关于异形柱结构设计研究

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1、关于异形柱结构设计研究　　摘要：本文从异型柱框架结构的自身受力特点出发，结合工程实践经验提出了异型柱在建筑结构设计中应注意的相关问题。关键词：异形柱；结构设计；分析中图分类号：TU984文献标识码：A文章编号：异型柱框架结构布置灵活，可以较好满足建筑功能的要求，具有良好的发展前景，结构设计人员应充分了解异型柱的受力特点，正确把握设计要点，确保工程结构安全可靠，经济合理。1异形在结构设计的一般规定实施的新规范中，并没有把异形柱列入其内，说明国家对异形柱设计是非常慎重的，能够借鉴的也只有上面提到的两地方规程，同时仍应依据我国现行标

2、准中的规定，进行截面、构造、抗震等设计。1.1结构布置7异形柱框架结构平面布置的一般原则：在异形柱结构的一个独立结构单元内，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受力要求规则、均匀，避免有过大的外挑、内收以及楼层刚度沿竖向的突变。图1结构标准层平面图1.2适用高度及高宽比、长细比、肢长等限制①异形柱框架结构在7度抗震设防烈度区，要求房屋高度不大于21m，高宽比不宜超过3.5：8度区房屋高度不大于12m，高宽比不

3、宜超过2.5；异形柱框架-剪力墙结构在7度抗震设防烈度区，要求房屋高度不大于40m，高宽比不宜超过4.5：8度区房屋高度不大于28m，高宽比不宜超过3.5。②柱净高与截面长边之比即长细比不宜小于4（不应小于3）且不大于8。根据砼结构规范，长细比小于4即短柱，短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽量避免出现短柱。长细比大于8，易引起附加偏心矩，对轴压构件及小偏心受压构件承载力影响较大。③根据长细比不宜小于4，在梁高为600mm的前提下，当标准层层高为3.0m时，异形柱的最大肢长可为600mm；底层层高为4.2m时，肢

4、长可为900mm。因此，异形柱的柱肢不应过长，各肢肢高与肢厚比不应大于4，肢厚不应小于200mm，肢高不应小于500mm。1.3抗震等级7异形柱框架结构应根据结构类型、房屋高度及抗震设防烈度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。根据规定：抗震设防烈度为7度，房屋高度≤21m时，为三级抗震；抗震设防烈度为8度，房屋高度≤12m时，为二级抗震．浙江《规程》规定异形柱框架结构只适用于抗震设防烈度为7度及7度以下的地区且房屋高度不超过35m。异形柱框架结构对房屋高度控制是比较严格的，一般仅适用于多层住宅。但由于它在结构

5、布置上灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等优点，使之成为近几年住宅设计的一种潮流，不论别墅、多层甚至小高层，作为房产开发商几乎都要求设计院设计成钢筋砼异形柱结构体系。因此设计人员必须慎重对待，不可盲目跟风，应严格控制各项设计参数。2异形桩受力性能特点及轴压比控制异形柱设计要比常规矩形截面柱设计复杂得多，对于偏压构件，矩形截面的受压区总是矩形，内力臂较大；而对异形柱，受压区图形通常比较复杂，可能为二边形，也可能为多边形．对于受压区呈多边形分布的截面，压区边缘砼应力过于集中，一旦达到受压强度极限，破坏区域往里渗透得过快，不利于外边

6、缘的砼纤维经历下降段，从而影响整个截面和构件的延性。7异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下各肢将产生翘曲正应力和剪应力，剪应力使柱肢砼先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。异形柱在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带未的影响不容忽视，因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析，PKPM、GSCAD、TBSA等国产结构软件均可做异形柱框架结构计算。但以上计算理论均基于平截面假定，未曾考虑截面翘

7、曲自由度，对于异形柱来说，很可能出现各柱肢单独作用的情况，因此常见的基于平截面假定的公式受到挑战。而对异形柱的分析、试验以及设计方法等一套体系还没有完全建立起来，这就给异形柱设计带来一定的难度，必须在概念设计上予以加强。作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，柱应具有足够大的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，满足抗震要求，同时避免长细比小于4的短柱．抗震设计中规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱．天津大学的试验研究结果表明：轴压比对异形柱的影响远远超过对普通矩形柱的影响，因此异形柱的参数控制应比框支柱更为严

8、格。3异形柱框架结构设计构造3.1框架柱7①柱纵筋与箍筋设置形式有“L”、“T”、“十”及双排布置等形式．在同一截面内，纵向受力钢筋宜采用相同直径，其直径不应大于25mm，且不应小于14mm：纵筋间距大于250mm时,应设置纵向构造筋，其直径可采用12mm，并设拉筋，拉筋间距