异形柱框架结构设计应用探析

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1、异形柱框架结构设计应用探析摘要：为适应住宅平而灵活布置，异形柱框架结构是一种较好的结构形式。木文结合实例详细阐述了异形林结构构造措施、异形林框架的受力性能，分析了异形柱结构设计的计算方法，供广大工程设计人员参考。关键词：异形柱；框架结构；受力性能；计算分析；设计构造1引言在LI常的结构设计尤其是精品住宅设计和别墅设计过程中，甲方对户内空间要求，特別是“墙不露角”等的耍求越来越高，因此，界形柱的应用就逐步趋向广泛。界形柱框架结构作为一种实用与功能性强冃.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。

2、该结构形式一般指同层内界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。或r的地区。为此，文章对界形柱框架结构设计进行初步的探讨。2设计实例2.1工程概况桂林某建筑，地下一层（层高4.9m）,地上12层（层高2.8m）,顶层为坡屋顶，总层高为2.8X11+5.7=36.5mo经过研究讨论，该工程确定采用异形柱框架结构设计，地下本工程抗展设防烈度为7度,异形柱框架结构的抗展等级为三级，异形柱结构弹性层间位移角限值为1/600,弹塑性层间位移角限值为1/60,轴压比限值：L形0.60,T形0.65,十字形0.70o2.

3、2平面布置⑴鉴于异形柱受力复杂且抗震性能不好，能采用矩形柱的地方优先采用矩形柱，对于卧室等对空间有要求的地方采用异形柱。（2）设计吋应和建筑师商虽:尽虽:使纵横柱网轴线对齐拉通，震害表明柱网轴线不対齐不能形成完整的框架，可能因扭转效应和传力路线中断等问题引发严垂震害。（3）对于异形柱结构L形柱宜采川两肢等长，但是由于建筑方案地卜-室一侧为停车库,为了保证车子出入的宽度，这一排界形L柱均采用不等长的柱，但保证两肢肢高比不超过1.6o2.3其他方面顶层托斜层顶的柱，规程没涉及，它所受轴力、弯矩均不大，柱本身强度没问题，关键是顶部结构的整体性能

4、。设计人员自动把握抗靈设计的界形柱结构不应有的错层，原因是避免形成短柱，但楼梯处容易形成短柱，所以，在楼梯间两侧布置剪力墙或用方柱，其他地方可用异形柱，原则上在不影响美观和使用功能时，能用方柱尽虽用方柱。3异形柱节点分类节点是指梁与柱的交汇区，它属于梁高范围的柱段。按节点所在位置分，有中间层中间节点和端节点以及顶层中间节点和端节点。节点的主耍作用是将所属的本层和上层荷载和作用（例如地震）有效地传递到下层柱屮去。因而节点核心区的作用力为与节点札（连接的梁端和柱端的弯矩、轴力、剪丿J甚至扭矩等等，受力甚为复杂。按满足被连接构件的受力特性要求，

5、节点町分为两类：类型1：结构承受重力荷载和—般风荷载，所连接的构件（梁、柱）主要按承载能力极限状态设计，要求节点满足所连接构件的承载力耍求；类型2：结构承受地震作川情况，要求节点满足所连接的构件在反复变型下进入非弹性而又必须维持一定的承载丿J的要求。对于矩形截血柱框架，i般情况下，1类节点不要求对节点核心区进行受剪承载力验算，只须满足构造要求和配置一定数量的水平箍筋，2类节点，对一、二级抗震等级必须对节点核心区进行受剪承载力验算并应满足抗震构造措就耍求，对三、四级抗震等级则只须满足抗震构造措施要求。4异形柱的受力性能4.1承载能力界形柱不

6、同于矩形柱，它山多肢组成，柱肢截面高度与柱肢宽度的比值一般在2.5〜4,墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较人，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异。4.2变形特征一般住宅的层高在2.8〜3・lm,异形柱肢厚在200mm左右，界形柱为了获得足够的承载力，肢长一般不会太小，这就容易造成柱剪跨比过小，形成短柱（柱净高H/柱，肢长h<4）,以剪切变形为主，构件变形能力卜•降。即使存在轴压比较小的柱H/h>4,由于异形柱属薄壁构件，也会因截而曲率M/EI或ecu/X（ecu为混凝土的极限压应变，X为截而受压区高度）较小，使弯曲变形性能冇限

7、，延性较差。5异形柱的计算分析5.1计算方法在低烈度区，且水平力作用在截面对称轴內时（如界形柱为十字形），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，仍可按平截而假定分析，按混凝土设计规范计算。而在高烈度区，只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，应选用带有界形柱计算功能的软件，如中国建筑科学研究院的TAT,SATWE程序及天津大学的钢筋混凝土异形柱结构配筋计算程序CRSC等。5.2计算模型由于在实际工程中所布置

8、的竖向构件往往不全是异形林，其中经常会混合采用墙肢相对较长的剪力墙（-•般剪力墙或部分短肢剪力墙），形成界形柱框架一剪力墙结构。在这类结构的计算模型输入时，冇的设计人员常会把异形柱按短肢剪力墙