建筑工程结构抗扭设计研究

文晓峰

摘 要：建筑工程结构抗扭设计的应用还存在不少问题需要完善，这是建筑工程结构设计随着社会经济不断进步的必然产物，也是顺应时代发展的必然选择。本文对建筑工程结构抗扭设计中的一些理念及其应用进行了浅要的分析与探讨。

关键词：建筑工程；结构；抗扭设计

中图分类号：TU311 文献标识码：A

一、引言

近年来，建筑工程在当今社会中占有越来越重要的地位，对于我国大多数城市或城镇而言，都离不开大量的建筑工程设计工作，而且其还在继续地更新、发展和完善当中，这样一来，就使得一些之前的设计管理理念稍感落后，需要不断更新自身理念，从而与其的迅猛发展保持一致，在这个过程中，如何提高建筑工程结构抗扭设计的理念及其在工程建设中的应用也成为了诸多研究学家的关注热点。

二、建筑工程结构的扭转类型探究

受扭的现象在建筑工程结构中大量存在，可是却只有少量处于扭转单独作用的现象，基本上很多都属于复合受扭。當设计结构的抗扭性的过程中，因为建筑受扭情况通常都不是特别简单，所以要将受扭结构的性质考虑进来。经过长时间的实践检验可知，按照不同扭矩形成的原因，可以将结构扭转划分为平衡扭转和协调扭转两种。

（1）平衡扭转。这种扭转指的是在建筑的构造中由于平衡外力所引起的结构扭转。例如说房梁，主要作用是对悬臂板起到支撑的作用，梁内力量由于悬臂板外力作用难以重分布，在梁的设计中难以缩短扭矩。因此，通常在设计的时候必须平衡梁的抗扭能力和外作用扭矩。

（2）协调扭转。也就是在建筑工程结构当中，各个部件结构间的弯曲转动受到支撑构建的制约时引起的结构扭转。例如，在楼面梁中的弯曲转动，由于弯曲变形的楼面引起不协调，设计边梁时对这一点设计协调的扭矩，并不是以外作用扭矩的平衡为目的。

按照不同的受扭特性的构件进行划分，包含以下两种类型的扭转：

（1）自由扭转。这种扭转就是构件在受到扭矩的作用力时，横截面的变形并不会影响构件每个横截面的扭矩，这主要是由于横截面变形对纵向的纤维不会产生影响，只受到分力，而没有受到正向力。因此这种扭转就是自由扭转。

（2）翘曲约束扭转。建筑工程结构部件因为扭矩形成的作用力而产生影响，如果截面弯曲变形会影响各个横截面的扭矩，而且扭矩会因为不同大小的弯曲度而有所不同，引起变化的纵向纤维，因此，截面上同时接受正向力和剪向力，形成的作用力就是翘曲约束扭转。

三、建筑工程结构抗扭设计要点探究

1 结构的总体布置

（1）控制结构的高宽比。在设计高层建筑整体结构的过程中，通常设计的重难点在于侧向、偏向位移。这主要是因为倾斜力会因为增加的建筑高度而迅速增长，因袭，设计高层建筑时建筑宽度不能过小，否则将难以设计。一般而言，建筑最高设计是宽的5～6倍为最佳，当对防震、防裂有比较高的设计要求时，必须更加严格的确定建筑的高宽。

（2）结构的平面布置。如果建筑物比较长，当受到风的作用力时，常常会因为不均匀和混乱方向的风力形成结构扭转或者弯曲楼板平面等。因此，必须严格限制建筑物的长度，以此防止楼板变形产生复杂的受力。如果设计防烈度为6～7度时，其长宽要在6的范围内；如果防烈度等于或者超过8时，长宽必须在5的范围内。不管是板式还是塔式高层建筑，都应尽可能使用规则、对称、单一的平面，这样可以有效防止受到复杂力和扭转力的影响。为了更好地重叠结构刚度中心和质量中心，降低扭转作用力，偏心距应该设置在垂直于外力作用线边长的5%的范围内。

（3）结构的竖向布置。在设计建筑的纵向方面上，结构的刚度、均匀平衡性和连度性也是需要重视的因素。尽可能防止结构断接和突变。在多地震带，杜绝采用底部软弱层的框架，因为这种结构全部都是由框支剪力墙构成的，由剪力墙突断的中部软弱层结构也是不能使用的结构。

2 抗扭配筋构造

虽然钢筋架构不能用作防范由于扭矩力构件产生的裂缝，但是如果适度用在结构中，在一定程度上可以限制构件受到重力引发的裂缝宽度，进而支撑钢筋，最终保证结构部件受力能力符合设计要求，防止预先被破坏。

（1）箍筋的形式。因为建筑部件拉变和扭转常常会造成四个侧面出现裂缝，所以通常设计封闭式结构进行箍筋，保证裂缝面上角部的外部推力维持平衡的状态。

（2）箍筋的间距。因为构件会受到纯扭转力的影响，被损坏面的斜线裂缝会和纵轴呈45°左右，因此在设计箍筋结构时，我们要保证最大距离要在截面宽度范围内，有效保证各个斜线裂缝至少中间穿过一根钢筋。

（3）箍筋的设计强度。当前，我国基本上在运用钢筋混凝土结构部件时，都是采用冷拔低碳钢丝和一级光面钢筋，如果截面因为产生较大的剪力和扭转力就可以采用二级变形钢筋。经过实践检验可知，设计的科学合理性可以充分发挥以上一、二级钢筋的韧性和刚度。

（4）纵筋的直径和间距。纵筋因为扭矩作用的影响，受到拉力和销栓力的作用，而且因为斜压力形成的外推理也会作用于角部纵筋。根据我国相关工程的实际案例，通常纵筋直径要大于10mm，也有少数案例会使用8mm，纵筋间距通常要小于300mm，以此保证裂缝宽度受到合理制约。

（5）抗扭钢筋的配置范围。通过实践可知，构件因为扭矩作用的影响，纵筋必须与箍筋同时受力，因此保证扭转力的作用充分发挥。因此，必须按照纵筋的延展长度来确定箍筋的延伸长度。

结语

综上所述，建筑工程结构抗扭设计的理念及其在工程建设中的应用是紧密相连且不可分割的，而就目前来说，因为各类原因的存在，建筑工程结构抗扭设计的应用还存在不少问题需要完善，这是建筑工程结构设计随着社会经济不断进步的必然产物，也是顺应时代发展的必然选择。而充分做好建筑工程结构抗扭设计是一项有着一定难度的工作，这离不开建筑工程中健全而完善的设计管理体系。

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