探讨异形柱框条结构设计

1、    探讨异形柱框条结构设计    程超【摘 要】目前，由于社会的飞速发展，人们对自身的生活品质要求越来越高，建筑物的改造工作已经成为了人们生活的一项规划。但是由于人们对建筑物进行不合理的改造使其大大缩短了建筑物的正常使用寿命，而异形柱框条结构设计的出现，大大地降低了进行建筑物改造中出现的此类事件的发生，本文通过对异形柱框架结构和矩形框架结构的差异性进行讨论，介绍了有关异形柱狂跳的结构设计。【关键词】异形柱框架结构；矩形柱框架结构；satwe；节点域0.前言随着社会生活普遍的提高，人们对房屋的空间设计也存在着不同程度的认知，而且在进行房屋空间设计时，也

2、有着不同程度的改造，目前，由于我国的建筑行业在设计技术中还存在着许多局限性，还是按照传统的设计方式对其房屋进行设计修建，但是这样的设计方案随着时代的变迁，人们对这样的结构体系也出现比较强烈的反感，尤其是普遍的框架结构出现的露梁露柱、空间结构不合理等现象，都对人们的住房生活产生一定的影响。因此，人们在对住房的选择时，就会导致大量改造现象出现。但是，有许多的改造都是不合理的，这些改造会降低建筑物的使用寿命，所以人们在对此对出了详细的严重，从而出现了异形柱框条结构的设计。1.异形柱结构的设计与应用1.1异形柱及异形柱结构的定义混凝土异形柱结构技术规程对异形柱的定义是：截面几何形状为l形、t形和十字形

3、，且截面各肢的肢高肢厚比（柱肢截面高度与厚度的比值）不大于4的柱。l形截面柱多用于墙的转角部位，t形和十字形截面柱多用于纵横墙交接处。所谓异形柱框轻结构即是由异形（t型、l型、十字型）柱组成框架，由轻质填充墙所形成的结构。根据建筑布置及结构受力的需要，异形柱结构中的框架柱，可全部采用异形柱，也可部分采用一般框架柱。1.2异形柱框架结构与矩形柱框架结构在设计中的差异对于相同烈度和结构类型的两种体系而言，异形柱结构适用的房屋最大高度有较大幅度的降低。异形柱框架结构和矩形框架结构他们是两种不同的结构设计，因此也存在着许多的不同点，在对于结构类型方面，异形柱结构的房屋适用的房屋最大高度有较大幅度的降低

4、；而对于对于相同结构类型的两种体系而言，异形柱结构弹性层间位移角限值、弹塑性层闻位移角限值更加严格一些。在钢筋混凝土房屋的结构类型的抗震等级中，我们可以了解到异形柱的结构框架有这样强力的稳定性，在遇到强力的外力时，建筑物的内部结构不会轻易的就被破坏，而且在确定抗震等级是异形柱的确定方法比矩形柱要更加严格一些。在抗震设计时，扭转不规则的异形柱结构，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的比值不应大于1.45；而矩形柱框架结构的该比值为1.50。异形柱结构的地震作用计算，一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作

5、用应由该方向抗侧力构件承担，7度（0.15g）及8度，（0.20g）时尚应对与主轴成方向进行补充验算。1.3异形柱框架结构在satwe中的设计与应用有效地进行异形柱的结构分析对钢筋混凝土的结构设计有着很大的帮助，而satwe软件的应用很好的提高了结构设计的效率。我们在对梁的刚度、荷载以及截面配筋设计是，satwe软件充分的发挥了它的作用，有效地帮助了人们在结构设计中建筑物的特殊性的掌握，而且由于钢筋混凝土的异形柱的柱肢比较长，在建筑物种有着许多节点都出现重复的现象，这样严重了影响了设计的规划。因此要想解决这些问题satwe软件中对梁考虑了这样的力学模型简化：（1）梁的计算按扣除刚域后的梁长计算

6、。（2）梁上的外荷载按梁两端节点间长度计算。（3）截面设计按扣除刚域后的梁长计算。（4）梁端刚域的计算原则。1.4异形柱结构构造的设计心得（1）根据有关规定，在进行异形柱的截面抗震设计中，截面的不能小于400慢慢，而且当贯彻节点的柱纵向钢筋粘接退化与滑移加剧的时候，这些节点的非弹性变形也会加大，这对建筑物的内部结构有着一定的影响，因此在进行异形柱的结构设计中，为了避免这类现象的发生，提高梁的高度是必须的。（2）根据有关规定，异形柱结构框架设计存在着严格的规划，对于肢高和肢厚都有着不同程度的要求，这主要是因为当肢厚较小时，会造成梁柱节点核心区的钢筋与混凝土之间的粘结强度不够，因此提高肢厚可以保证

7、结构的安全及施工的方便。而对肢高的现在也为了满足伸入柱内的梁纵向的钢筋锚长度。（3）根据有关规定，抗震设计时，对二、三级抗震等级，贯穿中柱的梁纵向钢筋直径不宜大于该方向柱肢截面高度hc的1/30，当混凝土的强度等级为c40及以上时可取1/25，且纵向钢筋直径不应大干25mm.矩形柱框架的框架梁纵向钢筋伸入节点后，其相对保护层一般能满足，而异形柱的c/d大部分仅为2.0左右，根据变形钢筋粘结锚固强度公式分析对比可知，后者的粘结能力约为前者的0.7.为此，规定抗震设计时，梁纵向钢筋直径不宜大于该方向柱截面高度的1/30.由于粘结锚固强度随混凝土强度的提高而提高，当采用混凝土强度等级在c40以上时，

8、可放宽到1/25。（4）异形柱全部纵向受力钢筋的配筋率，抗震设计时不应大于3%。这是因为异形柱肢厚有限，柱中纵向受力钢筋的粘结强度较差，故将纵向受力钢筋的总配筋率由对矩形柱不大于5%降为不应大于3%，以减少粘结破坏和节点处钢筋设置的困难。2.工程算例2.1工程概况某多层异形柱框架结构，共6层。地震烈度为7度（设计基本地震加速度为0.15g），框架抗震等级为三级。2.2设计心得2.2.1在设计该结构时，最初将混凝土强度等级定为c30，但是计算得到的异形柱轴压比超过规范规定限制，同时梁端纵向受拉钢筋最大配筋百分率超过根据有关表6.3.5的要求。虽然对楼板而言，采用c30混凝土是可以的，但考虑到梁板

9、柱的施工问题，同时为满足异形柱轴压比以及梁端纵向受拉钢筋最大配筋百分率的要求，最终将梁板柱的混凝土强度等级全部改为c40。不过考虑到混凝土强度等级较高时楼板易开裂的问题，在楼板设计中采取必要的抗裂措施。2.2.2从中可以看出，有z形、w形柱，这里介绍一下这两种柱的处理方法。（1）z形柱，是由两个l形柱组成的。在pmcad输入时按两个l形柱来输入并进行内力及配筋计算。因为z形柱受力较大时易在中间肢劈开，劈开后（极限状态）其受力接近于两个l形柱，按两个l形柱处理较为合理。此时两个l形柱间的梁会困刚度太大而超筋，因为实际上无此梁，只是有限元计算时两柱问有联系必须有此梁，故不必管。（2）w形柱，计算及

10、配筋时是按t形柱考虑的。只是由于建筑布置的要求，此处垂直搭接至t形翼缘上的梁的梁端钢筋锚固长度，由于翼缘厚度只有200mm，不能满足要求。故在此处增加一部分混凝土，该部分按构造配筋，就是为了解决梁端钢筋锚固长度的问题。3.结束语目前，对着建筑行业的不断发展，人们对建筑物空间结构的需求也越来越大，但是我们不能进行胡乱的改造，这样会使得一座良好的建筑物，变成危楼。因此，人们对异形柱框架结构的需求也越来越大。目前，人们在对住房进行改造时，一般都是采用的异形柱结构框架的设计，这种设计不但满足了人们的生活需求，还对社会的发展起到了一定的推动作用。但是，由于这种技术中还存在了许多问题，还没有的到根本向的解决