建筑工程异形柱框架结构设计浅谈

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1、建筑工程异形柱框架结构设计浅谈杨基钺浙江建院建筑规划设计院摘要：在日常的结构设计尤其是精品住宅设计和别墅设计过程中，业主对户内空间要求，特别是“墙不露角”等的要求越来越高，因此，异形柱的应用就逐步趋向广泛。异形柱框架结构作为一种实用与功能性强且美观亦较经济的结构形式，能更好的实现现代建筑多种要求，因此具有较好的经济效益和社会效益。该结构形式一般指同层内异形柱数量超过柱总数量10%的框架或框架剪力墙结构,适用抗震设防烈度为6度或7度的地区。为此，文章对异形柱框架结构设计进行初步的探讨。关键词：异形柱；结构；布置；设计1、异形柱及异形柱结构体系异形柱就是异形截面柱的简称。在这里所说的“异形截

2、面”，就是说的柱截面的几何形状和经常用的矩形截面是不一样的。异形柱截面的几何形状可分为十字形、T形、L形，并且截面各肢的肢高肢厚比不得大于4的柱。异形柱结构体系是指采用轻质填充墙及隔墙的现浇钢筋混凝土异形柱框架及异形柱框架■剪力墙结构体系。柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2・4,相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包扌舌异形柱框架和异形柱框架剪力墙。2、异形柱在建筑框架结构中的优点及适用范围2.1现在的社会里，异形柱在住宅中应用的越来越广泛，主要是由于以下几个优点：(1)异形柱框架由于室内无棱角，有利于家具的摆设们可以增加局部使用面积；(2)异形柱的平面布置很灵活，异形柱结构的维护墙

3、都为非承重的轻质隔墙，受的空间利用的限制少，易于满足业主的空间需求；(1)异形柱可以建造高层，节约土地资源，造价比框架底，也是一种经济合理的结构体系。2.2异形柱的适用范围：(1)居住建筑(住宅及宿舍)；(2)抗震设防烈度为7度(0.10g及0・15g)和8度(0・20g,I、II、III类场地)；(3)柱网尺寸不宜大于6.6m；(4)房屋总高度的限制。对于建筑不是太高的住宅，使用异形柱结构体系能够很好的满足建筑功能和使用要求。随着科研和设计人员的不断探索和专研，新的建筑结构体系将不断地出现，也会越来越多地应用于实际工程中。3、异形柱的受力性能特点(1)由于异形柱截面的特殊性，使得墙肢平

4、面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异；(2)对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响，控制轴压比较小吋，受力明确，变形能力较好。而对短柱(H/h<4),剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。异形柱通常在短柱范围，且属薄壁构件，即使发生延性的弯曲形破坏，也因截面曲率或者极限压应变较小，使弯曲变形性能有限，延性较差；(3)异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心碗协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心桧处于三向剪

5、力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显;(4)异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。由国内外人量的试验资料和理论分析，异形柱的破坏形态为：弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等，影响其破坏形态的因素有：荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比(剪跨比)，配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。4、异形柱框架设计的常见问题4.1异形框架的计算由于异形柱截面的特殊性，在柱截面对称轴内受水平力作用吋，弹性分析计算其翘曲应力很小，此时如同承受水平力的偏压构件，仍可按平截面假定分析,

6、按絵设计规范计算，特别是在框一剪，框一筒结构中，对6度及其以下烈度区的1、II类场地，框架柱只承担水平风载的一小部分，如按-般偏压柱计算，误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大，且水平力作用在非主轴方向，则翘曲应力不容忽视，按平截面假定误差较大，则应对异形柱框架结构进行有限元分析，决定内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时，宜选用带有异形柱计算功能的计算软件目前，国内可直接进行异形柱截面内力计算和截面设计的软件有建研院的TAT、SATWE程序等。这些程序均用数值积分法进行正截面配筋设计，准确性较高，经过大量工程校算，能有效地满足结构

7、安全性要求。4.2轴压比控制对框架结构，框•剪结构，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用，II轴压比又是影响絵柱延性的一个关键指标。柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要，特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合，剪应力使栓柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝，产生腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些导致异形柱脆性