对异形柱结构设计的几个问题的分析
异形柱框架结构设计中的相关问题分析
异形柱框架结构设计中的相关问题分析摘要结合多年工作实践,通过对多层住宅异形柱框架结构的分析和比较,阐述异形柱框架结构的使用范围、受力分析、结构布局、结构计算、构造措施等方面,供结构设计人员参考。
关键词异形柱框架;结构设计;构造措施随着人们对住宅使用功能、空间划分上的要求不断提高,要求有较大的厅,甚至挑空跃层,房间的开间越来越大,平面布置要求灵活,传统的砖混结构的住宅己经越来越不能满足人们的需要了,于是框架结构被逐渐运用于多层住宅中。
异形柱框架住宅以其室内不露梁柱、增大使用空间、填充墙可采用新型轻质材料、改善建筑热能性、减轻建筑自重使地震作用减小、节省基础投资等优点,得到了普遍推广及应用。
笔者结合工程设计中一些体会阐述如下:1异形柱的受力性能异形柱(L、T、+)是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种结构构件。
试验和分析表明,异形柱作为压剪构件其破坏形态有弯曲、小偏压、粘接、高压剪以及剪压、剪拉和斜拉破坏,与其破坏形态相关的主要因素有轴压比、柱净高与截面肢长之比、纵筋配筋率、体积配箍率。
异形柱因多柱肢的存在,其剪力中心往往与形心不重合。
在受力状态下,各肢产生翘曲正应力和剪应力,使得异形柱混凝土与普通矩形压剪构件相比更宜出现裂缝即产生腹剪裂缝,导致异形柱脆性变形明显,使异形柱较普通矩形柱变形能力降低。
另外,在异形柱住宅设计中,层高大多在2.8～3m之间,对于柱肢多在600～800mm的异形柱来讲,不可避免地存在短柱现象。
故在水平力作用下剪切变形占有相当大的比例,构件明显呈现脆性破坏。
框架结构中梁桥构件应有足够的延性,以保证主体结构在各种荷载作用下具有良好的变形能力,结构设计中柱轴压比限制就是最为直观地反映这一性能的指标之一。
《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)规定了钢筋混凝土柱轴压比限值。
该限值主要是基于框架柱出现受拉钢筋屈服为先导的大偏心受压破坏理论,防止小偏心受压脆性破坏,针对矩形截面柱计算分析而得出的。
关于异形柱框架结构设计中几个问题的思考
颖 的 空 间要 求 的建 筑 结 构形 式 的 出现 。这就 促 使 了一 种 新 的 结构 形 式 — — 异 形 柱 框 架 结 构 的 产 生 与应 用 。 这 种 结 构 的 出 现 是 在 承 受 建 筑 物 相关 荷载 的同时满足 居 民的建筑 空 间要 求， 使得 建筑空 间逐 步趋于 多样 化、 个 性 化 发 展 。异 形 柱 框 架 结 构 在 设 计 的过 程 中 是 基 于建 筑 安 全 为 基 础进行 综合性 设计 的过程 ， 是 将建筑 的整体性 与安全性 作为统 一的指 导 思想来进 行全 面的总结与深入 的分 析。 ２ 、 异 形柱 的受力特 点 在 目前的建筑 工程设 计 ｝ ｌ Ｉ异 形柱 与普通 的框 架结构 相 比较而言 ， 存在着 以下几点受力特 点： ２ １ ．在设 计的过程 中 ， 根据建 筑物上 部荷载 需要 ， 异形 柱在 房 间的 设置通 常部 是早分 隔墙 交 点处进 行布 置 ，同时平 面刚 度的 疏散较 为均 匀， 经 常会 出现各 种粱 纵、 衡 不管 同的局 面， 这就 造成 了结构计算 中难 以 简化为平面 结构进行计 算。 ２ ． ２ ．在设 计 与布局 的过程巾对于 结构 内部 刚度分布 较为均 匀， 异形 柱与轻质 砌体填 充墙在弹 性阶段 都存在着 一 个共 同的作业 面， 这就 使得 工 作性能较好 。 ２ Ｉ ３ 、 就 目前 的建筑 工程项 目而言 ， 在施 工的过 程 中最为常 见 的柱形 结 构主要有Ｔ形、 Ｌ 形、 十字 形等多种复杂 的截 面形式， 其 中在设计 的过程 中对 于肢 宽厚 比在２ ． ５ － ， ４ － ． ５ 之 间，使得柱肢呈 现 出一种 薄而狭 长的 结构 ， 同时还具备着双 向压 弯效应 明显的现象 。 ２ ． 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。 三、 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 ，除应 遵 守一般框 架结构 的构造 措施 、 相关规 定 、 设 计要求外 ， 还 应 考 虑 自身 的特 点 ， 注 意 以下 几 点 ： （ １ ） 平面 布
浅析异形柱框架结构设计中应该注意的问题
综上所述 ， 在结构设计 中应充 分 了解 异形 柱的受力 特点和破 坏机理 ， 结构布置合理 ， 正确使用计算机分析 ， 这样才能更好 的把 握 设计要点 ， 保证异形柱框架结构的安全适用性 。
截面几何形状为 Ｌ形 、 Ｔ形 和十字形 ， 且截 面各 肢 的肢 高与
直径 的受力筋。４ 抗震设 计时 ， ） 扭转不 规则 的异形柱结 构， 楼层
肢厚之 比（ 柱肢 截面 高度与厚度 的 比值 ） 大 于 ４的柱 。Ｌ形 截 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 不 ．５ 而矩形框架 的该 比 面 柱 多 用 于墙 的转 角 部 位 ， 和 十字 形截 面 柱 多 用 于 纵 横 墙 交 移和层间位移的平均值 的比值不应大于 １ ４ ， Ｔ形 ． 。５ － 抗震设计和抗震设计的异形柱结构均应对梁柱节 １ 接处 。所谓异形柱框架结构是 由异形柱形成 框架 ， 和轻质填 充墙 值为 １ ５ ）￣ 点进行受剪承载力计 算 ， 而矩形框 架柱结 构只有抗 震等级为 一、 组成 的结构 。根据建 筑 布置 及结 构受力 的需要 ， 在异 形 柱结构 中， 框架柱可全部采用异形柱 ， 也可部分采用一般框架柱。 二级框架 ， 才要求 必须进行梁柱节点 受剪承载力验算。６ 异形柱 ）
应 适 当调 整 配 筋 。
给承载力带来 的影响不容忽视 ， 双向压弯效应较 明显 。
４ 仅有一根对称轴或无对称轴 的异形柱截面 ， ） 对荷载的方 向 较敏感 ， 扭刚度 比较 差。因此 ， 形柱框架结 构也具有荷 载方 抗 异 向敏感性 ， 尤其是在不对称或偏心 时， 其抗扭 能力 明显降低 。 ５ 异形柱截面的薄弱部位在其柱肢角部 ， ） 特别是 在梁底 和柱
浅议如何对异形柱框架进行结构设计
浅议如何对异形柱框架进行结构设计摘要：本文笔者结合多年的设计实践经验,针对钢筋混凝土异形柱框架结构设计及其一些要点进行了分析探讨。
关键词：异形柱框架结构设计计算分析1、前言随着人们对房屋平面与空间布置的要求越来越高,从而对建筑设计布局有了新的要求。
普通框架结构的露梁露柱对建筑平面与空间的分隔己越来越不能被房屋使用者所接受,因为它直接影响到室内家具的布置及空间的使用。
建筑师要求结构工程师配合解决这个问题,因而在框架结构中以异形截面柱代替矩形柱。
所谓异形柱是相对于通常的矩形截面柱而言的,是指截面各肢长与肢厚之比不大于4的截面形状为“Ｔ”形、“十字”形、“Ｌ”形、“Ｚ”形的钢筋混凝土柱。
钢筋混凝土异形柱框架结构是指仅由异形柱作为竖向构件组成的结构体系,它有如下特点:(1)具有一般矩形柱框架结构整体性较强,抗震延性好的优点。
(2)兼有砖混结构的优点,且又有效解决了砖混房屋超高的技术问题。
因此特别适用于联排别墅、高档多层住宅等。
(3)因墙体厚度一般与异形柱肢厚相同,室内不出现柱楞不露梁,使用面积能增加8%～10%。
既改善了建筑功能,也提供了大空间及住户拆改装修的便利条件。
(4)由于填充墙推荐采用粉煤灰、加气混凝土砌块等非粘土质新型轻质墙体材料,使得造价能低于普通框架结构约10%～15%。
与消耗耕地的粘土砖混结构体系相比,异形柱框架结构体系优势明显,是砌体结构较好的替代品,因此具有很好的推广价值和广阔的市场前景。
但是,在结构设计中,目前现行国家规范或规程中尚未给出异形柱框架结构设计的专门条款,供设计人员参考的资料也很有限。
笔者在对省《钢筋混凝土异形柱框架结构技术规程》（以下称作《规程》）的理解基础上,参考有关文献,结合工程实践,进行归纳总结,提出建议。
2、异形柱框架结构体系布置2.1 适用条件本着安全适用、技术先进、经济合理的设计原则,异形柱框架结构型式适用于地震烈度7度及以下地区的民用房屋,尤其适用于带错层、跃层的多层复杂住《规程》关于异形柱框架结构的适用条件为:7度区总高度不超过24m,宅和小高层。
(异形柱)设计分析及总结
（异形柱）设计总结一、计算前准备工作1. 确定异形柱（短肢剪力墙）尺寸《江异》6.1.2条：“异型柱截面各肢肢高于肢宽之比不应大于4，不宜小于2.5，不应小于2。
肢宽不宜小于200mm，不应小于180mm。
一字形异型柱的肢宽不得小于300mm。
对于角柱：6度区H≤6层时，肢高不宜小于500mm；6度区H>6层以上及7度区肢高不宜小于600mm”。
在拿到建筑条件图后，根据建筑平面布置柱网。
角柱单肢的高宽比取3；中柱的单肢的高宽比取2.5~3。
布置剪力墙时，若垂直于墙长方向有框架梁连接时，应与建筑协商，尽量争取在此方向设一小段墙肢（不小于1倍的墙厚）。
2. 确定框架梁尺寸《江异》6.1.3条：框架梁截面高度可取（1/12～1/18）Ln，（Ln为梁的计算跨度，即异型柱翼缘中心轴线之间的距离），且梁高不宜小于350mm。
主梁截面宽度不宜小于200mm及柱肢宽度。
3. 确定楼（屋）面板厚度《上异》3.2.5条：现浇钢筋混凝土异形柱结构的顶层楼板厚度不宜小于130mm；地下室顶板厚度不宜小于180mm；一般楼层现浇楼板的厚度不宜小于110mm，且不应小于100mm。
屋面板厚取130mm；一般楼板取110mm。
对于跨度大于3.3m楼板，板厚按1/30（单块板）及1/35（连续板）取用。
转换层的板厚由专业负责人统一确定后取用。
4. 统一计算原则在着手计算前，应对计算软件（SATWE或TAT）的参数取值进行统一。
此外，对于结构信息（抗震等级、场地类别、砼等级）、结构布置原则、荷载取值原则及计算步骤也应进行统一。
在同一项目的同一类型的结构中，应对上述要点做到统一。
二、计算中的要点1. 计算软件根据《江异》4.2.2条，异形柱框架结构的计算优选TAT软件，也可采用SATWE软件。
使用TAT软件，梁、柱的计算配筋会比SATWE稍大。
2. 异形柱的输入在PM中，异形柱可选择“十”字形的模型输入，可以适应“L”“T”及“十”等形状的要求。
论异形柱结构设计的问题及处理措施
角有关，其 承载力由最不利加载 角确定。在采用相 同的截面面积、配筋 异形柱破坏形态及延 性的2个重 要因素。由上面提到 的异形柱受力特征
率和材料强度等级的情况下，异形柱双向受压构件正截面的总体承载力可知，异形柱由于截面形状往往不对称，则其剪切中，b 与截面形心不重
比方形截面柱高或者相当。2) 异形住‘T，形截面的受剪承载力高于同
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论异 形柱 结构 设计的 问题 及处 理措 施
周翠章
( 化州市建筑设计院，广东茂名525100)
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；7睛要j 异形柱框架因柱肢与墙同厚，室内空问不显粱柱R寸，再加上相对低的造价，将成为小高层住宅建筑的主要结构体系。
变形能力，剪跨比增大时，剪压比减小，延性提高：反复加载条件下的
长比， 避免高长比<4，更不允许出 现高长比<3的 极短柱。为此 在设
。r 形柱受剪承 载力为单调加 载条件下受 剪承载力的0Bo翼缘的 存在 有利于增加柱的受剪承载力。3 ) 在相同条件下，节点水平截面相等的
计中应避免采用错层的结构，控制过大的柱网尺寸和梁高控制轴压比的
之相比。而矩形截面柱匕的梁往往不通过剪切中心，因此，在这点上，
目称之为。设定梁端塑性弯矩法”。根据上述思路，设计时完全可以人
异形 住反而 优于 矩形柱 。
为地设定1 个梁端弯矩，只要使此弯矩作用下的梁端配筋在正常使用荷
2异形柱结构设计中的几个问题载作用下出现舶裂纹宽度不超过允许值。在地震作用时，梁端能产生符
7陕键词] 并形柱；结构设计
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论异形柱结构设计中的一些问题
２ 异形 柱 的受 力性 能
２１承载 能力 ．
异 形柱不 同于矩 形柱 ， 由多肢组成 ， 它 柱肢截面 高度与柱 肢宽度 的 比值 一般在 ２ ４ 墙肢平面内外 ２个 方向刚度对 比相差较大 ， ～， 导致各 向刚 度不一致 ， 其各 向承载 能力也有较大 。 差异
一
大的翘 曲应力和剪应力 。 而该剪应力的存在， 使柱肢极易先出现裂缝， 即产 生腹剪裂缝， 使得各肢 的核心混凝土处于三 向剪力状态， 导致异形柱脆性 增加 ， 使得异形柱较普通截面柱变形能力低 。 同时， 异形柱存在着单纯翼缘 柱肢受压的情况， 其延性更差， 不对称截面导致不对称延性。 当荷载作用在 腹板平面内， 翼缘在受拉侧， 异形柱小偏压脆性破坏 ； 翼缘在受压侧时， 异 形柱大偏压延性破坏 。由国内外大量 的试验资料和理论分析表 明， 异形柱 的破坏形态为： 弯曲破坏、 小偏压破坏 、 压剪破坏等。影响其破坏形态的因 素有： 荷载角 、 轴压 比、 剪跨 比、 配箍率 以及箍筋问距 Ｓ与纵筋直径 ｄ的比 值等。 异形柱由于其截面 的特殊性及受力性能的复杂性， 在设计中， 必须通 过可靠 的计算分析和必要的构造措施 ， 来保证其强度和延性 。
建材发展 导向 ２ １ 年 １ ０１ ２月
园林 、 建筑 、 规划与结构设计
论异 形柱 结构 设计 中的一些 问题
熊 军
（ 江西 同济建筑设计咨询有限公司）
摘 要： 异形柱结构 由异形柱或异形柱 加剪力墙、 框架梁组成 ， 共同承受水平荷 载和竖向荷载 ， 剪力墙 已有现行规范可依 ， 框架梁除截面有特殊要求及
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一 ＿
工 质 量 等 各 种 原 因 ， 成 烟 气 通 过 风 管 涌 入 楼 梯 间 或 前 室 ， 显 然 与 防 造 这 排 不然会影响防火 分隔物 的分隔效用。
关于异形柱框架结构设计中几个问题的思考
柱 ．天 津人 学 的试验研 究 结果 表 明 ： 轴乐 比对 异形 柱 的影 响远远 超过 对普 通 矩 形柱 的影响 ， 闲此异 形柱 的参数 控 制应 比框 肢 柱更 为严 格 。
４异形柱 框 架结构 设 计构 造
４ １框架 柱 （ １）柱 纵 筋 与 箍筋 设 置形 式 有 “ 、“ 、“ ’算 及 双 排布 置等 Ｌ” Ｔ” 形 式 ． 同一截面 内， 向受力钢 筋宜 采用相 同直 径， 卣径不 应大 ２ ｔ 在 纵 其 ５Ｉｌ ｉ， ｌ ｌ 且 小 于 １ ｍ ： ４ ｍ 纵筋 问距人 于 ２ ０ ｍ ５ ｍ时， 应 设置纵 向构造 筋， 直径 可采用 其 １ ｍ ， ２ ｍ 并设拉 筋， 拉筋 间距 为箍 筋间 距的 两倍 。 （） ２ 柱截 面厚度 小 Ｊ ２ ０ ｍ时， 向受力 钢筋 每排 不应 多于 ２ ： ０ｍ 纵 根 肢厚在 ２ ０ ５ Ⅲ 每排 钢筋 不应 多于 ３ ， 要 时可分 二排设 置， ０ ￣２ ０ ｍ 时， 根 必 二排 钢筋之 问 的净 距 不应 小 于 ５ ｍ 。 ０ ｍ （） ３ 框架 柱 中全部 纵 向受力钢 筋 的配筋 率 ： 震等 级为 ２级时， 抗 中柱 、边 柱 不应 小 ｊ０ ７ ， 柱不 应小 ： ． ％ ： ： ． 角 ０ ９ 抗震 等级 为 ３级时， 中柱 、边柱不 应 小于 ０ ６ 角柱不 应小 于 ０ ８ ． ％， ． ％．框架柱 中全 部纵 向钢 筋的配 筋率 ， 抗震 设 计 时，对 Ｉ、Ｉ 级 钢筋 不 宜 大 ｊ３％。 Ｉ Ｉ Ｉ （） ４ 框架柱 应采用 复合箍， 严禁采 用具有 内折角 的箍筋， 箍筋必 须做成封 闭 式 ．箍筋 未端 做成 小于 １ ５ 的弯钩 ， 钩端 头直 段长 度不 应小 １ ｄ（ 。 ３ 弯 Ｏ ｄ 为 箍 筋 直径 ）。 （ ） 筋加 密区 长度 取柱 截面 的长 边尺 寸 、层 ＾柱 净 高的 １／６和 ５ ０ ５箍 ＝ 日 Ｊ ０ ｍｌ 中 的最 大 值 ．在加 密区 内， ｉ者 ｌ 箍筋 的直 变， 间距 １ ０ ｉ。 ｍｌ ０ ｌ ４ ２ 框架 节点 （） １ 框架梁 的截面 宽度 与异形柱 的肢宽相 等或梁截 而宽度每侧 凸 出柱边 小
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对异形柱结构设计的几个问题的分析
摘要：本文对异形柱结构设计中容易出现的一些问题进行分析，并探讨相应的对策和解决方案。
以供同行参考借鉴。
关键词：异形柱；结构设计；问题的分析
1前言
在异形柱结构设计中，规范要求应优先采用能准确反映异形柱结构各构件实际受力状况、基空间工作的计算程序进行内力与位移分析。
中国建筑科学研究院的TAT，SATWE结构设计软件，是应用比较成熟，又满足以上要求的适用程序，可以很好地进行建模和计算分析。
但是，目前版本的计算程序都远没有充分考虑异形柱结构的众多构造要求在程序中的具体实现，所以，这就要求设计人员需要进行很多构造措施的条件校核和配筋调整。
设计中不进行认真、全面的手工比照和手工调整，往往容易产生错漏。
2异形柱结构设计的几个问题的分析
2．1异形柱轴压比的控制
异形柱在单调荷载，特别在低周反复荷载作用下，粘结破坏较矩形柱严重，延性比普通矩形柱差，因此，异形柱的轴压比限值比矩形柱严格得多。
《规程》根据截面类型、箍筋间距与纵筋直径比s／d、箍筋直径d和抗震等级确定，在0.3～0.7之间波动，比矩形柱结构的柱轴压比限值低很多。
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。