淺議異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　淺議異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘要：隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)住宅的要求也有了很大的提高，越來(lái)越注重其設(shè)計(jì)和布局。異形柱結(jié)構(gòu)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在住宅設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，本文根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和建筑資料，結(jié)合本人設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勛约旱目捶ǎ└魑煌袇⒖加懻摗?</p><p>　　關(guān)鍵詞：異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) &

2、lt;/p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： TU8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　異形柱結(jié)構(gòu)體系跟普通的矩形柱結(jié)構(gòu)體系既有相同點(diǎn)，也有不同點(diǎn)，因?yàn)楫愋沃匦沃鶅烧咧g在受力、截面、抗震等性能方面存在一定的差異，故其計(jì)算模型分析、內(nèi)力、位移計(jì)算方法及結(jié)構(gòu)構(gòu)造均有嚴(yán)格限制。因此，異性柱結(jié)構(gòu)在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要更加注意慎重，設(shè)計(jì)單位一定要根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)行業(yè)技術(shù)規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行異形柱結(jié)構(gòu)的設(shè)

3、計(jì)，并加強(qiáng)施工過(guò)程中的監(jiān)管工作。 </p><p>　　一、異形柱結(jié)構(gòu)特點(diǎn) </p><p>　　鋼筋混凝土異形柱是指截面形式除矩形、圓形以外的柱，如T形邊柱，十字形中柱，L形角柱。異形柱結(jié)構(gòu)就是采用異形柱的框架結(jié)構(gòu)和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，本文重點(diǎn)論述異形柱框架結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)是指僅由異形柱作為豎向構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)體系，它有如下幾個(gè)特點(diǎn)： </p><p>

4、　　1、具有一般矩形、圓形柱框架結(jié)構(gòu)整體性較強(qiáng)，抗震延性好的優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　2、兼有磚混結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，且又有效解決了磚混結(jié)構(gòu)房屋超高的技術(shù)問(wèn)題。因此特別適用于聯(lián)排別墅、高檔多層住宅等。 </p><p>　　3、因墻體厚度一般與異形柱肢厚相同，故室內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)柱楞不露梁，使用面積可增加約9%。既改善了建筑功能，也提供了大空間及住戶拆改裝修的便利條件。 </p>&l

5、t;p>　　4、同時(shí)結(jié)合墻體改革，運(yùn)用較輕的既保溫又隔熱的高效墻體材料作為框架填充墻及內(nèi)隔墻，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燒結(jié)粘土磚墻，進(jìn)一步貫徹我國(guó)相關(guān)的資源節(jié)約政策和環(huán)境保護(hù)政策。 </p><p>　　二、異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p><b>　?。ㄒ唬┙Y(jié)構(gòu)布置 </b></p><p>　　1、在考慮滿足建筑功能要求的前提下，結(jié)構(gòu)體系以平面布局

6、合理，規(guī)則、對(duì)稱(chēng)，剛度均勻，力求均衡，減少偏心扭轉(zhuǎn)為布置原則。因此，異形柱的合理布置是整個(gè)結(jié)構(gòu)布置的關(guān)鍵。柱布置時(shí)，宜規(guī)整對(duì)齊，并按“密柱小梁”的思路布置，平面節(jié)點(diǎn)（軸線交叉點(diǎn)）應(yīng)盡量設(shè)柱，盡量避免主次梁搭接。異形柱截面肢厚中心線宜與框架梁及剪力墻中心線對(duì)齊。柱應(yīng)雙向拉結(jié)，以形成雙向剛接框架。 </p><p>　　2、對(duì)底層大空間的異形柱框架體系，轉(zhuǎn)換層下的支承柱不允許采用異形柱，應(yīng)全部采用矩形柱。對(duì)底層架空層

7、抽柱形成轉(zhuǎn)換層的情況，要求設(shè)置轉(zhuǎn)換梁，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ149—2006附錄A的規(guī)定。上層異形柱與下層矩形柱面積比宜接近1，上層異形柱與下層矩形柱的重疊面積不應(yīng)小于2/3。 </p><p>　　3、建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則、均勻，避免過(guò)大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力沿豎向突變。豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度等級(jí)不宜在同一樓層變

8、化。異形柱框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系的剪力墻應(yīng)上下對(duì)齊連續(xù)貫通房屋全高。 </p><p>　?。ǘ┊愋沃Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系及適用范圍 </p><p>　　1、異形柱結(jié)構(gòu)分為框架結(jié)構(gòu)和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)房屋建筑布置和結(jié)構(gòu)受力需要，異形柱結(jié)構(gòu)中的框架柱，可全部采用異形柱，也可部分采用一般矩形或圓形框架柱。在異形柱結(jié)構(gòu)體系中除應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：①異形柱結(jié)構(gòu)中不應(yīng)

9、采用由部分砌體承重的混合結(jié)構(gòu)形式，否則會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能產(chǎn)生不利的影響；②根據(jù)震害資料顯示，多層及高層單跨框架結(jié)構(gòu)震害嚴(yán)重，故抗震設(shè)計(jì)的異形柱結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)。又基于對(duì)異形柱抗震性能特點(diǎn)的考慮，以及目前缺乏專(zhuān)門(mén)研究，規(guī)定異形柱結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用多塔、連體和錯(cuò)層等復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式。③在異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中利用樓梯間、電梯井位置合理布置剪力墻對(duì)電梯設(shè)備運(yùn)行、結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)均有好處。高度不大的異形柱結(jié)構(gòu)的樓梯間、電梯井，可采用一般框架柱。④異形柱結(jié)

10、構(gòu)的柱、梁、剪力墻均應(yīng)采用現(xiàn)澆的施工方式。 </p><p>　　2、抗震設(shè)防烈度的適用范圍：非抗震設(shè)計(jì)和抗震設(shè)防烈度為6度、7度(0.10g，0.15g)及8度(0.20g)的抗震設(shè)計(jì)。 </p><p>　　3、適用高度范圍：如表1所示： </p><p>　　表1 異形柱結(jié)構(gòu)使用高度范圍 </p><p>　　4、適用高寬比范圍：如表2

11、所示 </p><p>　　表2 異形柱結(jié)構(gòu)適用寬高比范圍 </p><p>　　5、結(jié)構(gòu)形式適用范圍：框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、底部抽柱帶轉(zhuǎn)換層的異形柱框架結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。 </p><p>　?。ㄈ┊愋沃Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和流程 </p><p>　　異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容和流程與一般結(jié)構(gòu)相似，主要包括概念設(shè)計(jì)和計(jì)算設(shè)計(jì)，具體的內(nèi)容和

12、流程參照?qǐng)D3。 </p><p>　　圖3 異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容、流程 </p><p>　　三、異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的注意事項(xiàng) </p><p>　　1、結(jié)構(gòu)計(jì)算：因?yàn)楫愋沃Y(jié)構(gòu)截面比較小，在對(duì)內(nèi)力和配筋計(jì)算時(shí)，最好用配有異形柱計(jì)算功能的應(yīng)用軟件，通常采用PKPM系列之《多高層空間有限元分析軟件SATWE》進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，計(jì)算精度較高。異形柱截面可采用T、L、十字形三

13、種形式，兩柱肢中線的交點(diǎn)即為剪力中心。在截面計(jì)算的時(shí)候，要分析它的受力，盡量保持合理化，減少對(duì)柱的扭轉(zhuǎn)和翹曲應(yīng)力，同時(shí)截面形狀要選擇簡(jiǎn)單些的，節(jié)省材料，便于施工。根據(jù)國(guó)家相關(guān)的技術(shù)規(guī)程規(guī)定，整體分析計(jì)算時(shí)，須按空間體系模型分析和采用彈性方法計(jì)算。在對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，為減少誤差，可以假設(shè)樓板在它的平面內(nèi)的剛度是無(wú)限的，梁柱重疊部分可作為剛域，異形柱須按雙偏壓計(jì)算。 </p><p>　　2、異形柱結(jié)構(gòu)

14、構(gòu)造的問(wèn)題：在結(jié)構(gòu)計(jì)算之后，柱截面配筋的構(gòu)造也很重要，它可以調(diào)節(jié)異形柱受力的問(wèn)題，應(yīng)符合下列規(guī)定：①柱筋不應(yīng)在各層節(jié)點(diǎn)處切斷；中間節(jié)點(diǎn)處，梁筋應(yīng)盡量貫穿。②異形柱縱向受力鋼筋的布置以柱肢截面的外、內(nèi)折角處均應(yīng)設(shè)置為原則，間距：二、三級(jí)抗震等級(jí)≤200mm；四級(jí)≤250mm；非抗震設(shè)計(jì)≤300mm，其直徑要求為14mm≤d≥25mm，常用16、18、20、22mm規(guī)格，同一截面內(nèi)，縱向受力鋼筋宜采用相同直徑，且縱向受力鋼筋之間的凈距不應(yīng)小

15、于50mm。柱肢厚度為200～250mm時(shí)，縱向受力鋼筋每排不應(yīng)多于3根，根數(shù)較多時(shí)，可設(shè)置成二排；全部縱向受力鋼筋最小配筋率應(yīng)滿足《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ149—2006第6.2.5條的規(guī)定。當(dāng)縱向受力鋼筋間距不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置柱的縱向構(gòu)造鋼筋，其鋼筋型號(hào)一般比受力主筋低二級(jí)且不小于Φ12，構(gòu)造筋采用拉筋拉結(jié)，拉筋間距同箍筋間距。③各層樓蓋豎向荷載都通過(guò)梁作用于柱肢端部，致使該部位壓力較大，建議設(shè)置暗柱。④異形柱箍筋

16、采用復(fù)合封閉式箍筋，嚴(yán)禁采用有內(nèi)折角的箍筋，直徑≥8mm，間距≤150mm，常用φ10@100/150。短</p><p>　　3、異形柱、梁、剪力墻和節(jié)點(diǎn)的材料應(yīng)符合下列要求： </p><p>　?。?） 混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25，且不應(yīng)高于C50，常用C30；（2） 縱向受力鋼筋宜采用HRB400、HRB335級(jí)鋼筋；箍筋宜采用HRB335、HRB400、HPB235級(jí)鋼筋。

17、</p><p>　　4、框架梁截面高度可按(1/10～1/15)lb確定(lb為計(jì)算跨度)，且非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜小于350mm；抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜小于400mm。梁的凈跨與截面高度的比值不宜小于4。梁的截面寬度不宜小于截面高度的1/4和200mm。 </p><p>　　5、異形柱截面的肢厚不應(yīng)小于200mm，肢高不應(yīng)小于500mm。若肢厚偏低會(huì)造成施工困難，偏高則導(dǎo)致柱體笨拙不經(jīng)濟(jì)，甚至可能

18、造成短柱或剪跨比超限。 </p><p>　　6、異形柱其截面的肢高與肢厚比限制在≤4的范圍內(nèi)，肢高不應(yīng)小于500mm,也不宜大于600mm（考慮角柱扭轉(zhuǎn)明顯，其肢高應(yīng)取高值）。控制肢高與肢厚比的目的在于：柱剛度越大，受震害越大，因而對(duì)結(jié)構(gòu)受力不利。且肢高過(guò)大，異形柱還可能形成短柱，使得柱肢端部受力過(guò)于集中而發(fā)生失穩(wěn)破壞。故此，當(dāng)肢高與肢厚比大于4時(shí)，建議改按剪力墻考慮。 </p><p>

19、;　　7、異形柱、梁的縱向受力鋼筋的連接接頭可采用焊接、機(jī)械連接或綁扎搭接。接頭位置宜設(shè)在構(gòu)件受力較小處。在層高范圍內(nèi)柱的每根縱向受力鋼筋接頭數(shù)不應(yīng)超過(guò)一個(gè)。 </p><p>　　8、軸壓比：軸壓比應(yīng)滿足《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ149—2006第6.2.2條的規(guī)定。它能反映柱構(gòu)件的變形能力，是抗震性的一個(gè)重要因素。在框架結(jié)構(gòu)中，延性可以減少地震帶來(lái)的破壞，避免框架柱出現(xiàn)失穩(wěn)和脆性破壞，有著舉足輕重的地

20、位。軸壓比如果太大的話，柱的延性就會(huì)相應(yīng)地減少，因此要把它嚴(yán)格限制在現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)技術(shù)規(guī)程允許范圍內(nèi)。 </p><p>　　四、異形柱結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用 </p><p>　　隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷發(fā)展，人民物質(zhì)文化生活水平的日益提高，人們對(duì)改善提高工作和居住環(huán)境的要求也越來(lái)越高。目前我國(guó)民用建筑市場(chǎng)需求正朝著大開(kāi)間、大空間的方向發(fā)展，給異形柱結(jié)構(gòu)體系帶來(lái)了廣泛應(yīng)用的前景，尤其在地震烈度為7

21、度及以下地區(qū)，它不失為一種安全、適用、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)方案選擇，可在適宜的地區(qū)廣泛推廣和應(yīng)用。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　異形柱結(jié)構(gòu)在我國(guó)逐漸流行起來(lái)，它的優(yōu)點(diǎn)雖然很多，但在實(shí)際應(yīng)用中還是會(huì)遇到一些問(wèn)題，只要我們勤于總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真學(xué)習(xí)它的設(shè)計(jì)原理，合理選擇結(jié)構(gòu)形式，合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，充分掌握計(jì)算方法和構(gòu)造要求，我們就能熟練掌握

22、和應(yīng)用它，不斷提高它的安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性，并在此基礎(chǔ)上廣泛應(yīng)用推廣。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]田劍峰.對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題的分析[J].四川建材,2010,02:27-29. </p><p>　　[2]唐志強(qiáng).淺談異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].重慶建筑,2010,08:34-36. &l