浅谈异形柱框架结构设计.pdf

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1、浅谈异形柱框架结构设计刘春华(中国建筑西南设计研究院有限公司，四川成都610081)摘要：住宅设计中采用混凝土异形柱框架结构越来越多。本文详述了混凝土异形柱框架结构中受力特点，针对异形柱受力破坏机理。指出合理的结构布置、结构计算及构造措施，以确保结构的安全可靠。关键词：异形柱；异形柱一剪力墙；节点核心区中图分类号：TU318+．2文献标识码：B文章编号：1672—4011(2010)03一0032一02O引言混凝土异形柱中的异形柱是以T形、L形、十形的异形截面的柱子(简称异形柱)代替一般框架柱子作为竖向支撑构件而构成的结构，避免室内出现凹凸现象，少占建筑空间，改善建筑功能

2、，为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性。1概念设计在异形柱中的应用1．1结构体系从结构安全和经济合理等方面综合考虑，其适用的房屋最大高度有所限制，并且对其最大高宽比也做了相应限制。其中的限定明显高于《建筑结构抗震设计规范》，对异形柱框架一剪力墙结构在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震倾覆力矩若大于结构总地震倾覆力矩的50％，其最大适用高度不宜再按框架一剪力墙结构的要求执行。但比框架结构的要求适当放松，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定。对于平面和竖向均不规则的异形柱结构或Ⅳ类场地上的异形柱，适用的房屋最大高度应适当降低，一般可降低20％左右。高宽比是对结构刚度、整

3、体稳定。承载能力和经济合理性的宏观控制。比《高规》中的规定有所加严。在异形柱结构设计中，根据抗震设防、抗震设防烈度、场地类别、房屋高度和高宽比、施工等因素，通过安全、技术、经济和使用条件的综合分析比较，选用合理的结构体系，所以异形柱尽量做规则，并且不应采用多塔、连体和错层等复杂结构形式，且不宜采用单跨框架结构(框架结构为不应)。1．2结构布置《规程》根据异形柱结构抗震性能和抗震设计特点，要求异形柱结构宜采用规则的结构设计方案，纵横柱网轴线宜分别对齐拉通的要求。上下宜连续贯通落地，对于不规则结构的异形柱结构进行的严格地限制和约束。2结构计算2·l地震作用异形柱与矩形柱具有不

4、同的截面特性及受力特性，异形柱属于双向偏心受压。正截面承载力随荷载作用方向不同而有较大的差异。在L形、T形和十字形三种异形柱中，以L形柱的差异最为显著。当异形柱结构混合使用等肢异形柱和不等肢异形柱时，则差异情况更加错综复杂，成为异形柱结构地震作用计算中不可忽视的问题。所以对异形柱结构应采用三维空间分析的方法。本《规程》规定7度(0．159)及8度(0．29)抗震设计时才进行45度方向水平地震作用计算和抗震验算，从中选取最不利工况作为异形柱截面设汁的依据，以增加异形柱结构抗震设计的安全性。对于扭转不规则的结构，其水平地震作用计算应计入双向水平地震作用下的扭转影响，可不考虑质

5、量偶然偏心的影响；但计算单向地震作用时则应考虑偶然偏心的影响。2．2计算参数对于异形柱结构的内力和变形，按我国现行规范规定，均采用弹性方法计算，在进行结构内力和位移计算时，可采取楼板在其自身平面内为无限刚性的假定，以使结构分析的自由度大大减少，从而减少计算误差。由于非承重填充墙对结构整体刚度的影响增大了对结构的地震作用的影响，所以采用折减系数1lrc对结构的计算自振周期进行折减。2．3水平位移抗震设计是依据抗震设防三个水准的要求，采用二阶段设计方法来实现的。并对其水平位移作以限制。2．4截面设计异形柱最小的肢厚不应小于200栅，肢高不应小于500mm。肢高和肢厚之比为2—

6、4柱的正截面承载力，斜截面受剪承载力和节点核心区受剪承载力的计算。对于同一截面柱在相同的弯矩作用下，异形柱的正截面承载力及侧向挠度随计算长度L0及偏心距e。的变化而变化。调整了框架柱节点上、下端弯矩设计值的增大系数，以提高框架强柱弱梁的理念。同时考虑到异形柱框架结构的角柱为其薄弱部位，扭转效应对其内力影响较大且受力复杂，所以对其弯矩进行了调整，推迟塑性铰的出现。异形柱框架梁柱节点核心区的受剪承载力低于截面面积相同的矩形柱框架粱柱节点核心区的受剪承载力，是异形柱框架的薄弱环节。为确保梁柱节点核心区受剪承载力的计算，可采取各类有效措施，如两端增设支托或水平加腋等构造措施，以提

7、高和改善粱柱节点核心区的受剪性能。2．5结构构造本《规程》规定了异形柱最小肢厚为200mm，最大厚度应小于300mm。当采用不等肢高时，两肢肢高比不宜超过1．6，且肢厚相差不大于50mm。根据不同的轴压比异形柱箍筋加密区的箍筋配置提出了体积配筋率的要求，同时也提出了对不同的轴压比柱端加密区对箍筋最小配箍特征值的要求，以保证异形柱在不利弯矩作用方向角域时也具有足够的延性。异形柱的肢厚有限，当纵向受力钢筋直径太大(大于25姗)，会造成粘结度不足及节点核心区钢筋设置困难。当纵向受力钢筋直径太小(小于14mm)，在相同的箍筋间距下，由