淺議異形柱結構設計

1、<p><b>　　淺議異形柱結構設計</b></p><p>　　摘要：隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，人們對住宅的要求也有了很大的提高，越來越注重其設計和布局。異形柱結構憑借其獨特的優(yōu)勢在住宅設計中得到了廣泛的應用，本文根據(jù)相關國家標準和建筑資料，結合本人設計實踐經(jīng)驗，談談自己的看法，供各位同行參考討論。 </p><p>　　關鍵詞：異形柱結構設計特點 &

2、lt;/p><p>　　中圖分類號： TU8 文獻標識碼： A </p><p>　　異形柱結構體系跟普通的矩形柱結構體系既有相同點，也有不同點，因為異形柱跟矩形柱兩者之間在受力、截面、抗震等性能方面存在一定的差異，故其計算模型分析、內力、位移計算方法及結構構造均有嚴格限制。因此，異性柱結構在具體的設計過程中一定要更加注意慎重，設計單位一定要根據(jù)現(xiàn)行國家相關行業(yè)技術規(guī)程、規(guī)范進行異形柱結構的設

3、計，并加強施工過程中的監(jiān)管工作。 </p><p>　　一、異形柱結構特點 </p><p>　　鋼筋混凝土異形柱是指截面形式除矩形、圓形以外的柱，如T形邊柱，十字形中柱，L形角柱。異形柱結構就是采用異形柱的框架結構和框架—剪力墻結構，本文重點論述異形柱框架結構。鋼筋混凝土異形柱框架結構是指僅由異形柱作為豎向構件組成的結構體系，它有如下幾個特點： </p><p>

4、　　1、具有一般矩形、圓形柱框架結構整體性較強，抗震延性好的優(yōu)點。 </p><p>　　2、兼有磚混結構的優(yōu)點，且又有效解決了磚混結構房屋超高的技術問題。因此特別適用于聯(lián)排別墅、高檔多層住宅等。 </p><p>　　3、因墻體厚度一般與異形柱肢厚相同，故室內不會出現(xiàn)柱楞不露梁，使用面積可增加約9%。既改善了建筑功能，也提供了大空間及住戶拆改裝修的便利條件。 </p>&l

5、t;p>　　4、同時結合墻體改革，運用較輕的既保溫又隔熱的高效墻體材料作為框架填充墻及內隔墻，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燒結粘土磚墻，進一步貫徹我國相關的資源節(jié)約政策和環(huán)境保護政策。 </p><p>　　二、異形柱結構設計 </p><p><b>　?。ㄒ唬┙Y構布置 </b></p><p>　　1、在考慮滿足建筑功能要求的前提下，結構體系以平面布局

6、合理，規(guī)則、對稱，剛度均勻，力求均衡，減少偏心扭轉為布置原則。因此，異形柱的合理布置是整個結構布置的關鍵。柱布置時，宜規(guī)整對齊，并按“密柱小梁”的思路布置，平面節(jié)點（軸線交叉點）應盡量設柱，盡量避免主次梁搭接。異形柱截面肢厚中心線宜與框架梁及剪力墻中心線對齊。柱應雙向拉結，以形成雙向剛接框架。 </p><p>　　2、對底層大空間的異形柱框架體系，轉換層下的支承柱不允許采用異形柱，應全部采用矩形柱。對底層架空層

7、抽柱形成轉換層的情況，要求設置轉換梁，其結構設計應符合《混凝土異形柱結構技術規(guī)程》JGJ149—2006附錄A的規(guī)定。上層異形柱與下層矩形柱面積比宜接近1，上層異形柱與下層矩形柱的重疊面積不應小于2/3。 </p><p>　　3、建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則、均勻，避免過大的外挑和內收。結構的側向剛度沿豎向宜均勻變化，避免抗側力結構的側向剛度和承載力沿豎向突變。豎向結構構件的截面尺寸和材料強度等級不宜在同一樓層變

8、化。異形柱框架—剪力墻結構體系的剪力墻應上下對齊連續(xù)貫通房屋全高。 </p><p>　?。ǘ┊愋沃Y構的結構體系及適用范圍 </p><p>　　1、異形柱結構分為框架結構和框架—剪力墻結構體系。根據(jù)房屋建筑布置和結構受力需要，異形柱結構中的框架柱，可全部采用異形柱，也可部分采用一般矩形或圓形框架柱。在異形柱結構體系中除應符合現(xiàn)行國家標準有關規(guī)定外，尚應符合下列規(guī)定：①異形柱結構中不應

9、采用由部分砌體承重的混合結構形式，否則會對結構的抗震性能產(chǎn)生不利的影響；②根據(jù)震害資料顯示，多層及高層單跨框架結構震害嚴重，故抗震設計的異形柱結構不應采用單跨框架結構。又基于對異形柱抗震性能特點的考慮，以及目前缺乏專門研究，規(guī)定異形柱結構不應采用多塔、連體和錯層等復雜結構形式。③在異形柱結構設計中利用樓梯間、電梯井位置合理布置剪力墻對電梯設備運行、結構抗震、抗風均有好處。高度不大的異形柱結構的樓梯間、電梯井，可采用一般框架柱。④異形柱結

10、構的柱、梁、剪力墻均應采用現(xiàn)澆的施工方式。 </p><p>　　2、抗震設防烈度的適用范圍：非抗震設計和抗震設防烈度為6度、7度(0.10g，0.15g)及8度(0.20g)的抗震設計。 </p><p>　　3、適用高度范圍：如表1所示： </p><p>　　表1 異形柱結構使用高度范圍 </p><p>　　4、適用高寬比范圍：如表2

11、所示 </p><p>　　表2 異形柱結構適用寬高比范圍 </p><p>　　5、結構形式適用范圍：框架結構、框架-剪力墻結構、底部抽柱帶轉換層的異形柱框架結構和框架-剪力墻結構。 </p><p>　?。ㄈ┊愋沃Y構的設計內容和流程 </p><p>　　異形柱結構設計內容和流程與一般結構相似，主要包括概念設計和計算設計，具體的內容和

12、流程參照圖3。 </p><p>　　圖3 異形柱結構設計內容、流程 </p><p>　　三、異形柱結構設計與應用的注意事項 </p><p>　　1、結構計算：因為異形柱結構截面比較小，在對內力和配筋計算時，最好用配有異形柱計算功能的應用軟件，通常采用PKPM系列之《多高層空間有限元分析軟件SATWE》進行結構計算，計算精度較高。異形柱截面可采用T、L、十字形三

13、種形式，兩柱肢中線的交點即為剪力中心。在截面計算的時候，要分析它的受力，盡量保持合理化，減少對柱的扭轉和翹曲應力，同時截面形狀要選擇簡單些的，節(jié)省材料，便于施工。根據(jù)國家相關的技術規(guī)程規(guī)定，整體分析計算時，須按空間體系模型分析和采用彈性方法計算。在對結構內力和位移進行計算的時候，為減少誤差，可以假設樓板在它的平面內的剛度是無限的，梁柱重疊部分可作為剛域，異形柱須按雙偏壓計算。 </p><p>　　2、異形柱結構

14、構造的問題：在結構計算之后，柱截面配筋的構造也很重要，它可以調節(jié)異形柱受力的問題，應符合下列規(guī)定：①柱筋不應在各層節(jié)點處切斷；中間節(jié)點處，梁筋應盡量貫穿。②異形柱縱向受力鋼筋的布置以柱肢截面的外、內折角處均應設置為原則，間距：二、三級抗震等級≤200mm；四級≤250mm；非抗震設計≤300mm，其直徑要求為14mm≤d≥25mm，常用16、18、20、22mm規(guī)格，同一截面內，縱向受力鋼筋宜采用相同直徑，且縱向受力鋼筋之間的凈距不應小

15、于50mm。柱肢厚度為200～250mm時，縱向受力鋼筋每排不應多于3根，根數(shù)較多時，可設置成二排；全部縱向受力鋼筋最小配筋率應滿足《混凝土異形柱結構技術規(guī)程》JGJ149—2006第6.2.5條的規(guī)定。當縱向受力鋼筋間距不能滿足上述要求時，應設置柱的縱向構造鋼筋，其鋼筋型號一般比受力主筋低二級且不小于Φ12，構造筋采用拉筋拉結，拉筋間距同箍筋間距。③各層樓蓋豎向荷載都通過梁作用于柱肢端部，致使該部位壓力較大，建議設置暗柱。④異形柱箍筋

16、采用復合封閉式箍筋，嚴禁采用有內折角的箍筋，直徑≥8mm，間距≤150mm，常用φ10@100/150。短</p><p>　　3、異形柱、梁、剪力墻和節(jié)點的材料應符合下列要求： </p><p>　?。?） 混凝土的強度等級不應低于C25，且不應高于C50，常用C30；（2） 縱向受力鋼筋宜采用HRB400、HRB335級鋼筋；箍筋宜采用HRB335、HRB400、HPB235級鋼筋。

17、</p><p>　　4、框架梁截面高度可按(1/10～1/15)lb確定(lb為計算跨度)，且非抗震設計時不宜小于350mm；抗震設計時不宜小于400mm。梁的凈跨與截面高度的比值不宜小于4。梁的截面寬度不宜小于截面高度的1/4和200mm。 </p><p>　　5、異形柱截面的肢厚不應小于200mm，肢高不應小于500mm。若肢厚偏低會造成施工困難，偏高則導致柱體笨拙不經(jīng)濟，甚至可能

18、造成短柱或剪跨比超限。 </p><p>　　6、異形柱其截面的肢高與肢厚比限制在≤4的范圍內，肢高不應小于500mm,也不宜大于600mm（考慮角柱扭轉明顯，其肢高應取高值）?？刂浦吲c肢厚比的目的在于：柱剛度越大，受震害越大，因而對結構受力不利。且肢高過大，異形柱還可能形成短柱，使得柱肢端部受力過于集中而發(fā)生失穩(wěn)破壞。故此，當肢高與肢厚比大于4時，建議改按剪力墻考慮。 </p><p>

19、;　　7、異形柱、梁的縱向受力鋼筋的連接接頭可采用焊接、機械連接或綁扎搭接。接頭位置宜設在構件受力較小處。在層高范圍內柱的每根縱向受力鋼筋接頭數(shù)不應超過一個。 </p><p>　　8、軸壓比：軸壓比應滿足《混凝土異形柱結構技術規(guī)程》JGJ149—2006第6.2.2條的規(guī)定。它能反映柱構件的變形能力，是抗震性的一個重要因素。在框架結構中，延性可以減少地震帶來的破壞，避免框架柱出現(xiàn)失穩(wěn)和脆性破壞，有著舉足輕重的地

20、位。軸壓比如果太大的話，柱的延性就會相應地減少，因此要把它嚴格限制在現(xiàn)行國家相關技術規(guī)程允許范圍內。 </p><p>　　四、異形柱結構的推廣應用 </p><p>　　隨著我國城鎮(zhèn)化建設的不斷發(fā)展，人民物質文化生活水平的日益提高，人們對改善提高工作和居住環(huán)境的要求也越來越高。目前我國民用建筑市場需求正朝著大開間、大空間的方向發(fā)展，給異形柱結構體系帶來了廣泛應用的前景，尤其在地震烈度為7

21、度及以下地區(qū)，它不失為一種安全、適用、經(jīng)濟的結構方案選擇，可在適宜的地區(qū)廣泛推廣和應用。 </p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　異形柱結構在我國逐漸流行起來，它的優(yōu)點雖然很多，但在實際應用中還是會遇到一些問題，只要我們勤于總結，積累經(jīng)驗，認真學習它的設計原理，合理選擇結構形式，合理進行結構布置，充分掌握計算方法和構造要求，我們就能熟練掌握

22、和應用它，不斷提高它的安全性、適用性、經(jīng)濟性，并在此基礎上廣泛應用推廣。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]田劍峰.對異形柱結構設計的幾個問題的分析[J].四川建材,2010,02:27-29. </p><p>　　[2]唐志強.淺談異形柱結構設計[J].重慶建筑,2010,08:34-36. &l