陸喜軍

（浙江，平湖 314200）

1 前言

近年來，從多層框架結(jié)構(gòu)衍生發(fā)展的異形柱框架結(jié)構(gòu)因其能較好地滿足建筑使用上和結(jié)構(gòu)性能上的要求，而逐漸得到了推廣應(yīng)用。異形柱框架結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于多層住宅，填充墻采用粉煤灰加氣混凝土砌塊，厚度與異形柱(T形邊柱，十字形中柱，L形角柱等)肢厚相同，室內(nèi)不出現(xiàn)柱楞，鋼筋混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：

1.1 具有一般矩形柱框架結(jié)構(gòu)整體性較強(qiáng)，抗振延性好的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 兼有磚混結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，使用面積增加8%～10%，同時(shí)又有效解決了磚混房屋超高的技術(shù)問題。

1.3 提供了大空間及住戶拆改裝修的便利條件。

目前，現(xiàn)行國家規(guī)范或規(guī)程中尚未給出有關(guān)異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條款，設(shè)計(jì)人員所能依據(jù)的是一些地方規(guī)程，主要是浙江省標(biāo)準(zhǔn)<<鋼筋混凝土異形柱設(shè)計(jì)規(guī)程》和杭州市<<大開間住宅鋼筋混凝土異形柱框輕結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中常會(huì)遇到一些規(guī)范或規(guī)程尚未論及的問題，需要設(shè)計(jì)人員積累經(jīng)驗(yàn)，利用正確的概念進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 異形柱的概念

異形柱是指截面肢厚小于300mm的L、T、+形的截面柱。建筑界所講的“異形柱”，特點(diǎn)是截面肢薄，由此引起構(gòu)件性能與矩形柱性能的包括受力、變形、構(gòu)造做法等一系列差異。制定規(guī)程主要是針對(duì)肢厚200、250mm的異形柱。其形式與短墻肢相似，若肢較長就稱短墻肢，很難劃分兩者的界線。

其中“Z”、“一”形柱未列入規(guī)程的原因如下。

第一，“Z”形柱在實(shí)際工程中，應(yīng)用很多。“Z”形截面柱與“一”形截面柱類似，即兩主軸方向抗彎能力相差甚大，多數(shù)情況下是Z形的上下兩水平肢受與其方向一致的力，即由兩根梁傳來的拉力或壓力，這只有通過中間肢的受扭來傳遞，后果只能是中間肢的斷裂?！癦”形異形柱目前研究的不是很多，但在實(shí)際工程還是有用的。如果結(jié)構(gòu)中只是個(gè)別柱為Z形，可以采用加強(qiáng)構(gòu)造的設(shè)計(jì)。

第二，“一”形柱截面兩主軸方向抗彎能力相差甚大。不論是在風(fēng)荷載作用下還是在地震作用下結(jié)構(gòu)中的柱一般都是受到兩個(gè)方向的彎矩同時(shí)作用，其受力后的表現(xiàn)可想而知，它在雙向剪力作用下性能也不好，由GB50010柱雙向受剪承載力計(jì)算公式可見，柱截面相鄰兩邊長相差越多，其斜向受剪承載力越低。

3 異形在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

今年實(shí)施的新規(guī)范中，并沒有把異形柱列入其內(nèi)，說明國家對(duì)異形柱設(shè)計(jì)是非常慎重的，能夠借鑒的也只有上面提到的兩地方規(guī)程，同時(shí)仍應(yīng)依據(jù)我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，進(jìn)行截面、構(gòu)造、抗震等設(shè)計(jì)。

3.1 結(jié)構(gòu)布置

異形柱框輕結(jié)構(gòu)平面布置的一般原則：在異形柱結(jié)構(gòu)的一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，宜使結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度均勻?qū)ΨQ，明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)受力的不利影響，異形柱框架應(yīng)雙向設(shè)置，并宜縱向交聯(lián)。

豎向布置的一般原則：異形柱結(jié)構(gòu)的豎向體型應(yīng)力求規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑、內(nèi)收以及樓層剛度沿豎向的突變。

3.2 適用高度及高寬比、長細(xì)比、肢長等限制

異形柱根架在7度抗震設(shè)防烈度區(qū)，要求房屋高度不大于35m，高寬比不宜超過5；8度區(qū)房屋高度不大于25m，高寬比不宜超過4。

柱凈高與截面長邊之比即長細(xì)比不宜小于4且不大于8，根據(jù)砼結(jié)構(gòu)規(guī)范，長細(xì)比小于4即短柱，短柱在壓剪作用下往往發(fā)生脆性的剪切破壞，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)短柱，長細(xì)比大于8，易引起附加偏心矩，對(duì)軸壓構(gòu)件及小偏心受壓構(gòu)件承載力影響較大。

根據(jù)長細(xì)比不直小于4，在梁高為600mm的前提下，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.0m時(shí)，異形柱的最大肢長可為600mm；底層層高為4.2m時(shí)，肢長可為900mm。因此，異形柱的柱肢不應(yīng)過長，各肢肢高與肢厚比不應(yīng)大于4，且異形柱截面肢厚對(duì)多層建筑不應(yīng)小于150mm；對(duì)高層建筑不應(yīng)小于200mm。

3.3 抗震等級(jí)

異形柱框架結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、房屋高度及抗震設(shè)防烈度采用不同的抗震等級(jí)，并應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求，根據(jù)浙江《規(guī)程》規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為7度，房屋高度<22m時(shí)，為三級(jí)抗震，高度≥22m時(shí)，為二級(jí)抗震；抗震設(shè)防烈度為8度，房屋高度≤25m時(shí)，為二級(jí)抗震.浙江《規(guī)程》規(guī)定異形柱框架結(jié)構(gòu)只適用于抗震設(shè)防烈度為7度及7度以下的地區(qū)且房屋高度不超過35m。

異形柱框架結(jié)構(gòu)對(duì)房屋高度控制是比較嚴(yán)格的，一般僅適用于多層住宅，但由于它在結(jié)構(gòu)布置上靈活、方便，室內(nèi)不出現(xiàn)柱楞、不露梁等優(yōu)點(diǎn)，使之成為近幾年住宅設(shè)計(jì)的一種潮流，不論別墅、多層甚至小高層，作為房產(chǎn)開發(fā)商幾乎都要求設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)成鋼筋砼異形柱結(jié)構(gòu)體系。因此設(shè)計(jì)人員必須慎重對(duì)待，不可盲木跟風(fēng)，應(yīng)嚴(yán)格控制各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)。

4 異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造

4.1 框架柱

柱縱筋與箍筋設(shè)置形式有“L”、“T”、“十”及雙排布置等形式，在同一截面內(nèi)，縱向受力鋼筋宜采用相同直徑，其直徑不應(yīng)大于25mm，且不小于14mm：縱筋間距大于250mm時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向構(gòu)造筋，其直徑可采用12mm，并設(shè)拉筋，拉筋間距為箍筋間距的兩倍。

柱截面厚度小于200mm時(shí)，縱向受力鋼筋每排不應(yīng)多于2根；肢厚在200～250mm時(shí)，每排鋼筋不應(yīng)多于3根，必要時(shí)可分二排設(shè)置，二排鋼筋之間的凈距不應(yīng)小于50mm。

框架柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率：抗震等級(jí)為2級(jí)時(shí)，中柱、邊柱不應(yīng)小于0.7%，角柱不應(yīng)小于0.9%；抗震等級(jí)為3級(jí)時(shí)，中柱、邊柱不應(yīng)小于0.6%，角柱不應(yīng)小于0.8%，框架柱中全部縱向鋼筋的配筋率，抗震設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)Ⅱ、Ⅲ級(jí)鋼筋不宜大于3%。

框架柱應(yīng)采用復(fù)合箍，嚴(yán)禁采用具有內(nèi)折角的箍筋，箍筋必須做成封閉式.箍筋未端做成不小于135。的彎鉤，彎鉤端頭直段長度不應(yīng)小于10d(d為箍筋直徑)。

箍筋加密區(qū)長度取柱截面的長邊尺寸、層間柱凈高的1/6和500mm者中的最大值.在加密區(qū)內(nèi)，箍筋的直徑不變，間距100mm。

4.2 框架節(jié)點(diǎn)

框架梁的截面寬度與異形柱的肢寬相等或梁截面寬度每側(cè)凸出柱邊小于50mm時(shí)，在梁四角上的縱向受力鋼筋應(yīng)在離柱邊大于800mm處，且滿足小于1/25坡度的條件下向柱筋內(nèi)側(cè)彎折伸入框架節(jié)點(diǎn)內(nèi)。

當(dāng)框架梁的截面寬度的任一側(cè)凸出柱邊大于等于50mm時(shí)，則該側(cè)梁角上的縱向受力鋼筋可在本肢柱筋外側(cè)伸入梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)。

4.3 柱與填充墻的連接

異形柱框架結(jié)構(gòu)的填充墻應(yīng)采用輕質(zhì)墻體材料，并必須與框架可靠地連接。當(dāng)采用砌體填充墻時(shí)，在框架與填充墻的交接處，沿高度每隔500mm或砌體皮數(shù)的適當(dāng)倍數(shù)，用鋼筋與柱拉接，鋼筋由柱的每邊伸出，進(jìn)入墻內(nèi)的長度：2級(jí)抗震時(shí)沿填充墻全長設(shè)置；3級(jí)時(shí)不小于填充墻長的1/5及700mm。填充墻的砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M2.5。

填充墻長度大于5m時(shí)，墻頂部與梁宜有拉結(jié)措施；填充墻高度超過4m時(shí)，宜在墻高中部設(shè)置與柱連接的通長鋼筋砼水平墻梁。

5 結(jié)束語

隨著我國住宅產(chǎn)業(yè)化、現(xiàn)代化不斷深入，今后將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出更高的要求。異型柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目前還沒有統(tǒng)一的國家規(guī)范，這說明還有許多基礎(chǔ)性工作沒有完成，但在實(shí)際工程中異型柱框架結(jié)構(gòu)卻大量應(yīng)用，這就需要設(shè)計(jì)人員從該體系基本特征出發(fā)，認(rèn)真進(jìn)行內(nèi)力分析計(jì)算。并結(jié)合不同截面形式的異型柱進(jìn)行承截力計(jì)算，注意把握有關(guān)構(gòu)件的配筋設(shè)計(jì)，處理好一系列結(jié)構(gòu)構(gòu)造，保證結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性，不斷地完善、充實(shí)、發(fā)展異型柱框架結(jié)構(gòu)體系的有關(guān)設(shè)計(jì)理論。

[1]GB 50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范Is].

[2]GB 50011-2001，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[s].