建筑工程結構抗扭設計研究

文曉峰

摘 要：建筑工程結構抗扭設計的應用還存在不少問題需要完善，這是建筑工程結構設計隨著社會經濟不斷進步的必然產物，也是順應時代發展的必然選擇。本文對建筑工程結構抗扭設計中的一些理念及其應用進行了淺要的分析與探討。

關鍵詞：建筑工程；結構；抗扭設計

中圖分類號：TU311 文獻標識碼：A

一、引言

近年來，建筑工程在當今社會中占有越來越重要的地位，對于我國大多數城市或城鎮而言，都離不開大量的建筑工程設計工作，而且其還在繼續地更新、發展和完善當中，這樣一來，就使得一些之前的設計管理理念稍感落后，需要不斷更新自身理念，從而與其的迅猛發展保持一致，在這個過程中，如何提高建筑工程結構抗扭設計的理念及其在工程建設中的應用也成為了諸多研究學家的關注熱點。

二、建筑工程結構的扭轉類型探究

受扭的現象在建筑工程結構中大量存在，可是卻只有少量處于扭轉單獨作用的現象，基本上很多都屬于復合受扭。當設計結構的抗扭性的過程中，因為建筑受扭情況通常都不是特別簡單，所以要將受扭結構的性質考慮進來。經過長時間的實踐檢驗可知，按照不同扭矩形成的原因，可以將結構扭轉劃分為平衡扭轉和協調扭轉兩種。

（1）平衡扭轉。這種扭轉指的是在建筑的構造中由于平衡外力所引起的結構扭轉。例如說房梁，主要作用是對懸臂板起到支撐的作用，梁內力量由于懸臂板外力作用難以重分布，在梁的設計中難以縮短扭矩。因此，通常在設計的時候必須平衡梁的抗扭能力和外作用扭矩。

（2）協調扭轉。也就是在建筑工程結構當中，各個部件結構間的彎曲轉動受到支撐構建的制約時引起的結構扭轉。例如，在樓面梁中的彎曲轉動，由于彎曲變形的樓面引起不協調，設計邊梁時對這一點設計協調的扭矩，并不是以外作用扭矩的平衡為目的。

按照不同的受扭特性的構件進行劃分，包含以下兩種類型的扭轉：

（1）自由扭轉。這種扭轉就是構件在受到扭矩的作用力時，橫截面的變形并不會影響構件每個橫截面的扭矩，這主要是由于橫截面變形對縱向的纖維不會產生影響，只受到分力，而沒有受到正向力。因此這種扭轉就是自由扭轉。

（2）翹曲約束扭轉。建筑工程結構部件因為扭矩形成的作用力而產生影響，如果截面彎曲變形會影響各個橫截面的扭矩，而且扭矩會因為不同大小的彎曲度而有所不同，引起變化的縱向纖維，因此，截面上同時接受正向力和剪向力，形成的作用力就是翹曲約束扭轉。

三、建筑工程結構抗扭設計要點探究

1 結構的總體布置

（1）控制結構的高寬比。在設計高層建筑整體結構的過程中，通常設計的重難點在于側向、偏向位移。這主要是因為傾斜力會因為增加的建筑高度而迅速增長，因襲，設計高層建筑時建筑寬度不能過小，否則將難以設計。一般而言，建筑最高設計是寬的5～6倍為最佳，當對防震、防裂有比較高的設計要求時，必須更加嚴格的確定建筑的高寬。

（2）結構的平面布置。如果建筑物比較長，當受到風的作用力時，常常會因為不均勻和混亂方向的風力形成結構扭轉或者彎曲樓板平面等。因此，必須嚴格限制建筑物的長度，以此防止樓板變形產生復雜的受力。如果設計防烈度為6～7度時，其長寬要在6的范圍內；如果防烈度等于或者超過8時，長寬必須在5的范圍內。不管是板式還是塔式高層建筑，都應盡可能使用規則、對稱、單一的平面，這樣可以有效防止受到復雜力和扭轉力的影響。為了更好地重疊結構剛度中心和質量中心，降低扭轉作用力，偏心距應該設置在垂直于外力作用線邊長的5%的范圍內。

（3）結構的豎向布置。在設計建筑的縱向方面上，結構的剛度、均勻平衡性和連度性也是需要重視的因素。盡可能防止結構斷接和突變。在多地震帶，杜絕采用底部軟弱層的框架，因為這種結構全部都是由框支剪力墻構成的，由剪力墻突斷的中部軟弱層結構也是不能使用的結構。

2 抗扭配筋構造

雖然鋼筋架構不能用作防范由于扭矩力構件產生的裂縫，但是如果適度用在結構中，在一定程度上可以限制構件受到重力引發的裂縫寬度，進而支撐鋼筋，最終保證結構部件受力能力符合設計要求，防止預先被破壞。

（1）箍筋的形式。因為建筑部件拉變和扭轉常常會造成四個側面出現裂縫，所以通常設計封閉式結構進行箍筋，保證裂縫面上角部的外部推力維持平衡的狀態。

（2）箍筋的間距。因為構件會受到純扭轉力的影響，被損壞面的斜線裂縫會和縱軸呈45°左右，因此在設計箍筋結構時，我們要保證最大距離要在截面寬度范圍內，有效保證各個斜線裂縫至少中間穿過一根鋼筋。

（3）箍筋的設計強度。當前，我國基本上在運用鋼筋混凝土結構部件時，都是采用冷拔低碳鋼絲和一級光面鋼筋，如果截面因為產生較大的剪力和扭轉力就可以采用二級變形鋼筋。經過實踐檢驗可知，設計的科學合理性可以充分發揮以上一、二級鋼筋的韌性和剛度。

（4）縱筋的直徑和間距。縱筋因為扭矩作用的影響，受到拉力和銷栓力的作用，而且因為斜壓力形成的外推理也會作用于角部縱筋。根據我國相關工程的實際案例，通常縱筋直徑要大于10mm，也有少數案例會使用8mm，縱筋間距通常要小于300mm，以此保證裂縫寬度受到合理制約。

（5）抗扭鋼筋的配置范圍。通過實踐可知，構件因為扭矩作用的影響，縱筋必須與箍筋同時受力，因此保證扭轉力的作用充分發揮。因此，必須按照縱筋的延展長度來確定箍筋的延伸長度。

結語

綜上所述，建筑工程結構抗扭設計的理念及其在工程建設中的應用是緊密相連且不可分割的，而就目前來說，因為各類原因的存在，建筑工程結構抗扭設計的應用還存在不少問題需要完善，這是建筑工程結構設計隨著社會經濟不斷進步的必然產物，也是順應時代發展的必然選擇。而充分做好建筑工程結構抗扭設計是一項有著一定難度的工作，這離不開建筑工程中健全而完善的設計管理體系。

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