姚驥華

【摘 要】隨著社會的發(fā)展，人們對房屋建筑的要求也越來越高。而在現(xiàn)代的建筑工程中，隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑材料質量和施工工藝水平都有了大幅度提升，從而為現(xiàn)代的建筑工程建設打下了堅實的基礎。在現(xiàn)代的建筑工程中，通常會應用到異形柱框架結構。異形柱框架結構能夠有效的提高建筑工程的質量和穩(wěn)定性，從而滿足人們對建筑性能和質量的要求。本文通過對異形柱框架結構的深入研究，并對其在現(xiàn)代民用住宅設計中的應用進行了深入分析，然后提出了異形柱框架結構在民用建筑設計中的注意事項以及處理方法，以供同行探討。

【關鍵詞】異形柱框架結構；民用建筑；設計

0.引言

隨著社會的發(fā)展，人們的生活生產(chǎn)水平不斷提高，在現(xiàn)代社會中人們對建筑的布局、性能、質量也提出了更高的要求。在現(xiàn)代的建筑工程中，采用傳統(tǒng)的框架結構進行建筑施工已經(jīng)不能滿足人們對建筑結構布局的要求，因為傳統(tǒng)的框架結構嚴重影響了人們對室內空間的自由規(guī)劃。并且隨著科學技術的日新月異，建筑行業(yè)的發(fā)展速度也隨之加快，在現(xiàn)代的建筑領域中，各種高性能的建筑材料和高水平的施工工藝層出不窮，從而為現(xiàn)代的建筑工程建設打下了堅實的基礎。因此在這一時代背景下，為了滿足人們對建筑設計布局的新要求，異形柱框架結構應運而生。異形柱框架結構能夠有效的滿足人們對建筑設計布局的要求，并且該結構還能夠極大的提高建筑工程的實用性和強度。本文從異形柱結構的定義出發(fā)，對異形柱框架結構在民用住宅設計中的應用進行了深入研究，并對設計過程中的注意事項提出了對應的解決措施，希望能夠起到拋磚引玉的效果，使同行相互探討共同提高，進而為我國異形柱框架結構在民用建筑設計中的應用發(fā)展起到重要作用。

1.異形柱結構的設計與應用

1.1異形柱及異形柱結構的定義

（1）《混凝土異形柱結構技術規(guī)程》（GJ149-2006）對異形柱的定義是：截面幾何形狀為L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比（柱肢截面高度與厚度的比值）不大于4的柱。L形截面柱多用于墻的轉角部位，T形和十字形截面柱多用于縱橫墻交接處。

（2）所謂異形柱框輕結構即是由異形柱組成框架，由輕質填充墻所形成的結構。根據(jù)建筑布置及結構受力的需要，異形柱結構中的框架柱，可全部采用異形柱，也可部分采用一般框架柱。建設部在1996年11月發(fā)布的<住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化試點技術發(fā)展要點>文件中，對其特點做了如下闡述：1）由T形邊柱、十字形中柱、L形角柱組成的框架：2）填充墻與柱壁同厚，室內不出現(xiàn)柱楞：3）因墻體減薄與磚混結構相比，可增加使用面積8%～10%；4）填充墻的墻體材料可根據(jù)當?shù)乇馗魺嵋螅虻刂埔?，就地取材?/p>

1.2異形柱框架結構與矩形柱框架結構在設計中的差異

（1）在現(xiàn)代的建筑工程中，異形柱框架結構和矩形柱框架結構在建筑結構設計中主要的差異就是，異形柱框架結構通常更適用于最大高度有大幅度降低的房屋建筑。

（2）而在現(xiàn)代的建筑工程中，異形柱框架結構和矩形柱框架結構在建筑結構設計中的另一差異就是，異形柱框架結構彈性層間的位移角最大限度的要求比矩形柱框架架構的要求更加嚴格一些。

（3）鋼筋混凝土房屋應根據(jù)烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級。對于相同烈度和結構類型的兩種體系而言，異形柱結構抗震等級的確定方法更加嚴格一些，其在房屋高度的取值上降低了數(shù)值。

1.3異形柱框架結構在SATWE中的設計與應用

能夠有效地分析帶有混凝土異形柱的結構并進行截面配筋設計，這是SATWE軟件的特點之一。在梁的剛度、荷載、及截面配筋計算時，充分考慮了異形柱框架結構的特殊性。由于混凝土異形柱的柱肢較長，梁、柱在節(jié)點處的重疊部分較大，合理的力學模型簡化應將重疊部分作為剛域，自重計算時不應重復計算重疊部分的混凝土重量，SATWE軟件中對梁考慮了這樣的力學模型簡化：

（1）梁的計算按扣除剛域后的梁長計算。

（2）梁上的外荷載按梁兩端節(jié)點間長度計算。

（3）截面設計按扣除剛域后的梁長計算。

（4）梁端剛域的計算原則如下：

記梁兩端與柱的重疊部分長分別為Di和Dj，梁長為L（即兩端節(jié)點問的距離），梁高為H，則梁兩端的剛域的長度分別為：

Dbi=Ma×（0，Di-H/4）

Dbj=Ma×（0，Dj-H/4）

扣除剛域后的梁長為：LO=L-（Dbi+Dbj）

2.工程算例

2.1工程概況

隨著社會的發(fā)展，人們對建筑工程的質量和性能也提出了更高的要求，在現(xiàn)代的民用建筑設計中，通常會應用到異形柱框架結構。例如：某多層異形柱框架結構，共6層。地震烈度為7度（設計基本地震加速度為0.15g），框架抗震等級為三級。該結構的標準層結構平面圖（如圖中僅表示出梁柱結構）所示。填充外墻為250厚MU10輕骨料砼空心砌塊（容重<13KN/m），填充內墻為200厚MU10蒸壓砂加氣砼砌塊溶重<8KN/m）。

2.2設計心得

（1）在現(xiàn)代的建筑中，通常將混凝土的強度等級制定在C30，然而就目前的民用建筑設計實際情況而言，由于計算出的異形柱軸壓比不符合建筑的設計要求，并且梁端的受拉鋼筋的最大配筋百分率也不符合《異形柱框架結構施工規(guī)定》的要求。而將混凝土的強度等級制定在C30，雖然能夠滿足樓板混凝土的施工要求。但是為了滿足異形柱框架結構的要求，必須要對混凝土的強度進行調整，通過研究最終將其確定為C40。然而，在具體的施工過程中，還必須要考慮到混凝土裂縫問題，并采取相應的應對措施。

（2）從中可以看出，有Z形、W形柱，這里介紹一下這兩種柱的處理方法。（1）Z形柱，是由兩個L形柱組成的。在PMCAD輸入時按兩個L形柱來輸入并進行內力及配筋計算。因為Z形柱受力較大時易在中間劈開，劈開后其受力接近于兩個L形柱，按兩個L形柱處理較為合理。此時兩個L形柱間的梁會困剛度太大而超筋，因為實際上無此梁，只是有限元計算時兩柱問有聯(lián)系必須有此梁，故不必管。（2）W形柱，計算及配筋時是按T形柱考慮的。只是由于建筑布置的要求，此處垂直搭接至T形翼緣上的梁的梁端鋼筋錨固長度，由于翼緣厚度只有200mm，不能滿足要求。故在此處增加一部分混凝土，該部分按構造配筋，就是為了解決梁端鋼筋錨固長度的問題。

3.結束語

隨著社會的發(fā)展，人們的對建筑的布局和質量以及性能也提出了更高的要求。然而由于傳統(tǒng)的框架結構嚴重的制約了人們對房屋室內空間的自由規(guī)劃，因此傳統(tǒng)的框架結構已經(jīng)完全不能滿足人們對建筑平面布局的需求。因此，為了滿足人們對建筑室內的自由規(guī)劃，異形柱框架結構應運而生，并迅速被應用在現(xiàn)代的民用住宅設計中，隨著異形柱框架結構的應用，有效的解決了建筑平面布局的情況。通過本文對異形柱框架結構在民用住宅設計中應用的深入分析，總結出，在民用住宅設計中，在滿足人們對建筑功能需求的前提下，還應該注重建筑的質量和保證建筑結構安全。而結構構造對于整個設計有著重要的意義。特別是對于異形柱框架結構來說，其在民用住宅設計中其實就是梁柱節(jié)點域的設計?？偠灾?，隨著社會的發(fā)展，異形柱框架結構在現(xiàn)代的建筑領域中，一定會有更大的發(fā)展空間，但是其在實際的應用過程中，必須要科學合理的進行設計和施工，才能夠保證異形柱框架結構的質量和性能。