浅谈异形柱设计与应用前景

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1、浅谈异形柱设计与应用前景1异形柱的定义及应用范围　　异形柱是指柱截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱，特点是柱截面肢薄，由此引起构件性能与矩形柱性能的包括受力、变形、构造做法一系列差异。异形柱的形式与短肢墙类似，国家行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》规定：短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙是指截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。同时又规定：矩形截面独立墙肢的截面高度不宜小于截面厚度的5倍，当截面高度不大于截面厚度的3倍时，宜按框架柱进行设计。　　建筑界所讲的“异形柱”，特点是截面肢薄，由此引起构件性

2、能与矩形柱的性能包括受力、变形、构造做法等存在一系列差异。制定规程主要是针对肢厚200、250mm的异形柱。其形式与短墙肢相似，若肢较长就称短墙肢，很难划分两者的界线。　　混凝土异形柱结构主要应用于抗震设防烈度6度和7度区内的多层住宅。与砌体结构相比，异形柱结构墙体厚度可以做得较薄，增加使用面积，使用功能布置更加灵活，结构整体的抗震性能更好，因此受到广大业主的欢迎。尤其在墙体材料改草的实施后，由于烧结粘土砖被禁止使用，砌体结构多层住宅的层数和高度受到限制，异形柱结构作为其替代的结构体系得到更为广泛的应用。　　2异形柱结构构造注意事项　　2.1异形柱与普通截面柱构

3、造规定对比　　《混凝土异形柱结构规程》JGJ149-2006规定，异形柱的剪跨比宜大于2，抗震设计时不宜小于1.5，比普通截面柱的规定更为严格，应尽量避免出现短柱。异形柱的轴压比值和纵向受力钢筋配筋率的要求也要高于普通截面柱，以三级抗震的框架结构为例，普通截面柱轴压比限值为0.9，而L型、T型、十字型异形柱分别为0.60、0.65、0.70；普通截面柱（中柱、边柱）全部纵向受力钢筋最小配筋百分率为0.7，异形柱为0.8。　　2.2构造规定对结构布置的影响　　异形柱截面的肢厚不小于200mm，肢高不小于500mm，满足这一最小截面要求的异形柱的截面面积分别为160

4、000mmz，以C30标号的L形柱为例，当达到轴压比限值0.60时，轴压力为1372.8KN。同样大的轴压力作用在普通截面柱上时，同样满足轴压比限值，需要的截面面积为106667mm2，两者之比为1.5:1。若仅考虑满足纵向截面的配筋率，则异形柱与普通截面柱的配筋面积分别为128000ffrrr12和74667mm2，两者之比达到1.71：1。由此可见同样满足受力要求的情况下，采用普通截面柱比异形柱从混凝土量和用钢量相比都要经济的多，且普通截面柱抗震性能比异形柱更加有利，因此在可能的情况下，异形柱结构中尽量采用普通截面柱。　　2.3结构布置对用钢量的影响　　在异

5、形柱框架结构住宅中的主要构件一柱、梁、板哪一个对结构用钢量的影响最大呢？住宅楼的楼面分割相对固定，只要板厚选取得当，楼板的配筋量相对变化不大。住宅楼中的框架梁一般长度不大，而规范规定框架梁高度不小于400mm，因此大多数梁的纵向配筋由最小配筋率控制或仅比最小配筋率略高，对总的配筋量影响也不大。只有柱子可以通过优化结构布置和截面选取，减少框架柱的数量和配筋量，达到在同样满足结构安全的前提下控制用钢量的效果。假定不考虑楼板和楼面梁的变化，仅考虑框架柱布置和截面的变化，以此来分析框架柱对含钢量的影响。从结果中可以看出，不同的柱配置方案对含钢量的影响是比较明显的。采用矩

6、形柱和异形柱结合的方案的用钢量明显低于短墙肢和异形柱结合方案，此外，由于矩形柱在受力上比异形柱要好得多，因此在抗震性能上也要优于后者，尤其足在受力复杂的部位更要优先使用矩形柱。　　3异形柱结构设计其他注意事项　　3.1异形柱结构中，在满足框架柱轴压比限值的条件下，应尽量减少柱子的数量，能做成大开间就做成大开间，这样一方面减少混凝土量和配筋量，另一方面也增加建筑平面布置的灵活性。但前提是要满足异形柱结构弹性层间位移角限值（框架结构1/600，框架一剪力墙结构1/850），同时不能因为框架梁高的增大而影响楼层净高，造成使用功能的不合理。　　3.2异形柱结构应重视抗震

7、概念设计。异形柱的受力情况复杂，结构延性相对较差，单纯依靠目前的程序计算配筋尚难满足结构抗震的延性要求，因此必须加强构造措施，从概念出发，保证结构具有足够的安全度。框架结构住宅中，往往因为建筑平面及立面的不规则，造成结构的平面不规则，结构设计人员应尽早参与前期方案的制定，同建筑设计人员充分协商，提出合理化建议，避免抗震不利情况的出现。平面布置宜使结构平面刚度均匀对称，尽量控制或减小扭转效应。　　3.3框架配筋的几点注意事项：PKPM设计软件自动生成的梁、柱配筋图，程序画图默认纵筋直径较大，设计人员可进行修改，选用小直径纵筋。规范规定框架梁纵向钢筋配置，沿梁全长顶

8、面和底面的配筋，一二级不