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【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。
异形柱结构形式在当前建筑工程施工过程中是应用的重点，是在承受能力能够满足称压力的情况下形成的，截面几何形状为L形、T形、和十字形。混凝土异形柱框架结构：是以异形柱代替一般框架柱，和梁刚性连接组成的承受竖向和水平作用的结构。其在设计的过程中是基于建筑安全为基础前提进行综合设计和分析，从建筑结构整体性和安全性进行统一的分析与设计，能够在使用的过程中承受不同的压力和结构力，是保证建筑工程质量的关键。
2.短肢剪力墙结构及其计算
短肢墙结构在当前建筑工程的应用中主要应用在小高层住宅建筑中，是住宅建筑施工中常见的基础措施。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。在设计中的时候，通过结合当前社会中的科学技术手段和实际工作经验进行综合分析与设计，在当前设计和应用的过程中是结合当前的实际情况进行综合的计算和分析，其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可，而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。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响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少、精度较高。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，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短，本身较高细，更接近于杆件性能，所以，用TAT、TBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。同时在短肢剪力墙设计中，必须要满足以下条件：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的 50%。当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的 15%～ 40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定，用户可以灵活掌握。
3.异形柱的受力性能及其轴压比控制
某大学的试验研究结果表明：异形柱的延性比普通矩形柱的差。其在设计的过程中轴压比、高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。
异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。
4.短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱
在现代高层住宅的地下室和下部几层，由于停车和商业用房需较大空间，就得通过转换层来实现。在短肢剪力墙结构中，一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。
在短肢剪力墙应用的过程中，是通过各种相应的规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。其在剪力墙和异形柱设计的过程中，是采用当前相应的社会技术手段综合分析和管理。框支剪力墙结构当转换层位置较高时，如何定义框支柱，是当前建筑设计的关键，其涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原理，局部处理的影响只限于局部范围，所以当转换层位置较高（如高位转换）时，除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架结构基本一样，不必按框支柱处理。建议当转换层位置不超过五层时，转换层下的各层柱均按框支柱处理；当转换层位置超过五层时，转换层下相邻的五层柱按框支柱处理，而其它层的柱按普通框架柱处理。由于高位转换对抗震不利，所以结构设计中应尽量避免高位转换。
5.短肢剪力墙结构的抗震加强措施
抗震設计时，短肢剪力墙的抗震等级应比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。抗震设计时，除底部加强部位应条调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。
6.结束语
近年来，随着人们对建筑结构要求的不断提高，各种建筑结构形式不断的出现在人们眼前，为各个企业和施工单位的工程设计方式的提高奠定了发展的基础。短肢剪力墙和异形柱结构广泛的被应用在当前的建筑工程之中，成为建筑工程项目设计与研究重点。 [科]
【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。
异形柱结构形式在当前建筑工程施工过程中是应用的重点，是在承受能力能够满足称压力的情况下形成的，截面几何形状为L形、T形、和十字形。混凝土异形柱框架结构：是以异形柱代替一般框架柱，和梁刚性连接组成的承受竖向和水平作用的结构。其在设计的过程中是基于建筑安全为基础前提进行综合设计和分析，从建筑结构整体性和安全性进行统一的分析与设计，能够在使用的过程中承受不同的压力和结构力，是保证建筑工程质量的关键。
2.短肢剪力墙结构及其计算
短肢墙结构在当前建筑工程的应用中主要应用在小高层住宅建筑中，是住宅建筑施工中常见的基础措施。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。在设计中的时候，通过结合当前社会中的科学技术手段和实际工作经验进行综合分析与设计，在当前设计和应用的过程中是结合当前的实际情况进行综合的计算和分析，其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可，而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。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响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少、精度较高。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，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短，本身较高细，更接近于杆件性能，所以，用TAT、TBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。同时在短肢剪力墙设计中，必须要满足以下条件：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的 50%。当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的 15%～ 40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定，用户可以灵活掌握。
3.异形柱的受力性能及其轴压比控制
某大学的试验研究结果表明：异形柱的延性比普通矩形柱的差。其在设计的过程中轴压比、高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。
异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。
4.短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱
在现代高层住宅的地下室和下部几层，由于停车和商业用房需较大空间，就得通过转换层来实现。在短肢剪力墙结构中，一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。
在短肢剪力墙应用的过程中，是通过各种相应的规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。其在剪力墙和异形柱设计的过程中，是采用当前相应的社会技术手段综合分析和管理。框支剪力墙结构当转换层位置较高时，如何定义框支柱，是当前建筑设计的关键，其涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原理，局部处理的影响只限于局部范围，所以当转换层位置较高（如高位转换）时，除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架结构基本一样，不必按框支柱处理。建议当转换层位置不超过五层时，转换层下的各层柱均按框支柱处理；当转换层位置超过五层时，转换层下相邻的五层柱按框支柱处理，而其它层的柱按普通框架柱处理。由于高位转换对抗震不利，所以结构设计中应尽量避免高位转换。
5.短肢剪力墙结构的抗震加强措施
抗震設计时，短肢剪力墙的抗震等级应比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。抗震设计时，除底部加强部位应条调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。
6.结束语
近年来，随着人们对建筑结构要求的不断提高，各种建筑结构形式不断的出现在人们眼前，为各个企业和施工单位的工程设计方式的提高奠定了发展的基础。短肢剪力墙和异形柱结构广泛的被应用在当前的建筑工程之中，成为建筑工程项目设计与研究重点。 [科]