自振周期和数量、水平地震的剪力系数（剪重比）等因素。其中剪重比是水平地震剪力和重力载荷的比值，受自振周期影响，结构楼层的剪力应满足下式要求：
表3-1 楼层最小地震剪力系数表
注：括号内数字为设计地震基本加速度为0.20g和0.30g的地区
2) 因为短肢剪力墙结构的抗震性差，结构布置时要加强抗震薄弱环节：连梁布置要有两个方向的梁和每道短肢剪力墙相接，短肢剪力墙两个方向上都有连接，在另一个方向设置翼缘，避免出现“一”字型短肢剪力墙；可采用强墙柱和弱连梁体系；均匀布置短肢剪力墙，墙的轴向应力不可有过大的差别，刚度中心要跟建筑物的型心保持一致，提高短肢剪力墙的抗震功能；适当增加长墙的数量，或者利用楼梯、电梯等结构形成刚度较大的核心筒增强短肢剪力墙的刚度，避免强烈冲击时结构产生较大变形；加大配筋量和外围墙肢的厚度、减小轴压比、增大箍筋和纵筋的配筋率等措施，以提高抗震性能。
3）剪力墙体系的设计受实际受力状况的影响，加上地震作用时很多不确定因素，因此设计时要采取一些构造措施：带有筒体和剪力墙的剪力墙体系混凝土强度等级要大于C25，墙肢截面全部纵筋的配筋率，底部的加强部位要大于1.2%，其他部位也要大于1.0%，见表3-3，结构的第一振型底部地震倾覆力矩要大于结构总底部地震倾覆力矩的50%，以此限制短肢墙的数量。为达到抗震要求，短肢墙的高厚比不能小于5，短肢墙的相对受压区高度和轴压比超限时，要设置边缘构件，短肢墙的厚度由层高来控制，底部加强部位的厚度不小于层高的1/16，其他部位不小于1/20（本工程中底部的厚度要300mm，其他的厚度为200mm）。
表3-2框架梁的受拉钢筋最大配筋率
4）剪力墙洞口的布置时，要满足要求：1）开洞要规则，洞口位置要规范，应力分布就比较规则，成排或成列的洞口，形成明确的墙肢和连梁，减少了洞口设置使墙肢刚度的差异。2）在洞口设置时尽量避免错洞剪力墙和叠合错洞墙，避免因为洞口错开距离小或者叠合，墙肢不规则，洞口之间形成薄弱部位，使构造和应力分布复杂。3）采用多种模型简化处理不规则洞口，合理准确地计算和校核分析判断洞口的布置。
5) 确定剪力墙的加强部位时，要注意剪力墙顶层和楼梯间墙不能作为加强部位，抗震结构中塑性铰部位应该为加强部位，并且在剪力墙的底部塑性铰的范围内加强措施，以提高剪力墙的延性和抗剪切破坏的能力。
2.异形柱的结构设计
1)异形柱框架的计算
异形柱的不规则界面形决定了在柱截面对称轴内受水平力作用时，其翘曲应力很小，在6度以上烈度区在Ⅲ类场地，在水平力较大，这时水平力作用在非主轴方向，按平截面假定翘曲应力则误差较大，应对异形柱框架结构进行有异形柱计算功能的计算软件有限元分析，决定内力和配筋位置及大小（配筋率见表3-1），能有效地满足结构安全性要求。
2)配筋构造
在确定结构和进行计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱一般越靠肢端应力越大，因此在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋和箍筋，以此限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。相同配箍率下，箍筋直径越大，其延性指标越好，因而箍筋选用Ф8、Ф10，其间距可比普通柱箍筋间距小。
3)轴压比控制
轴压比是影响砼柱延性的一个关键指标，对框-剪结构、框架结构中，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用。，增加箍筋用量在高轴压比情况下对提高柱的延性作用已很小，因此，要对轴压比进行合理设计。当高层建筑的高度达到35米以上时，水平力的影响会愈来愈显著，就提高了延性要求。可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的
参考文献:
[1] 杜曼.建筑结构设计中应注意的问题浅析[J]. 中国集体经济. 2011(13)
[2] 陈峰,张旭.关于高层建筑剪力墙连梁设计的探讨[J]. 科技促进发展(应用版). 2010(08)
关键词：短肢剪力墙；异形柱；抗震等级；延性；弯曲变形
Abstract: short limb shear wall structure system is in the original shear wall structure on the basis of combining the advantages of the frame structure of a new type of structural system. Short shear wall and special-shaped column structure is mainly used in cast-in-situ concrete tower residential building, has the characteristics of strong adaptability and practicability. This article in numerous short limb shear wall structure with special-shaped columns frame based on the experiment data and engineering practice, through analyzing the structure of two kinds of different mechanical characteristics, and puts forward the calculation method.
Key words: short limb shear wall; Special-shaped columns. Seismic grade; Ductility; Bending deformation
中图分类号：U442.5+5文献标识码：A 文章编号：
1.结构特点分析
1.1短肢剪力墙结构
短肢剪力墙结构指的是墙肢的宽厚比为5-8之间的剪力墙结构，常用的有“T”字型、折线型、“十”字型、“L”型、 “Z”字型、 “一”字型等。它具有：在结构形式上肢长长短变化多，有利于调整刚度中心；连接各墙的梁可以隐蔽在短肢墙内，空间利用性好；刚度控制灵活，有利于抗震性能的提高等特点。
1.2异形柱结构
异形柱结构是指柱肢的宽厚比在3-5之间，相对于正方形與矩形柱而言是为不规则柱子，包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型，一般角柱为L型，边柱为T型，中柱为十字型。它具有：由于截面的差异特性，墙肢平面内的刚度差异大，从而具有不同的各向承载力；弯曲变形性能有限，延性较差；较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性等特性。
2.结构设计分析：
对短肢剪力墙结构的设计计算时，因为剪力墙开口大，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用空间杆-墙组元分析方法或三维杆-系簿壁柱空间分析方法，最为常用的是空间杆墙组元分析方法，因为它计算精度高，计算模型更符合实际情况。在进行了结构分析以后，根据工程的各项指标和设计要求，确定工程的整体结构平面布置，如下图3-1。然后再进行短肢剪力墙和异形柱的设计分析。
图3-1 异形柱布置平面图
图3-2短肢剪力墙结构平面图
1）.结构和理性判断
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001的规则要求，对于短肢剪力墙的不规则结构设计的数量要控制，不宜全部采取短肢剪力墙的结构体系。并且由于短肢剪力墙的墙肢较短，刚度比一般剪力墙要小，所以短肢剪力墙的设计要考虑侧移、自振周期和数量、水平地震的剪力系数（剪重比）等因素。其中剪重比是水平地震剪力和重力载荷的比值，受自振周期影响，结构楼层的剪力应满足下式要求：
表3-1 楼层最小地震剪力系数表
注：括号内数字为设计地震基本加速度为0.20g和0.30g的地区
2) 因为短肢剪力墙结构的抗震性差，结构布置时要加强抗震薄弱环节：连梁布置要有两个方向的梁和每道短肢剪力墙相接，短肢剪力墙两个方向上都有连接，在另一个方向设置翼缘，避免出现“一”字型短肢剪力墙；可采用强墙柱和弱连梁体系；均匀布置短肢剪力墙，墙的轴向应力不可有过大的差别，刚度中心要跟建筑物的型心保持一致，提高短肢剪力墙的抗震功能；适当增加长墙的数量，或者利用楼梯、电梯等结构形成刚度较大的核心筒增强短肢剪力墙的刚度，避免强烈冲击时结构产生较大变形；加大配筋量和外围墙肢的厚度、减小轴压比、增大箍筋和纵筋的配筋率等措施，以提高抗震性能。
3）剪力墙体系的设计受实际受力状况的影响，加上地震作用时很多不确定因素，因此设计时要采取一些构造措施：带有筒体和剪力墙的剪力墙体系混凝土强度等级要大于C25，墙肢截面全部纵筋的配筋率，底部的加强部位要大于1.2%，其他部位也要大于1.0%，见表3-3，结构的第一振型底部地震倾覆力矩要大于结构总底部地震倾覆力矩的50%，以此限制短肢墙的数量。为达到抗震要求，短肢墙的高厚比不能小于5，短肢墙的相对受压区高度和轴压比超限时，要设置边缘构件，短肢墙的厚度由层高来控制，底部加强部位的厚度不小于层高的1/16，其他部位不小于1/20（本工程中底部的厚度要300mm，其他的厚度为200mm）。
表3-2框架梁的受拉钢筋最大配筋率
4）剪力墙洞口的布置时，要满足要求：1）开洞要规则，洞口位置要规范，应力分布就比较规则，成排或成列的洞口，形成明确的墙肢和连梁，减少了洞口设置使墙肢刚度的差异。2）在洞口设置时尽量避免错洞剪力墙和叠合错洞墙，避免因为洞口错开距离小或者叠合，墙肢不规则，洞口之间形成薄弱部位，使构造和应力分布复杂。3）采用多种模型简化处理不规则洞口，合理准确地计算和校核分析判断洞口的布置。
5) 确定剪力墙的加强部位时，要注意剪力墙顶层和楼梯间墙不能作为加强部位，抗震结构中塑性铰部位应该为加强部位，并且在剪力墙的底部塑性铰的范围内加强措施，以提高剪力墙的延性和抗剪切破坏的能力。
2.异形柱的结构设计
1)异形柱框架的计算
异形柱的不规则界面形决定了在柱截面对称轴内受水平力作用时，其翘曲应力很小，在6度以上烈度区在Ⅲ类场地，在水平力较大，这时水平力作用在非主轴方向，按平截面假定翘曲应力则误差较大，应对异形柱框架结构进行有异形柱计算功能的计算软件有限元分析，决定内力和配筋位置及大小（配筋率见表3-1），能有效地满足结构安全性要求。
2)配筋构造
在确定结构和进行计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱一般越靠肢端应力越大，因此在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋和箍筋，以此限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。相同配箍率下，箍筋直径越大，其延性指标越好，因而箍筋选用Ф8、Ф10，其间距可比普通柱箍筋间距小。
3)轴压比控制
轴压比是影响砼柱延性的一个关键指标，对框-剪结构、框架结构中，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用。，增加箍筋用量在高轴压比情况下对提高柱的延性作用已很小，因此，要对轴压比进行合理设计。当高层建筑的高度达到35米以上时，水平力的影响会愈来愈显著，就提高了延性要求。可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的
参考文献:
[1] 杜曼.建筑结构设计中应注意的问题浅析[J]. 中国集体经济. 2011(13)
[2] 陈峰,张旭.关于高层建筑剪力墙连梁设计的探讨[J]. 科技促进发展(应用版). 2010(08)