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1、浅谈民用住宅异形柱结构设计摘要：采用界形柱结构的优点是柱截面厚度与填充墙的厚度相同,柱子不会突出墙体，其刚度介于框架结构和短肢剪力墙结构Z间，并具有较好的经济性。关键词：异形柱；结构设计；计算；水平位移；中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：在甲期,受传统及经济因素影响,在我国大部分地区城镇住宅结构基本采用砖混结构为主，经济实用，但抗震性能差。在高烈度地区的应用受到很多限制。选择合适的结构形式成为突出问题。本文以城镇住宅为例探讨异形柱结构建造多层住宅的适用性。一、砖混结构目前存在的问题(1)基本概况该城市抗
2、震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，三类场地十，住宅以砖混结构为主，一般为六层带地下室，地下室层高2.2m,其它层层高为2.8~3.0m,室内外高差为l・Om。墙体为ML10砖,M10混合砂浆砌筑。现浇楼板、构造柱、圈梁混凝土强度等级C25。(2)0前设计存在的问题由于砖混结构抗震性能差,所以其建筑布局受到一定的限制。在文献[1]中对八度地区的抗震横墙间距、承重窗间墙最小宽度、承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离等都有严格要求，这些规定反映到设计过程中，会给建筑专业和结构专业带来孑盾。因为随着人民生活水平的提高,人
3、们对住宅的要求也越来越高。所以房地产商希望建筑平面灵活，室内空间大，采光好，立面丰富。这样在建筑设计中就会出现平面凹凸、外墙大洞口、纵墙不贯通等现象。设计六层住宅的建筑高度也接近高度极限。构造柱的设置按照在文献［1］第7.3.1条和7.3.2条中第五条的规定布置。单从构造要求上，构造柱的设置就很密。圈梁层层设置，高度为180mmo采用PKPM验算砖混结构抗震承载力时，除顶层墙体抗震验算能通过外,其它层均有不满足的，且所占比例较大。可见,采用砖混结构抗震是不满足抗震要求的，目前该地区的做法是墙中配筋。由于某些墙肢的配
4、筋面积较大，每层砖均配筋仍不能满足抗震要求,且每层墙体配筋给施工带来不便。二、解决措施从以上分析可以看出，7度抗震地区建造六层砖混结构住宅抗震性能差，不经济。在建筑材料强度不能提高的前提下，降低住宅层数可以满足抗震计算，但在目前土地资源紧张的情况下是不可取也是不现实的，所以只有选择其它结构形式。新的结构形式应具有良好的抗震性能，能形成较大的内部空间，利于房间的灵活布置且造价和目前的砖混结构具冇可比性。对多层住宅,可以釆用框架结构、剪力墙结构、界形柱结构、短肢剪力墙结构等常用的混凝土结构体系。但是柱子的布置会影响到房
5、间的使用。因为住宅的房间分隔一般都不规整，柱网难以布置成规则框架。如果按规则框架设柱，则在房间中部需布置柱，影响房间的使用功能。另外，不论柱子如何布置，都会存在柱截面尺寸大于墙截面尺寸的情况，造成柱子外凸，影响家具布置和美观,不受开发商和住户的喜欢。采用剪力墙结构会使结构刚度太大，地震力增强，反而不经济。虽然可以减少剪力墙设计成大开间形式,但会增加楼板布置的难度和楼板的厚度。釆用短肢剪力墙结构虽然能较好地解决框架和剪力墙结构的缺点,但在建造多层住宅时刚度仍较大，不经济。另外规范中没有相应的多层短肢剪力墙的计算和构造
6、规定。近几年在十多层小高层住宅中应用比较广泛。采用异形柱结构的优点是柱截面厚度与填充墙的厚度相同，柱子不会突出墙体，其刚度介于框架结构和短肢剪力墙结构之间,适合建造多层住宅。三、工程案例目前虽没有“异形柱框架结构”的国家规范和规程，只有广东省(DBJPT15-15-95)《钢筋混凝土异形柱设计规程》及文献［5］地方规程。但早在20年前，在非抗震区和低烈度区，异形柱钢筋混凝土框架结构设计和建造已经开始流行，经过多年的使用，深受广犬住户和房地产开发商的欢迎。所以笔者在建筑平面布置上采用异形柱框架进行了结构设计。(1)结
7、构布置结构布置遵循框架结构布置的一般原则。柱网布置尽量简单规则，刚度分布均称。框架双向设置，使结构在纵横两个方向均冇较强的抗侧移能力。在房屋的角部布置L形角柱。沿外墙设置T形边柱，在房屋中间根据内隔墙的具体位置设置L形中柱。由于层高为3.0m,最大梁高为550mm,柱的净高为2450mm,如果为避免形成短柱，界形柱的肢长最人为610mm。故异形柱的肢长取600mmo异形柱的肢厚取200mm。梁宽取同肢厚200mm0梁高按跨度取适当的值。结构布置见图1,混凝土强度等级为C30。图1结构布置图(2)结构计算该框架等级为
8、二级。基本风压为0.45kNPm2o结构计算采用中国建筑科学研究院开发的PKPM系列结构分析程序，用PMCAD进行模型输入，用TAT进行结构分析计算。底层柱轴压比计算结果:T形柱轴压比最大值为0.62o参照文献［5］中异形柱轴压比限值，当柱的纵向钢筋直径d二25i™,箍筋间距s=100mm,那么s/d=4,箍筋直径d=10mm时丄形柱为0.6,T形柱为0.6
