高层短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计探讨

探讨高层建筑短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计【摘要】：目前，中国建筑业迅速发展，建筑工程规模相应增大，人们对建筑物的使用要求也相应的增加，结构功能变得复杂、多样。

本文简述了短肢剪力墙与异形柱这两种结构的受力特点，并介绍了各自的结构计算及注意事项等问题。

【关键词】：高层建筑；短肢剪力墙；异形柱；结构设计中图分类号：[tu208.3] 文献标识码：a 文章编号：引言随着物质水平的提高，人们对住宅的要求也越来越高，特别是人们对高层住宅有较高的户型、格局、空间以及环境要求。

传统住宅室内出现露梁等一些情况，已经不能满足现代化居住的要求。

结构设计师在吸收框架结构优点的同时结合剪力墙设计基础，发展形成一种较新的高层住宅结构形式，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱结构”。

这两种结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，克服传统结构的不足，受到人们的肯定与欢迎，逐渐在高层建筑中得到应用并加以推广。

但是，由于我国现行国家规范中没有关于短肢剪力墙与异形柱结构设计的相关条款，设计人员在进行相关设计时经常遇到一些现行规范没有提到的问题，因此，需要结构设计人员结合已经有的经验，进行正确的设计。

本人结合自己的经验，在此对这两种结构提出个人看法。

一、短肢剪力墙结构我国《高层建筑混凝土结构技术规程》规定：短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面长度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。

常用结构形式多种多样，有“t”字型、“一”字型、“l”型、“十”字型等。

1、结构特点。

第一，比较容易满足强度以及刚度的要求，可以根据建筑平面的抗侧刚度，利用中心剪力墙形成抗侧力构件；第二，结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件；第三，肢长可长可短，墙的数量可多可少，但是主要依据抗侧力的需要来确定；第四，布置较灵活，有许多可以选择的方案，楼盖方案简单；第五，连接各墙的梁可隐蔽。

2、结构设计计算。

因短肢剪力墙是剪力墙大开口形成的，因此在结构分析上基本与普通剪力墙相同，可采用空间杆-墙组元分析方法或者三维杆-系簿壁柱空间分析方法，前者如tbssap、tus、satwe、ssw等，后者如tbsa、tat、广厦cad的ss模块等。

异型柱、短肢剪力墙结构的设计建设行业专版施工技术异型柱,短肢剪力墙结构的设计异型柱,短肢剪力墙结构由于其在建筑使用方面的诸多优点,已在工程中普遍使用.但就结构设计来讲,由于研究不够充分,标准和规定也存在诸多争议,设计中存在一定的混乱.为此,本文根据自己的设计经验对这两种结构的受力特点,结构分析及构造要求进行阐述.一,异形柱结构1.异形柱结构定义所谓异形柱是相对于矩形柱而言的,规定柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4范围的类似剪力墙的结构.常用的有"T"字型,"L"型,"十"宇型等.2.异形柱结构特点相对于矩形柱而言,异形柱墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异:②对于长异形柱(H/h>4),控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好.而对短柱(H/h<4),构件变形能力下降.⑨异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核,biIl凝土协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心混凝土处于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显;④异形柱存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差.3,异形柱结构的计算由于异形柱截面不对称,在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视.因此,对异形柱结构应按空间体系考虑,宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析. 另外一种计算方法就是将异型柱按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析.当刚度相等时,矩形柱比异形柱的截面面积大.一般比值(A矩/A异)约在1.20-1.50之间.因此用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱,建议用比值(A矩/A异)对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱.异形柱的截面设计可根据算得的内力,采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算.4.异形柱的受力性能及其轴压比控制广东《规程》按建筑抗震设计规范(GBJ11—89)中所规定的柱子轴压比降低OO5取用(按截面的实际面积计算);天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比,箍筋直径及抗震等级共同确定,其要求比广东《规程》严格.异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件,柱肢截面的肢厚比(即肢长/肢宽)不大于4. 《高规》(JGJ3—91)第5.34条规定,"抗震设计时,小墙肢的截面高度不宜小于3bw","一,二级剪力墙的小墙肢,其轴压比不宜大于O.6".根据上述分析,对于异形柱框架结构.L形截面柱的轴压比不应超过O6 (按截面的实际面积计算,下同),T形截面柱的的轴压比不应超过O.65,十字形截面柱的轴压比不应超过O.8.但对于转换层下的支承柱,其轴压比仍不应超过O.6O.5.异形柱结构配筋构造由于异形柱不仅受轴向力作用,而且受一定的弯矩,表现出一定的矩形柱的受口李艳春赵群昌l业界力特性,因此主受力钢筋应配在异形柱的角害B.二,短肢剪力墙结构1.短肢剪力墙的定义现行《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)的定义是:短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比(肢高厚比)为5到8的剪力墙.2.短肢剪力墙的优点与普通的剪力墙相比,短肢剪力墙门窗洞口更大,可以较好地满足住宅建筑的采光与通风要求,增加使用面积,布置灵活.这种结构体系通常都是利用中部的竖向交通区设置较多的剪力墙,组成一个较为完整的或基本完整的筒体.也可以将由竖向交通区所构成的混凝土筒设置在结构外边,而靠中间的楼梯间可用混凝土剪力墙构成一个相对完整的半开放的简体. 这一部分的结构布置与建筑平面的划分较容易达成一致,易于实现.3.短肢剪力墙结构及其计算短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构.其计算模型, 配筋方式和构造要求与普通剪力墙结构类似.在TAT,TBSA中可按剪力墙输入. TAT,TBSA所用的计算模型都是杆件,薄壁杆件模型,其中梁,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(多一个截面翘曲角,即扭转角沿纵轴的导数),考虑了墙单元非平面变形的影Ⅱ向.但是,薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽,结构布置复杂(如有转换层)时,存在较多的问题,如:薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响,当结构布置复杂时广东科技20065总第153期业界It设恬业专版施工技术变形不协调:墙肢间的不同受力仅采用截面翘曲角反映,计算的精度难以保证.现在逐渐的被墙元模型取代.如ETABS, SE,TUS等4.短肢剪力墙配筋构造短肢剪力墙介于异形柱与普通剪力墙之间,以轴向力为主,弯矩为辅.从柱子来讲其主受力钢筋应安排在柱的角部,从剪力墙来说,也应加强边缘构件的配筋. 但如按剪力墙的边缘构配筋方法,由于短肢剪力墙墙肢短,可能会出现全截面均配钢筋,这对短肢剪力墙的受力并不是最佳,因此建议墙肢角部筋配在0.2L(L为墙肢长)墙肢范围内.三,关于异形柱,短肢剪力墙结构设计的思考1.异形柱,短肢剪力墙及普通剪力墙抗震能力分析笔者认为结构地震设计的核心有三点:一是结构变形的控制:二是变形能力的加强;三是次要构件允许先破坏.(1)在小,中地震的作用下,结构部产生的变形控制在一定的范围内,结构的变形小,也即结构的受力小,从而保证结构不破坏或少破坏:(2)保证结构的变形能力.变形能有两种作用,一是吸收地震能量,使大的地震能量不产生继续的累积,二是保证大震不倒塌的关键.从定性的角度来讲,在轴压比相当的情况下,异形柱的变形能力一定要比普通剪力墙结构强得多,因为从形状上看,普通剪力墙就是一个肢更长的异形柱,比异形柱更异型的柱.只要对异形柱的轴压比,配筋和位移加以适当的约束,即达到与普通剪力墙相当的程度,那么异形柱的抗震性能应优于普通剪力墙结构.从构件的直观感觉来讲,异形柱,短肢剪力墙和普通剪力属于同意性质的构件,短肢剪力墙比异形柱的墙肢更长,而普通剪力比短肢剪力墙的肢更长.从异形柱,短肢剪力墙到普通剪力墙结构墙肢是逐渐变化的,是一个连续的过程,结构的受力不会产生突变.目前,在抗震设防烈度为7度及其以厂乐科技20065总第153期下的地区适用范围大至如下:(1)异形柱框架结构可用在七层以下的住宅中(2)短肢剪力墙结构适用于七层～二十层左右的住宅,尤其是十一,十二层小高层住宅.(3)剪力墙结构体系是传统高层住宅中常用的结构体系,一般用于十八层以上的住宅建筑不同的结构构件应用于不同的结构高度,这是自然形成的.如异形柱不会用于高层结构一样,但不同构件的名称定义却是认为划分的.笔者认为在异形柱控制了轴压比以后,虽然三者受力有其各自的特点,但三者有很多的共性,三者应为为同一性质的构件,仅存在构件尺寸的差别,并无质的分别.墙提高一级,相应的暗柱构造配筋率增大一倍:(2)为了满足长墙承担的倾覆弯矩大于50%要求,短肢墙的数量大大减少, 其最终的结构形式倒像是一般剪力墙结构中设置了部分的短墙肢.因此,与其作二级抗震的短肢墙,还不如做三级抗震的一般剪力墙,两者墙肢的长度也就20~30CM的差距.这对于建筑的经济,IWzgn结构技术的提高都是无益的.另外,规范要求异型柱肢不能太长(控制短柱),而对短肢剪力墙则要求肢不能太短,也是一对难以解释的矛盾要求.笔者认为在限制了异形柱的轴压比的情况下,异形柱可看作超短肢剪力墙,在异形柱结构中可以有短肢剪力墙出现,表1异形柱,短肢剪力墙和普通剪力墙受力比较抗震短肢抗震普通抗震类型异形柱能力剪力墙能力剪力墙能力轴压比相当相当相当相当相当相当弯矩大小由由小大变形能力大大由由小小从表1可以看出,异形柱,短肢剪力墙到普通剪力墙结构墙肢是逐渐变化的,是一个连续的过程.结构的受力不会产生突变,人为的割裂也许是个错误.2.目前设计中的矛盾与困惑目前,国家规范对于异形柱结构没有相应的规定,有的地方规范要求异形柱结构只能用在七层及七层以下的住宅中,在设计中设计人员为了满足这条要求,有时就要增加整层的混凝土等级或增加柱根数,造成比必要的浪费."高规"短肢墙的抗震等级比一般剪力墙提高一级,并且短肢墙配筋也比一般剪力墙提高很多.按照新"高规"的要求,目前12层左右的结构做短肢墙已经没有经济性可言了,理由如下(1)短肢墙的抗震等级比一般剪力就象短肢剪力墙中可以出现普通剪力墙结构墙一样,不同的构件可按不同的计算模型和构造要求.而对于短肢剪力墙也没有必要做过严的要求的必要.但是,许多高层住宅结构由于开洞过大,使得剪力墙墙肢过短,连梁高度过大, 剪力墙实际上被设计成了扁柱,给结构的安全性,经济性造成了不利影响.对短肢剪力墙截面形状的限制可能更有利于结构的受力及抗震性能.■(作者单位:李艳春,深圳市同济人建筑设计有限公司;赵群昌,深圳市市政工程设计院)。

对于12～16层的小高层建筑结构，采用既可以保证结构的刚度、位移，又可以使室内空间方正合理。

所以短肢剪力墙结构得以普遍应用。

短肢剪力墙短肢剪力墙的受力、变形特征，类似于框剪结构。

但比框架结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也比框剪结构小，则传基础荷载更均匀、合理。

1、短肢墙与异形柱的区别截面尺寸：柱：H/B <； 3；（单肢）异形柱：H/B <； 4；（一般柱肢数≤两肢）短肢剪力墙：4 <； H/B <； 8；（墙肢数≤两肢）剪力墙：H/B >； 8。

（不限）当有大于两肢的短肢墙或异形柱时，尽管各肢的长宽比符合要求，也宜按墙输入、设计。

2、短肢墙与异形柱的设计区别：异形柱：轴压比（按框架柱）、刚度（梁考虑刚域）、配筋（双偏压）、构造（按异形柱规程）。

短肢墙：轴压比（按剪力墙）、刚度（墙输入、采用壳元或薄壁杆元）、配筋（按剪力墙）、构造（按高规的短肢墙构造）。

短肢剪力墙弱短肢剪力墙（截面高厚之比小于4的墙肢）：高规7.2.5条文规定了不宜采用墙肢截面高度与厚度之比小于为4的剪力墙；当其小于4时，其在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一级（9度）、一级（7、8度）、二级、三级时分别不宜大于0.3、0.4、0.5和0.6。

短墙（截面高度之比不大于3的墙肢）：高规7.2.5条文和抗震规范6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度之比不大于3时，应按柱的要求进行设计，底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%，其它部位不应小于1.0%，箍筋应沿全高加密。

3、短肢剪力墙结构的抗震加强抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比高规4.8.2规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用。

抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1。

分析异形柱和短肢剪力墙体系的结构设计摘要：现代住宅通常都要求大开间，房间平面布置比较灵活，室内要求没有柱楞等，而异形柱及短肢剪力墙则可以很好的满足这一要求，所以应用也越来越广泛。

不过现行的国家规范中对异形柱以及短肢剪力墙结构设计规定还不够明确，因此在实际设计过程中，设计人员需要注意要运用正确的概念。

本文就针对异形柱以及短肢剪力墙体系的结构设计进行讨论。

关键词：异形柱；短肢剪力墙；结构设计一、异形柱和短肢剪力墙结构体系的特点异形柱与短肢剪力墙的结构体系特点主要体现在以下几点：第一，与建筑平面相结合，布置竖向构件是将间隔墙的位置加以充分利用，与建筑的使用功能几乎不会有矛盾之处。

通过合理的结构计算，墙的数量可自由设置，肢的长短也可比较自由设置，主要由抗侧力需要来确定，还可以通过不同的尺寸与布置对刚度中心位置进行调整；第二，布置灵活，有较大的调整空间，方案选择的范围也比较大，对于支承楼盖的要求处理比较简单，结构方案比较合理；第三，各个墙连接的梁会随着墙肢的位置隐于间隔墙竖平面内，基本上是隐蔽的。

二、异形柱的结构设计（一）异形柱结构形式计算异形柱的结构形式包括异形柱框架结构、异形柱框架-剪力墙结构以及异形柱框架核心筒结构三种。

按照相关试验结果显示，异形柱框架结构的破坏特征类似于矩形柱框架结构，其底层柱的上、下端是柱的危险截面，受到破坏时，异形柱和梁柱节点的裂缝不明显，异形柱的长细比较大，有丰满的滞回曲线，变形能力及层间变形能力比较强。

因为异形柱的截面是不对称的，受到水平力的作用时会产生双向偏心受压，从而承载力会受到一定的影响。

所以在设计异形柱结构时要基于空间体系的角度加以考虑，最好先采取具有异形柱单元的计算软件分析其内力和位移。

由于异形柱与短肢剪力墙的受力特点不一样，因此在实际计算时不得将异形柱按照短肢剪力墙的建模来计算。

如果空间分析程序没有异形柱单元，则在计算异形柱结构时，其内力分析可以参照薄壁杆件模型来进行。

短肢剪力墙和异形柱的区别在建筑结构设计中，短肢剪力墙和异形柱是两个常见的构件，它们在受力性能、构造要求和应用场景等方面存在着明显的区别。

对于建筑行业的从业者和相关爱好者来说，理解它们之间的差异是非常重要的。

首先，从定义和概念上来看，短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为 5 8 的剪力墙。

其墙肢较短，一般呈现“T”形、“L”形或“一”字形等。

而异形柱则是指截面形状为“T”形、“L”形、“十”字形等非矩形的柱。

在受力性能方面，短肢剪力墙主要承受水平荷载和竖向荷载。

由于其墙肢相对较短，在水平地震作用下，其变形以弯曲变形为主，同时伴有一定的剪切变形。

因此，短肢剪力墙具有较好的抗侧刚度和承载能力。

而异形柱的受力性能相对较为复杂。

由于其截面形状不规则，在受力时，柱肢的各个部位受力不均匀，导致其承载能力和抗震性能相对较弱。

从构造要求上来说，短肢剪力墙的厚度一般不应小于 200mm，混凝土强度等级不应低于 C25。

墙肢的纵向钢筋应按照计算配置，且应满足最小配筋率的要求。

同时，短肢剪力墙的箍筋应加密设置，以提高其抗剪能力。

而异形柱的截面尺寸要求相对较严格，肢厚不应小于200mm，肢高不应小于 500mm。

纵向钢筋应沿周边均匀布置，箍筋也应满足相应的构造要求。

在应用场景方面，短肢剪力墙通常适用于高层住宅建筑中，尤其是在户型布置较为灵活的情况下，可以通过合理布置短肢剪力墙来满足建筑的功能要求和结构的安全性。

而异形柱则更多地应用于多层住宅建筑中，特别是在建筑平面布局较为复杂，柱网布置不规整的情况下，异形柱可以更好地适应建筑的空间要求。

再从设计计算的角度来看，短肢剪力墙的计算方法相对较为复杂，需要考虑其弯曲、剪切和扭转等多种受力状态，并采用相应的计算软件进行分析。

而异形柱的计算则需要考虑其特殊的截面形状和受力特点，采用专门的计算方法和程序。

另外，在施工方面，短肢剪力墙的施工工艺与普通剪力墙类似，但由于其墙肢较短，在模板支设和混凝土浇筑时需要更加小心，以保证施工质量。

短肢剪力墙结构与异形柱结构受力特点及设计探讨摘要：根据大量短肢剪力墙和异形柱基础框架的试验数据和工程实践，讨论了这两种整体结构的力学特性，以及各自的延性、轴压比等进行了深入分析。

为今后同类整体结构设计提供了很多详细的设计参考。

关键词：异形柱结构；延性；轴压比；短肢剪力墙引言现有的外漏梁框架和最常见的剪力墙结构更加严格地限制和分隔了建筑物的整体空间。

很难完全满足整体住房要求。

因此，在现有剪力墙成功的基础上，基础结构和整体框架的优势逐渐得到发展。

1短肢剪力墙的构造分析短腿剪力墙结构的截面积小于300毫米，墙肢长为总厚度的5至8倍。

剪力墙的整体结构可分为t型，+型，L型和一型。

折线和Z型基本结构的特点是：（1）根据对更大侧向力的需求，壁的总数可以更多或更少，并且肢体的长度可以更长或更短。

强度和刚度中心结构的位置必须根据不同的尺寸和市场布局进行调整。

（2）它可以通过更多的选项灵活地布置。

而且，这些选项相对简单且易于理解。

（3）根据建筑物的抗侧强度和刚度要求，中心施工点剪力墙基础结构中最重要的抗侧力结构能够方便、全面地满足高强度、高刚度的要求。

2短肢剪力墙结构的计算方法和设计与一般剪力墙结构的综合分析基本相似。

可运用空间杆-墙的组元分析法或三维杆-系薄壁柱的空间分析法，前种方法是清华大学的tus或建研院的TBSAP、SATWE、广东省建筑设计研究院SSW等。

后一种方法分别为广东建筑设计院广州大厦CAS的ss模块，或广东建筑设计研究院TAT和TBSA。

用空间杆壁成分分析方法计算模型结构更符合中国的实际现象，具有较高的精度。

三维柱式壁桩的空间分析流程相对较长，尽管该标准使用较早，适用范围较广。

短肢剪力墙应通过各种空间杆壁构件程序进行校正。

经过多番分析，根据《高层建筑结构设计设计和施工规范》，对其结构和断面的设计，与异形柱的基本结构相比，短肢剪力墙的整体结构理论上更加成熟。

但是这种类型的基本结构设计仍然需要注意以下方面：（1）由于短腿剪力墙的整体结构比普通剪力墙的结构小，因为它的侧向强度，强度和刚度很小，所以在设计的一部分中，设置了更多相关的长墙，使用电梯和旋转楼梯井形成刚性内筒，最大程度地减少大变形的总体结构。

基于高层短肢剪力墙结构的设计问题分析与探讨短肢剪力墙结构由于结构布置方面的灵活性和可调整性，使其各项技术经济指标均较一般剪力墙结构理想，因而在高层住宅楼结构设计中已被广泛采用。

本文主要就短肢剪力墙体系的结构特点,优缺点,设计原则,注意事项等问题进行了深入的分析研究，为类似工程的设计提供参考意见,与同行共同探讨。

标签：短肢剪力墙；高厚比；抗震措施；抗震性能；配筋率前言随着社会的发展，越来越多的住宅小区出现，人们对高层住宅平面与空间的要求也越来越高，原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。

于是，短肢剪力墙结构在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，受到了建筑师的肯定，更得到了住户与房开商的欢迎，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，在现代住宅建筑应用中起到重要作用。

一、短肢剪力墙概念分析短肢剪力墙是指大部分墙肢截面高度与厚度之比为5~8 的剪力墙与筒体或一般剪力墙组成的结构体系。

它根据高层住宅平面特点, 利用竖向交通中心区的分隔墙,设置钢筋混凝土墙, 组成一个基本完整的核心筒体, 作为承受竖向荷载和抗力的主要部分。

外围部分的竖向构件, 视结构受力需要和建筑平面布置, 在房间分隔墙交点处设置适量的钢筋混凝土短肢墙。

各短肢剪力墙间布置连梁,把这些短肢剪力墙及核心筒体连接成一个整体,构成整幢建筑的结构体系。

短肢剪力墙一般长度不超过 2 米, 截面厚度不小于200mm。

布置形式通常采用L 型、T 型, 也有少量十字型, Z 型, 一字型截面。

其型式随交点处建筑分隔墙形式而定。

也可混合布置部分长墙肢或矩形柱。

二、短肢剪力墙体系的特点分析1、结合建筑平面,利用间隔墙布置墙体,基本不与建筑使用功能发生矛盾。

2、短肢墙的数量可根据抗侧力的需要确定, 使建筑平面布置灵活。

3、连接各墙的连梁主要位于墙肢平面内。

浅谈异形柱与短肢剪力墙结构设计摘要：随着人们生活水平的提高，人们对住宅建筑的要求越来越高，要满足这样的高标准，住宅的建设就不能仅仅局限于原来的方体结构，为了达到美观大方的效果，住宅建设中出现了柱楞，露梁等，异性柱和短肢墙结构能更好的解决这些问题。

所以得到了广泛的应用。

本文对异形柱和短肢墙在结构设计中存在的一些问题进行了探讨。

关键词：异形柱、短肢剪力墙、设计、受力一、异形柱的结构设计异形柱的截面不是采用以前惯用的矩形柱，而是由多个小墙肢组合的截面柱子，是由剪力墙变化而来。

柱肢截面的各个墙肢的高厚比不大于4，常用的有T形、十形和L形，也有一部分建筑采用Z形。

柱肢的宽度通常与墙体的厚度相同·，一般是200～250mm，最多不能不大于300mm。

肢长比较长，《规程》中规定不能小于500mm，通常为600～800。

此外，不等肢异形柱的肢高比通常不超过1.6，各肢的截面厚度差不能过大。

虽然异形柱是由剪力墙变化而来，但是因为柱截面的特殊性，异形柱的受力特点既和剪力墙的结构不同，也和普通框架区别很大，它具有自己的独特的风格。

通过国内外大量的理论分析和试验资料证明，异形柱的破坏形态变现为：小偏压破坏、弯曲破坏、剪压破坏等，影响破坏形态的主要因素有：轴压比、剪跨比、荷载角、配箍率等。

1、受力特点分析（1）、整体计算分析异性柱的特殊结构对整个结构的抗侧力刚度的影响很大，总的来说和相同布置的同一个截面的矩形柱结构相比较，异形柱结构的整体性能要好一些，刚度也相对增强；但是从单结构形式来看，异形柱结构的刚度值在普通框架和剪力墙之间。

根据规范的要求，对于普通的矩形柱结构，如果没有斜向抗侧力的构件时，结构设计的地震作用力方向通常为工程的横纵轴方向，也就是0度和90度方向，通过这个来求出在地震的作用下的结构内力，正截面的两个方向的承载力分别按照单偏压来计算配筋，基本上能够包括地震作用沿各个方向的情况。

但是对于异形柱，因为截面惯性在不同的方向差别很大，在地震作用下柱体受力的最不利的方向不一定是90度或者0度，这样沿这两个方向计算的配筋就不能完全包括地震作用沿别的方向的情况，特别是在高强度地区。

异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题
法、异形柱受力性能及其轴压比控制、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱等进行探讨，提出建议，供结构设计人员参考。

现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。

异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。

目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。

本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨，提出个人看法，供结构设计人员参考。

1异形柱结构型式及其计算
异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架剪力墙结构和异形柱框架核心筒结构。

异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。

由于异形柱截面不对称，在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。

因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。

因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。

当采用不具有异形柱单元的空间分析程序（如TBSA5.0）计算异形柱结构时，。

浅析异形柱与短肢剪力墙结构设计【摘要】随着国民经济的不断发展，当前建筑工程设计已成为工程项目施工建设中不可缺少的工程环节，是保证工程质量和建筑物使用功能有效措施。

近年来，随着科学技术的发展，建筑行业也迈进了发展的新阶段，其在发展中促进了其他行业的发展与繁盛。

科学技术的日新月异为目前建筑施工工艺和设计注入了新的生机与活力，同时也为其设计提出了更高要求。

异形柱与短肢剪力墙结构作为建筑行业的新概念、新结构而受到人们的关注与完善。

本文就异形柱与短肢剪力墙结构的设计要点进行了分析，并提出了相应的管理措施。

【关键词】异形柱；短肢剪力墙；结构设计0.前言随着当前社会发展中，各种新的结构形式广泛的应用在房屋建设中，成为房屋设计工作要点。

结构设计在目前的工程项目中已成为保证建筑结构质量安全的主要衡量标准，更是当前建筑行业进行施工指导和规范。

从结构受力角度来说，异形柱和短肢剪力墙体系在设计中通过综合分析与应用，为施工技术和应用措施的选择提供了必要基础。

在当前的建筑结构设计中，以框架结构为主的建筑结构形式应用日趋广泛，这就为异形柱结构的设计提供了发展的前提与动力。

在当前的建筑工程项目中，传统的结构形式与施工工艺已无法满足人类日益变化的高精神需求与物质需求，因此在工作中采用先进的结构形式进行设计是当前建筑工程建设的主要手段，也是提高工程质量和功能的核心。

在设计中，逐步提出了一种平立面布置近于框架结构，柱的截面形式又不拘泥于矩形的新方式，从而为建筑工程项目的设计提供了指导依据。

1.异形柱结构型式及其计算异形柱结构随着人们对住宅，特别是高层住宅建筑平面与空间结构要求的逐步提高，原来的普通框架结构中，由于剪力墙结构对建筑空间造成严重的限制影响，而逐步无法满足人们的大空间生活需求。

因此，在工程项目中对剪力墙结构进行优化设计变得更加重要，其通过在原有的剪力墙基础上吸收框架结构的优点而形成了一种新的住宅观念和高层住宅建筑结构形式。

短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计探讨
短肢剪力墙（Short Coupling Shear Wall）和异形柱（Irregular Column）是建筑结构中常见的构件，它们的受力分析和设计对于确保结构的安全和稳定非常重要。

下面对短肢剪力墙和异形柱的受力分析和设计进行一些探讨：
1. 短肢剪力墙受力分析和设计：
- 受力分析：短肢剪力墙主要受到水平地震荷载的作用，其主要承担剪切力和弯曲力。

在进行受力分析时，需要考虑墙体自身的刚度与弯矩分布情况。

- 设计探讨：设计短肢剪力墙时，首先需要确定墙体的几何形状和位置。

通过选择合适的墙体厚度、配筋方式和材料强度，确保墙体在地震作用下具有足够的抗剪和抗弯能力。

此外，还需要进行板-墙节点的设计，以保证节点的刚度和强度。

2. 异形柱受力分析和设计：
- 受力分析：异形柱由于其非规则的截面形状和几何造型，其受力分析较为复杂。

在进行受力分析时，需要考虑弯矩、剪力和轴力等作用于异形柱的力效应。

- 设计探讨：设计异形柱时，需要对其几何形状、截面形状和强度进行合理的选择。

异形柱的截面尺寸应根据承受的荷载计算确定，并通过合适的配筋方式和材料强度来满足结构需要。

此外，还需要根据施工要求和潜在的构件位移，进行节点设计和连接方式的选择。

在进行短肢剪力墙和异形柱的受力分析与设计时，需要参考相应的国家或地区的建筑设计规范和标准。

此外，使用现代建筑工程软件和计算工具也是评估和验证结构安全性的重要手段。

对于复杂的结构和非常规形状的构件，建议寻求结构工程师的专业建议和设计支持，以确保结构的准确分析和合理设计，满足建筑安全和结构可靠性的要求。

异型柱、短肢剪力墙结构的设计建设行业专版施工技术异型柱,短肢剪力墙结构的设计异型柱,短肢剪力墙结构由于其在建筑使用方面的诸多优点,已在工程中普遍使用.但就结构设计来讲,由于研究不够充分,标准和规定也存在诸多争议,设计中存在一定的混乱.为此,本文根据自己的设计经验对这两种结构的受力特点,结构分析及构造要求进行阐述.一,异形柱结构1.异形柱结构定义所谓异形柱是相对于矩形柱而言的,规定柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4范围的类似剪力墙的结构.常用的有"T"字型,"L"型,"十"宇型等.2.异形柱结构特点相对于矩形柱而言,异形柱墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异:②对于长异形柱(H/h&gt;4),控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好.而对短柱(H/h&lt;4),构件变形能力下降.⑨异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核,biIl凝土协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心混凝土处于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显;④异形柱存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差.3,异形柱结构的计算由于异形柱截面不对称,在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视.因此,对异形柱结构应按空间体系考虑,宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析. 另外一种计算方法就是将异型柱按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析.当刚度相等时,矩形柱比异形柱的截面面积大.一般比值(A矩/A异)约在1.20-1.50之间.因此用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱,建议用比值(A矩/A异)对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱.异形柱的截面设计可根据算得的内力,采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算.4.异形柱的受力性能及其轴压比控制广东《规程》按建筑抗震设计规范(GBJ11—89)中所规定的柱子轴压比降低OO5取用(按截面的实际面积计算);天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比,箍筋直径及抗震等级共同确定,其要求比广东《规程》严格.异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件,柱肢截面的肢厚比(即肢长/肢宽)不大于4. 《高规》(JGJ3—91)第5.34条规定,"抗震设计时,小墙肢的截面高度不宜小于3bw","一,二级剪力墙的小墙肢,其轴压比不宜大于O.6".根据上述分析,对于异形柱框架结构.L形截面柱的轴压比不应超过O6 (按截面的实际面积计算,下同),T形截面柱的的轴压比不应超过O.65,十字形截面柱的轴压比不应超过O.8.但对于转换层下的支承柱,其轴压比仍不应超过O.6O.5.异形柱结构配筋构造由于异形柱不仅受轴向力作用,而且受一定的弯矩,表现出一定的矩形柱的受口李艳春赵群昌l业界力特性,因此主受力钢筋应配在异形柱的角害B.二,短肢剪力墙结构1.短肢剪力墙的定义现行《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)的定义是:短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比(肢高厚比)为5到8的剪力墙.2.短肢剪力墙的优点与普通的剪力墙相比,短肢剪力墙门窗洞口更大,可以较好地满足住宅建筑的采光与通风要求,增加使用面积,布置灵活.这种结构体系通常都是利用中部的竖向交通区设置较多的剪力墙,组成一个较为完整的或基本完整的筒体.也可以将由竖向交通区所构成的混凝土筒设置在结构外边,而靠中间的楼梯间可用混凝土剪力墙构成一个相对完整的半开放的简体. 这一部分的结构布置与建筑平面的划分较容易达成一致,易于实现.3.短肢剪力墙结构及其计算短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构.其计算模型, 配筋方式和构造要求与普通剪力墙结构类似.在TAT,TBSA中可按剪力墙输入. TAT,TBSA所用的计算模型都是杆件,薄壁杆件模型,其中梁,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(多一个截面翘曲角,即扭转角沿纵轴的导数),考虑了墙单元非平面变形的影Ⅱ向.但是,薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽,结构布置复杂(如有转换层)时,存在较多的问题,如:薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响,当结构布置复杂时广东科技20065总第153期业界It设恬业专版施工技术变形不协调:墙肢间的不同受力仅采用截面翘曲角反映,计算的精度难以保证.现在逐渐的被墙元模型取代.如ETABS, SE,TUS等4.短肢剪力墙配筋构造短肢剪力墙介于异形柱与普通剪力墙之间,以轴向力为主,弯矩为辅.从柱子来讲其主受力钢筋应安排在柱的角部,从剪力墙来说,也应加强边缘构件的配筋. 但如按剪力墙的边缘构配筋方法,由于短肢剪力墙墙肢短,可能会出现全截面均配钢筋,这对短肢剪力墙的受力并不是最佳,因此建议墙肢角部筋配在0.2L(L为墙肢长)墙肢范围内.三,关于异形柱,短肢剪力墙结构设计的思考1.异形柱,短肢剪力墙及普通剪力墙抗震能力分析笔者认为结构地震设计的核心有三点:一是结构变形的控制:二是变形能力的加强;三是次要构件允许先破坏.(1)在小,中地震的作用下,结构部产生的变形控制在一定的范围内,结构的变形小,也即结构的受力小,从而保证结构不破坏或少破坏:(2)保证结构的变形能力.变形能有两种作用,一是吸收地震能量,使大的地震能量不产生继续的累积,二是保证大震不倒塌的关键.从定性的角度来讲,在轴压比相当的情况下,异形柱的变形能力一定要比普通剪力墙结构强得多,因为从形状上看,普通剪力墙就是一个肢更长的异形柱,比异形柱更异型的柱.只要对异形柱的轴压比,配筋和位移加以适当的约束,即达到与普通剪力墙相当的程度,那么异形柱的抗震性能应优于普通剪力墙结构.从构件的直观感觉来讲,异形柱,短肢剪力墙和普通剪力属于同意性质的构件,短肢剪力墙比异形柱的墙肢更长,而普通剪力比短肢剪力墙的肢更长.从异形柱,短肢剪力墙到普通剪力墙结构墙肢是逐渐变化的,是一个连续的过程,结构的受力不会产生突变.目前,在抗震设防烈度为7度及其以厂乐科技20065总第153期下的地区适用范围大至如下:(1)异形柱框架结构可用在七层以下的住宅中(2)短肢剪力墙结构适用于七层～二十层左右的住宅,尤其是十一,十二层小高层住宅.(3)剪力墙结构体系是传统高层住宅中常用的结构体系,一般用于十八层以上的住宅建筑不同的结构构件应用于不同的结构高度,这是自然形成的.如异形柱不会用于高层结构一样,但不同构件的名称定义却是认为划分的.笔者认为在异形柱控制了轴压比以后,虽然三者受力有其各自的特点,但三者有很多的共性,三者应为为同一性质的构件,仅存在构件尺寸的差别,并无质的分别.墙提高一级,相应的暗柱构造配筋率增大一倍:(2)为了满足长墙承担的倾覆弯矩大于50%要求,短肢墙的数量大大减少, 其最终的结构形式倒像是一般剪力墙结构中设置了部分的短墙肢.因此,与其作二级抗震的短肢墙,还不如做三级抗震的一般剪力墙,两者墙肢的长度也就20~30CM的差距.这对于建筑的经济,IWzgn结构技术的提高都是无益的.另外,规范要求异型柱肢不能太长(控制短柱),而对短肢剪力墙则要求肢不能太短,也是一对难以解释的矛盾要求.笔者认为在限制了异形柱的轴压比的情况下,异形柱可看作超短肢剪力墙,在异形柱结构中可以有短肢剪力墙出现,表1异形柱,短肢剪力墙和普通剪力墙受力比较抗震短肢抗震普通抗震类型异形柱能力剪力墙能力剪力墙能力轴压比相当相当相当相当相当相当弯矩大小由由小大变形能力大大由由小小从表1可以看出,异形柱,短肢剪力墙到普通剪力墙结构墙肢是逐渐变化的,是一个连续的过程.结构的受力不会产生突变,人为的割裂也许是个错误.2.目前设计中的矛盾与困惑目前,国家规范对于异形柱结构没有相应的规定,有的地方规范要求异形柱结构只能用在七层及七层以下的住宅中,在设计中设计人员为了满足这条要求,有时就要增加整层的混凝土等级或增加柱根数,造成比必要的浪费."高规"短肢墙的抗震等级比一般剪力墙提高一级,并且短肢墙配筋也比一般剪力墙提高很多.按照新"高规"的要求,目前12层左右的结构做短肢墙已经没有经济性可言了,理由如下(1)短肢墙的抗震等级比一般剪力就象短肢剪力墙中可以出现普通剪力墙结构墙一样,不同的构件可按不同的计算模型和构造要求.而对于短肢剪力墙也没有必要做过严的要求的必要.但是,许多高层住宅结构由于开洞过大,使得剪力墙墙肢过短,连梁高度过大, 剪力墙实际上被设计成了扁柱,给结构的安全性,经济性造成了不利影响.对短肢剪力墙截面形状的限制可能更有利于结构的受力及抗震性能.■(作者单位:李艳春,深圳市同济人建筑设计有限公司;赵群昌,深圳市市政工程设计院)。

高层建筑短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计探讨摘要：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，论述了这两种结构形式的受力特点，并分析了各自的结构计算、构造的相关问题。

关键字：高层剪力墙异形柱随着人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。

于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。

这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，受到了建筑师的肯定，更得到了住户与房开商的欢迎，为此，本文对这两种新的高层住宅结构型式的受力特点、结构分析及构造要求进行阐述。

1、短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构，常用的有“t”字型、“l”型、“十”字型、“z”字型、折线型、“一”字型。

这种结构型式的特点是：①结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾；②墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置；③能灵活布置，可选择的方案较多，楼盖方案简单；④连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽；⑤根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。

对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法，前者如建研院的tbsa、tat，广东省建筑设计院的广厦cad的ss模块，后者如建研院的tbssap、satwe，清华大学的tus，广东省建院的ssw等。

其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况，精度较高。

虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广，但对墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆-墙组元程序进行校核。