异形柱框架结构设计探讨.pdf

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1、园林、建筑、规划与结构设计埋葡露磊氆2012年01月异形柱框架结构设计探讨仇润生(鹤山市建筑设计院有限公司)摘要：本文主要结合某住宅建筑采用的异形柱结构设计案例，主要探讨了异形柱框架结构设计的主要内容等。关键词：异形柱；框架结构：设计l概述随着我国住宅产业的迅速发展以及人们对住宅建筑使用要求的不断提高，普通的矩形框架柱会给室内装饰和家具布黄带来极大的不便。如何合理地利用建筑物的有效面积，这对住宅结构设计提出了一项新的要求。异型柱框架结构体系在一定程度上满足了上述受求，从结构受力角度来说，它博采框架加剪

2、力墙体系之长，平立面布置近于框架结构，柱的截面彤式又不拘泥于矩形，将截面积向工程轴外铺开成T形、十字形、L型等，用较少的混凝土材料，获得了较大的刚度：同时配合轻质填充墙的使用，结构重量比一般框架更轻。适中的刚度和较轻的自重，对减小地震作用很有利，是一种经济合理的抗震住宅结构体系。下面以近期做的一个项目来探讨，某住宅项目的多层住宅，主体结构均采用钢筋混凝土异形柱框架一剪力墙结构形式，基础采用预应力桩基础设计。采用标准层高3．Om，本项目处于设防烈度为Ⅵ度的地区，且建筑属于丙类建筑，计算无需考虑地震效应，

3、剪力墙等级为二级，场地类别为Ⅱ类，基本风压为0．50kN／mz。2异形柱框架结构设计特点(1)由于柱截面为异形，在双向压弯作用下，随着荷载的变化，其受压区的形状也随之变化。在某些荷载情况下，会使柱截面的受压区高度较大而表现出很大的脆性。因此异形柱的延性较矩形柱为差，在设计中应严格控制异形柱的轴压比，Pl(PM程序无法判断每个柱的轴压比具体限值，只有在轴压比超过矩形柱结构的轴压比限值时．程序才会报告轴压比超限?因此，异形柱的轴压比超限．须逐一手工核算；在满足轴压比的前提下，尽量减小异形柱的肢长．避免形成

4、短柱。为保证柱截面的稳定性，柱的肢长与艘厚之比不应大于4。在本工程中．仅有个别柱为短柱．而柱的肢长与肢厚之比均小于4。(2)异形柱截面肢角部是明显的薄弱部位，尤其是梁底与柱肢交界断面的柱肢角部．应力集中严重，设计时应引起重视。(3)由于柱截面较薄，所以不应配置过多的纵向钢筋。当柱肢厚度为200ram时如(图1)，每排应配置2根纵向钢筋：当柱肢厚度为250mm时，每排应配2．3根纵向钢筋如(图2)。过多的柱纵向钢筋与粱的纵筋相互交义，将使钢筋和混凝土问的粘结强度及混凝土的浇筑质量难以保证。蔓田1圈2(4

5、)框架粱的截面宽度可与柱肢厚度相同或大于柱肢厚度。若二者相同，梁的纵筋应在柱筋的内侧穿过，片采取一定的构造措施：若粱宽大于柱肢厚度。粱的外侧纵筋可在柱筋的外侧穿过。3结构布置设计结构布置遵循框架一剪力墙结构布置的一般原则。柱网布置尽量简单规则，刚度分布匀称，框架双向设置，使结构在纵横两个方向均有较强的抗侧力能力。宜使结构平面形状和刚度均匀对称，明显不对称的结构应考虑扭转对结构受力的不利影响，异形柱框架应双向设置，并宜纵向交联。竖向布置的一般原则：异形柱结构的竖向体型应力求规则．均匀。·50-避免有过大

6、的外挑、内收以及楼层刚度沿蛏向的突变。在房屋的角部布置L形角柱，沿外墙设置T形边柱，在房屋的中间根据内隔墙的具体位置设置L形或十字形的中柱。由于层高为2．8m。除去0．9m高的窗台、1．Sm高的窗和30厚的楼面面层，沿外墙的框架粱最大可以做到370ram高，因此在开间较大的跨度中间设置扁长的柱子，以减小框架粱的跨度。为了保证建筑结构的整体刚度，本t程决定设置一定数量的剪力墙。晟初考虑将剪力墙设置在楼梯间的周围，但由于在楼梯问内需设置管道井，这就意味着需要在剪力墙上开较大的孔洞，这样一来，剪力墙的刚度将

7、会减小。后经研究决定，将剪力墙设置在相应空洞的位置上。异形柱肢厚的确定主要考虑以下两个因素；①本工程外墙的厚度为200mm：②虽然对于多层结构异形柱的最小肢厚可以做到150ram，但考虑到构造和施工的因素，故肢厚不宜太薄。所以设计中采用异形柱的肢厚确定为200一，200mm对于多层结构的异形柱来说，是一个比较理想的肢厚。本工程的层高为2．Sm，虽大粱高为55加am，柱的最小净高为2250mm，异形柱的肢长最大为550ram。但从本工程的计算结果来看，有个别柱的肢长为600mm。在采用550ram肢长时

8、难以满足轴压比的要求。对于这种柱．在箍筋的构造上采取一定的措施，如全长加密箍筋等，保证异形柱满足轴压比要求。粱的宽度与异形柱的肢厚相同。采用200ram。且墙厚也为200mm，其它的框架梁高均按梁的跨度取用适当的值，最大粱高为550fn．m，其跨度为6．9m。4结构计算选异形柱截面尺寸时。满足规范的前提下兼顾建筑要求。结构的内力和位移需按弹性方法进行计算，并考虑抗侧力结构的共同作用。一般采用比较多的方法是先将异形柱截面换算成等惯性矩的矩形截面柱，然后再次