异型柱框架结构设计中的几个问题探讨

1、异型柱框架结构设计中的几个问题探讨                 文章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异型柱在住宅结构设计中应注意的相关问题。 异型柱；框架结构；设计方法 黄东，广西城乡规划设计院结构设计员，助理工程师，广西南宁，530022 TU323 A 1007-7723(2009)08-0116-0002 现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。异形柱结构能较好地满足

2、现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。 一、异型柱受力特点 1.异型柱在房间的分隔墙交点处灵活布置，平面刚度疏散均匀，经常会有梁纵、横不贯通，结构较难简化为平面结构计算。 2.立面刚度分布较均匀，异型柱与轻质砌体填充墙在弹性阶段共同工作性能良好。 3.柱采用T形、L形、十字形等截面形式，柱肢薄而狭长，双向压弯效应明显。 4.异形截面仅有一根对称轴或没有对称轴，对荷载的方向角敏感，抗扭刚度较差，相应地也造成异型柱结构的荷载方向敏感性，且稍有不对称或偏心，抗扭能力降低较大。 5.异形截面的柱肢角部是明显的薄弱部位，尤其是梁底与柱肢交界断面的柱肢角部，应力集中严重。 6.异型柱结构的梁高宽比大

3、，柱肢狭长，使梁柱重叠部分多，在梁端一定范围形成刚域；同时节点区较大而薄，在弹塑性阶段，应计入节点区变形对结构变形的影响。 二、异型柱框架结构设计中的有关问题 1.结构平面布置。异型柱框架结构的平面布置，应注意以下几点：(1)平面布置宜尽量对称，两个主轴方向要协调，使合力中心尽可能和刚度中心重合，减少偏心距，尽量减少因扭转产生的不利影响；(2)考虑采用双向承重体系，并纵横向相连接；(3)各柱肢应尽量对齐，使柱肢与梁一起构成较规则、多跨的抗侧力体系。异型柱应重点布置在房屋中影响房间使用的墙角部位，其他部位从受力合理和施工方便两个方面考虑宜采用矩形截面柱。 2.设计方法。异型柱和矩形柱的截面形式差

4、异很大，目前，国内可直接进行异型柱截面内力计算和截面设计的软件主要有建研院的TAT、SATWE程序，程序均用数值积分法进行正截面配筋设计，准确性较高，经过大量工程校算，能有效地满足结构安全性要求。在设计中应注意以下几个问题： (1)按肢长与肢宽之比定义异形柱或短肢墙很大程度是为了学术上的便利。但用TAT程序进行结构整体计算时，按异形柱模式可能导致结构刚度下降，应适当增加抗地震力；当按短肢剪力墙模式计算可使梁配筋偏小，应适当调整配筋； (2)在一般的矩形柱的多层框架结构中侧移多不起控制作用，而对于异形柱框架结构，由于侧向刚度较小，有时侧移会超过规范允许值； (3)对柱的净高与柱截面长边尺寸之比小

5、于4的异形柱，应沿柱高全高加密箍筋，以减小地震作用下柱剪切脆性破坏的危险性和改善柱的变形性能； (4)因荷载方向角的任意性，在异形柱内折角处也应设置相同直径的受力筋。 3.构造设计 (1)柱壁厚度和砼标号的选择。参照规范，柱肢的厚度最小不少于200mm，一般常采用200mm或250mm。对于8层及以上框架，其下面两层柱子的轴压往往比大，钢筋过分密集。因此，最好把一二层柱砼标号提高到C30左右，避免采用加大壁厚的方案。 (2)纵向钢筋和箍筋。纵向受力钢筋选用时，数量宜少，直径宜大，一般只要不大于25均应选较大的直径减少根数，而每边钢筋的数量宜用2根，多则做两排配置。底层每边钢筋的数量也可以用3根

6、。但穿出楼面的柱筋每边单排配还是不要多于2根为宜，否则节点施工困难。异形柱的纵向构造的选用，笔者认为钢筋取12、14还是比较合理的，不必选用更粗的钢筋。                      箍筋的设置对抗震设防的影响很大，按我国抗震设计规范中有关规定及参考国内外有关资料，建议箍筋最小直径可以选用6，在加密区的间距为100mm，在非加密区的间距为200mm。 (3)轴压比限值 异形柱的延性比普通矩形柱的差。轴压比、高长比(即柱净高与截面肢长之比)是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。 作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，所以在程序试算后，应按上述条件初步确定出各柱的轴压比具体限值，并在配筋简图中仔细查看各层柱的计算轴压比是否有超混凝土异形柱结构技术规程的异形柱轴压比限值的。 三、结语 异型柱框架结构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。 JGJ 149-20065混凝土异型柱设计规程. CB S0010