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1、浅谈住宅建筑异形结构柱设计【摘要】随着社会不断向前发展,人类居住建筑的室内使用功能也随着社会发展在不断改进,使之更符合人们的使用需求,本文通过对住宅建筑混凝土异形柱结构的体系、结构布置方法进行了论述，并总结出采用新技术、新材料、新产品等设计的可持续发展方向。 【关键词】混凝土异形柱结构；结构体系；结构布置 当前经济社会不断发展,人民生活水平不断提高,与人息息相关的衣、食、住、行等也在不断进步中,人类居住的住宅设计也在根据人民的需求不断向前发展，房屋的结构设计发展也在根据住宅室内的需要在不断改进中,而混凝土异形结构柱由于其形状的灵活性及实用性,在当前的住宅设计中得到普遍的应用
2、。异形柱截面即可分为为L形、T形和十字形等,其截面各肢的高厚比不大于4。异形柱结构是采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构,是以L形、T形和十字形的异形截面柱代替一般框架柱作为竖向支承构件而成,避免了框架柱在室内凸出,少占了建筑空间,改善了建筑观瞻,为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性;同时结合墙体改革,采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料作为框架填充墙及内隔墙,代替传统的烧结普通砖墙,以贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、保护环境的政策。 混凝土异形柱结构体系主要用于住宅建筑,也可用于平面及竖向布置较为规则的一般民用建筑。但此结构体系在我国目前尚无在8度和9度抗震设
3、防地区的设计和施工工程实践经验,也没有相应的可靠依据的研究成果,且考虑到异形柱结构的抗震性能特点,故主要适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度、7度和8度抗震设计的一般居住建筑的设计及施工。 1结构体系 异形柱结构可采用框架结构和框架-剪力墙结构体系 根据建筑布置及结构受力的需要,异形柱结构中的框架柱,可全部采用异形柱,也可部分采用一般框架柱。当根据建筑功能需要设置底部大空间时,可通过框架底部抽柱并设置转换梁,形成底部抽柱带转换层的异形柱结构。 异形柱结构适用的房屋最大高度 混凝土异形柱结构,从结构安全和经济合理等方面综合考虑,其适用的房屋高度和层数有一定的限制(见
4、表1),某些情况下房屋的最大高度可以适当增加或降低,超过表内规定高度时结构设计要有可靠依据,并且要采取有效的加强措施。 针对混凝土异形柱框架及框架―剪力墙两种结构体系的一批代表性典型工程,主要考虑下列基本条件:①非抗震设计;②抗震设防烈度为6度、7度(,)及8度()的抗震设计:③不同场地类别;④不同开间柱网尺寸;⑤结构平均自重按12～14kN/m2;⑥标准层层高按,根据国家现行标准的有关规定,进行了系统的结构弹性及弹塑性分析计算,综合考虑异形柱结构现有的理论研究、试验研究成果及设计、施工的工程实践经验,由此归纳总结得到关于异形柱结构适用的房屋最大高度。通过典型工程试设计的考核
5、,认为关于异形柱结构适用的房屋最大高度的规定是合适的、可行的。典型工程计算中结构体系计算模型说明如下: 根据工程实际中异形柱结构住宅常用的建筑平面布置特点,大体上可将结构计算所依据的平面布置归纳为具有典型代表性的两种结构体系、三种类型的计算模型:第一类计算模型横向进深为三跨415m,沿纵向共计六个开间,轴线尺寸取为,第二类计算模型横向进深为三跨,沿纵向共计六个开间,轴线尺寸分别取为、、,第三类计算模型横向进深为二跨,轴线尺寸为;沿纵向共计六个开间,轴线尺寸分别取为、、。其中,第一类计算模型作为确定异形柱结构最大适用高度的基本计算模型。 建筑物层高:首层考虑基础埋深取为,标准
6、层取为;异形柱采用T形、L形、十字形三种截面形式;截面尺寸为:地震区,最大柱肢高h=750mm,柱肢厚b=200mm、250mm,非地震区,最大柱肢高h=750mm、950mm,柱肢厚b=200mm、250mm,剪力墙厚度:b=200mm、250mm,混凝土强度等级:底层采用C40;上层每两层减一级,直至C25。 异形柱结构适用的最大高宽比 异形柱结构的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制,适用的最大高宽比不宜超过表2的限值。此表适用于10层及10层以上或高度超过28m的情形,当层数或高度低于上述数值时,可适当放宽。 异形柱结构体系应符合的规定
7、 影响建筑结构安全的因素有三个层次:结构方案、内力效应分析和截面设计。结构方案虽属概念设计的范畴,但由此所决定的整体稳定性对结构安全的重要意义远超过其它因素。在异形柱结构设计中,应根据是否抗震设防、抗震设防烈度、场地类别、房屋高度和高宽比,施工技术等因素,通过安全、技术、经济和使用条件的综合分析比较,选用合理的结构体系,并宜通过增加结构体系的多余约束和超静定次数、考虑传力途径的多重性、避免采用脆性材料和加强结构的延性等措施来加强结构的整体稳定性,使结构在承受自然界的灾害或人为破坏等意外作用而
