摘 要：異形柱框架結(jié)構(gòu)因為使用過程中室內(nèi)不會出現(xiàn)棱角、家具布置方便、房間的有效使用面積變大等優(yōu)點，在我國得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要分析了異形柱框架結(jié)構(gòu)體系的特點，并論述了異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞：異形柱；框架；結(jié)構(gòu)；設(shè)計

隨著我國建筑產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對住宅建筑的要求也越來越高，普通的矩形柱框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)很難滿足人們的要求，異形柱框架結(jié)構(gòu)得到了快速的發(fā)展。異形柱框架結(jié)構(gòu)是指由異形（T形、L形、十字形）柱組成框架，由輕質(zhì)填充墻所形成的結(jié)構(gòu)。使用這種結(jié)構(gòu)，室內(nèi)棱角較少、家具便于布置、房間的有效使用面積變大、填充墻與壁柱等厚、與填充墻連接良好，多應(yīng)用于住宅建筑中，在我國倍受青睞。

一、異形柱框架結(jié)構(gòu)體系的特點

異形柱框架結(jié)構(gòu)是一種介于短肢剪力墻與矩形框架之間的結(jié)構(gòu)體系，其肢高與肢厚之比愈小愈接近框架結(jié)構(gòu)的受力特征，在當(dāng)代的住宅建筑中得到了廣泛的運用。異形柱框架結(jié)構(gòu)的受力特點及功能決定了它的特點：

一般，柱肢厚度為180～200mm，柱肢厚度與填充墻基本一樣，框架梁寬也同墻厚，室內(nèi)不凸出梁柱，使用方便，并且比較美觀，使得房間的使用面積變寬，比相同形式的磚混結(jié)構(gòu)多出了8%～10%的使用面積；

柱的平面布置很靈活，異形柱結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻通常是非承重的輕質(zhì)隔墻，受建筑的限制較少，這使得房間布置更加靈活，可很好地滿足業(yè)主對大開間建筑的需求；

異形柱框架與矩形框架相比，抗震性能要高很多，質(zhì)量的變輕更是提高了其抗震性能，再者，抗側(cè)剛度也會影響抗震性能；

異形截面的柱肢角部是明顯的薄弱部位，尤其是梁底與柱肢交界斷面的柱肢角部，應(yīng)力比較集中；

異形柱結(jié)構(gòu)的梁高寬比大，柱肢狹長，使梁柱重疊部分多，在梁端一定范圍形成剛域；同時節(jié)點區(qū)較大而薄，在彈塑性階段，應(yīng)計入節(jié)點區(qū)變形對結(jié)構(gòu)變形的影響。

二、異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點

（一）結(jié)構(gòu)平面的布置

異形柱框架結(jié)構(gòu)的平面布置，除要滿足一般的框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求外，還應(yīng)注意：結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)該盡量對稱，兩個主軸方向要協(xié)調(diào)，使合力中心盡可能和剛度中心重合，減少偏心距，相應(yīng)調(diào)整異形柱柱肢高，使其滿足扭轉(zhuǎn)與平動第1周期比T3/T1

考慮采用雙向承重體系，并縱橫向相連接。

異形柱結(jié)構(gòu)高寬比，在7度抗震設(shè)防時不應(yīng)超過5，8度抗震設(shè)防時不應(yīng)超過4。

各柱肢應(yīng)盡量對齊，使柱肢與梁一起構(gòu)成較規(guī)則、多跨的抗側(cè)力體系。

豎向布置應(yīng)規(guī)則、均勻，避免出現(xiàn)過大的外挑和內(nèi)收，防止樓層剛度沿豎向的突變，盡量避免錯層；上下層柱變截面處異形柱剪心應(yīng)重合。

（二）適用的房屋最大高度和最大高寬

異形柱框架結(jié)構(gòu)在6度（O.05g）抗震設(shè)防烈度區(qū)，房屋最大高度24m，高寬比不宜大于4；異形柱框架在7度（0.10g）抗震設(shè)防烈度區(qū)，要求房屋高度小于35m，層數(shù)小于12層，建筑物的高寬比不宜大于5；在8度（0.20g）抗震設(shè)防烈度區(qū)，房屋高度小于25m，建筑物的高寬比不宜大于4。另外，柱凈高與截面長邊之比，即長細(xì)比宜大于4小于8。長細(xì)比小于4（即短柱），容易發(fā)生脆性剪切破壞；長細(xì)比大于8，易引起失穩(wěn)破壞。

（三）結(jié)構(gòu)計算分析

鋼筋混凝土異形柱框架抗震結(jié)構(gòu)計算采用SATWE軟件，并用TAT軟件進(jìn)行復(fù)核。

1.計算參數(shù)選擇

2.結(jié)構(gòu)整體計算分析

采用SATWE軟件對異形柱的內(nèi)力、配筋計算是按以下三步進(jìn)行的。

（1）先求出各異形柱截面在主軸的慣性矩和方向角，并建立主軸的單元剛度，與梁剛度、墻剛度一起參與整體分析。

（2）整體分析后，把異形柱作用于形心的彎矩、軸力、剪力參照材料力學(xué)公式進(jìn)一步分解到異形柱截面上每一關(guān)鍵點的應(yīng)力，通過積分即得每一段柱肢在平面內(nèi)的彎矩、軸力和剪力，柱肢平面外不考慮。

（3）然后以每段墻肢為一矩形截面，按照對稱配筋計算它的配筋。

3.構(gòu)造設(shè)計

（1）異形柱軸壓比控制

在抗震設(shè)計中，對框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)，柱的延性對于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起著十分重要的作用。軸壓比反映構(gòu)件的變形能力，是影響混凝土柱延性的一個關(guān)鍵指標(biāo)，對異形柱的抗裂和抗剪能力影響較大，是影響柱破壞形態(tài)的重要因素。由試驗結(jié)構(gòu)分析，柱的側(cè)移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。在高軸壓比情況下，增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小，因而軸壓比大小會直接影響到柱的延性，特別是異形柱結(jié)構(gòu)剪力中心與截面形心不重合，剪應(yīng)力使混凝土柱肢先于普通矩形壓剪構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生腹剪破壞，加上異形柱多屬短柱，這些導(dǎo)致異形柱脆性明顯，使異形柱的延性普遍低于矩形柱，因而對異形柱的軸壓比更要嚴(yán)格控制。

（2）柱壁厚度和砼標(biāo)號的選擇

按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從以往的實踐經(jīng)驗來看，柱肢的厚度最小不少于200mm，宜采用200—250mm比較合理。對于10層及以上框架，其下面兩層梁柱節(jié)點處的鋼筋有時顯得比較密集，因此不宜減薄。在梁跨度較大時，柱子往往顯得截面不足，軸壓比太大，鋼筋過分密集。因此最好把一、二層柱砼標(biāo)號提高到C40左右，避免采用加大壁厚的方案。當(dāng)樓層更高時，不得已才采用加大壁厚的方法，因為異形柱的優(yōu)點在于少占或不占層間面積，有利于家具的布置，若盲目采用加大壁厚的方案，則這個優(yōu)點就不明顯了。如果確實不行時最后只能采用矩形柱代替了。

（3）柱與基礎(chǔ)的連結(jié)

由于異形柱截面形心比矩形柱難以確定，如果直接將異形柱連結(jié)到基礎(chǔ)，給設(shè)計和施工都帶來不便。另一方面，由于地基情況千變?nèi)f化，同一幢建筑物的基礎(chǔ)埋深經(jīng)常有所不同，這樣在基礎(chǔ)梁與基礎(chǔ)之間可能會形成短柱，對抵抗水平力極為不利。設(shè)計中通常將這段短柱設(shè)為矩形柱，底層異形柱與矩形柱相連并與基礎(chǔ)梁連成整體，可以有效地減少水平力產(chǎn)生的應(yīng)力集中，同時也方便基礎(chǔ)放線定位施工。

（4）框架節(jié)點設(shè)計

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，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)點內(nèi)。

當(dāng)框架梁截面寬度的任一側(cè)凸出柱邊不小于50mm時，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)點內(nèi)。

總之，只有在設(shè)計中遵循概念設(shè)計要求，充分了解異形柱的受力特點和破壞機理，選用合理的結(jié)構(gòu)布置，處理好結(jié)構(gòu)構(gòu)造，正確使用計算機分析方法，才能確保結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用。

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