异形柱框架结构设计中几个问题
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
异形柱框架结构设计要点分析

异形柱框架结构设计要点分析摘要:异形柱具有良好的承载、抗震、变形能力,在工程中应用较为广泛。
笔者介绍了异形柱结构的概念、力学性能,总结出异形柱框架结构设计的常见问题及设计要点,对于同行具有一定的参考价值。
关键词:异形柱、异形柱框架结构、结构设计1异形柱结构异形柱是指在满足结构刚度和承载力等要求的前提下,根据建筑使用功能、建筑设计布置的要求而采取不同几何形状截面的柱。
异形柱框架结构是指全部或部分柱截面为L 形、T 形、十字形(以L 形柱作角柱,T 形柱作边柱,十字形柱作中柱),截面高与肢厚之比小于或等于 4 的框架结构(见图1)。
2异形柱具有的性能2.1 承载能力异形柱是由多肢构成的,柱肢截面高度与其宽度之比在2.5~4 范围,墙肢平面内向刚度不同于外向刚度,两者相差较大,刚度也不同,因此,各向的承载能力也不相同。
2.2 抗震能力异形柱框架结构的抗震等级,应根据建筑的结构类型、高度和地区的抗震设防烈度进行选择,而且要达计算要求及设计构造标准,设计规定:(1)三级抗震:抗震设防烈度为7 度且建筑高度<22 m;(2)二级抗震:①抗震设防烈度为7 度且建筑高度≥22 m;②抗震设防烈度为8 度且建筑高度≤25 m。
一般来说,异形柱框架结构只适用的地区:抗震设防烈度≤7 度,建筑高度<35 m。
2.3 变形能力大多数建筑层高为 2.8~3.1 m,异形柱肢厚约为0.2 m,一般为了确保足够的承载力,异形柱肢长不能太小,否则会出现太小的柱剪跨比值,造成短柱现象,出现剪切变形,降低了构件的变形能力。
假如异形柱的轴压比较小,但当柱壁构件太薄时,截面曲率就会较小,也会导致异形柱出现弯曲变形性,降低了异形柱的延性。
3异形柱框架结构设计的常见问题3.1 结构计算方面(1)进行柱的配筋计算时,单偏压、双偏压计算均适用于一般框架结构,但单偏压计算不适用于异形柱结构,因此,只能选用双偏压计算。
(2)两个主轴方向除了计算水平地震作用,还要验算抗震验算,此外,7 度与8 度还要验算与主轴成45°方向。
异形柱结构设计中应注意的问题(建筑结构)jing1

采用PKPM 进行异形柱结构设计时应注意的问题赵 兵(中国建筑科学研究院PKPMCAD 工程部 北京 100013)新版SATWE 程序应广大设计人员的要求,按照2006年8月颁布的《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)(简称《异形柱规程》)的相关规定,对原有的异形柱计算方法进行了修改。
下面结合《异形柱规程》的具体规定,介绍采用PKPM 软件进行异形柱结构设计中应注意的问题。
1 “梁柱节点重叠作为刚域”的选择异形柱结构设计时要选择该选项。
选择此项后,程序对梁进行如下的力学模型简化:1)梁的自重按扣除刚域后的梁长计算;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。
2 异形柱单双偏压的选择及计算不管用户如何选择,异形柱的配筋计算都按双偏压计算。
需要说明的是,SATWE 和TAT 程序进行异形柱的双偏压计算时采用的是《混凝土规范》附录F 提供的方法,即异形柱的固定钢筋和分布钢筋均为受力钢筋。
这与《异形柱规程》第5.1.1-3条规定的只有固定钢筋才为受力钢筋的计算方法不一致。
3 异形柱最小配筋率的控制《异形柱规程》6.2.5条规定:1)异形柱中全部纵向受力钢筋的配筋率不应小于表6.2.5规定的数值;2)按柱全截面面积计算的柱肢各肢端纵向受力钢筋的配筋率不应小于0.2%;3)建于Ⅳ类场地且高于28m 的框架,全部纵向受力钢筋的最小配筋率应按表6.2.5中的数值增加0.1%采用。
表6.2.5 异形柱全部纵向受力钢筋的最小配筋率(%)抗震等级 柱类型二级三级四级非抗震中柱、边柱 0.8 0.8 0.8 0.8 角柱1.0 0.9 0.80.8注:采用HRB400级钢筋时,全部纵向受力钢筋的最小配筋率应允许按表中数值减小0.1%,但调整后的数值不应小于0.8%。
对于上述条款,程序执行情况如下:(1)《异形柱规范》规定的最小配筋率仅包含端部受力钢筋,不包含竖向分布筋;而程序计算的最小配筋率包含固定钢筋和分布钢筋。
【专业知识】异形柱结构要主要的问题

【专业知识】异形柱结构要主要的问题【学员问题】异形柱结构要主要的问题?【解答】(1)异形框架的计算由于其截面的特殊性,在柱截面对称轴内受水平力作用时,弹性分析计算其翘曲应力很小,此时如同承受水平力的偏压构件,仍可按平截面假定分析,按砼设计规范计算,特别是在框剪,框筒结构中,对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地,框架柱只承担水平风载的一小部分,如按一般偏压柱计算,误差较小。
此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。
而在水平力较大,且水平力作用在非主轴方向,则翘曲应力不容忽视,按平截面假定误差较大,则应对异形柱框架结构进行有限元分析,决定内力和配筋位置及大小。
在进行内力计算和配筋计算时,宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。
现在有一些软件没有异形柱截面形式,如要用它进行计算,要先进行等刚度等面积换算成矩形柱,进行整体分析,得到双向内力后再进行异形柱的截面设计,其工作量相当大,且截面设计的可靠性不高。
目前,国内可直接进行异形柱截面内力计算和截面设计的软件有建研院的TAT、SATWE程序,广东省建院的SS、SSW程序以及天津大学的钢筋砼异形柱结构配筋计算程序CRSC.这些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。
(2)轴压比控制对框架结构,框-剪结构,柱的延性对于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起着十分重要的作用,且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。
由试验结构分析[3],柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。
在高轴压比情况下,增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小,因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要,特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合,剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝,产生腹剪破坏,加上异形柱多属短柱,这些导致异形柱脆性明显,使异形柱的延性普遍低于矩形柱,因而对异形柱的轴压比要严格控制。
在广东规程中,其轴压比按砼设计规范中的要求减少0.05,但其适用高度较低,一般为35m.当高层建筑的高度进一步加大时,其水平力的影响会愈来愈显著,对结构的延性要求也愈高。
异形柱框架结构设计问题分析

异形柱框架结构设计问题分析摘要:文章深入的分析了异形柱以及短肢剪力墙的区别,异形柱框架结构设计的一般规定、受力特点及轴压比控制,并且讲解了在开展结构设计的时候,要遵循的方法体系等,而且提出了一些个人的看法。
关键词:异形柱;短肢剪力墙;长细比;短柱;轴压比;构造1 概述在过去的时候,建筑普遍的使用多层的框架体系,然而最近的一段时间开始朝着异性柱样式的发展。
它可以更好地合乎建筑体的使用规定,而且合乎其构造等的特征,所以被大范围的使用。
它一般是用到多层的建筑体中,填充墙采用粉煤灰加气混凝土砌块,厚度与异形柱肢厚相同,屋中没有柱楞,它的特征有以下的一些:(1)有着常见的体系具有的整体性,而且它的抗振性非常好。
(2)还具有砖混体系的独特性,它的使用规模变大了。
而且又能够合理的应对砖混体系面对的不利现象。
(3)其具有非常宽的空间,而且非常的方便使用者进行改装等活动。
现在,我国的规定和条例中还没有对其进行详细的论述,设计者在开展工作的时候,唯一可以分析的是区域性的内容,他们在开展活动的时候经常性的会遇到一些在条例中没有提到的内容,此时就要靠他们长久的工作知识,进行合理的分析。
2 其在构造设计中的常见规定内容2.1 关于构造的布局当平面布局的时候,通常按照如下的理念进行活动:对于其单独的结构来讲,应该确保平面的状态以及刚度等是匀称的,如果很显然的失衡的构造要分析扭转力对于构造的干扰,要确保其是双向存在。
对于垂直方向的布局:它的垂直体型要确保匀称,防止有太大的外挑以及内收等现象发生。
2.2 关于其何时的尺寸等的论述2.2.1 异形柱根架在7度抗震设防烈度区,要求房屋高度不大于35m,高宽比不宜超过5;8度区房屋高度不大于25m,高宽比不宜超过4。
2.2.2 柱净高与截面长边之比即长细比不宜小于4且不大于8.结合结构内容,长细比小于4即短柱,一般短柱容易被影响,在设计的时候最好别存在短柱。
2.2.3 根据长细比不直小于4,在梁高为600mm的前提下,当标准层层高为3.0m时,其肢的长度最长可以达到600mm;底层层高为4、2m时,肢长可为900mm。
异形柱框架结构设计常见问题

文章编号:1009.6825(2010)31一0066—02
预应力纤维布加固梁的数值模拟方法
黄庚新刘 磊于媛媛
摘要:在深入研究预应力FRP加固混凝土梁的受力性能和有限元软件的基础上,对加固梁进行了系统的模拟分析,进 而提出了一套适用于预应力FRP加固梁的数值模拟方法,以满足工程实际需要。 关键词:纤维片材,预应力技术,加固梁,数值模拟 中图分类号:TU757.4 文献标识码:A Shelll81来模拟纤维片材单元。 4)粘结滑移单元。在考虑纤维片材与混凝土以及钢筋与混 凝土之间的粘结滑移时,采用弹簧单元Combin39来模拟。 Combin39是一个具有非线性功能的单向单元,可对此单元输入广
1单元类型选取
1)混凝土单元。已有的试验研究结果表明,混凝土力学性能 复杂多变的根本原因在于:它是一种非匀质、不等向的,且随时间 和环境条件而变化的多相混合材料。在模拟中采用专门的混凝 土单元Solid65。 2)钢筋单元。钢筋根据实际需要采用三维杆单元Link8。 Link8单元是有着广泛的工程应用的杆单元,比如可以用来模拟 钢筋、桁架、缆索、连杆、弹簧等等。这种三维杆单元是杆轴方向 的拉压单元,每个节点具有三个自由度:沿节点坐标系x,',,z方 向的平动,可模拟两端铰接的空间杆件,不考虑杆件的弯曲以及 扭转变形。这种单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大 应变、单元生死等功能。在单元属性中可定义1STRN(初始应变 值)、ALPX(热膨胀系数)等参数,便于用多种方法模拟预应力的 施加。 3)纤维片材单元。因为纤维片材本身轴向抗剪模量较低,且 纤维布属于单向织物,即使采用胶粘剂浸渍,其剪切强度相对其 轴向抗拉强度,也是可以忽略不计的。因此可以考虑纤维片材为 正交各项异性材料。SheHl81适用于薄到中等厚度的壳结构。 SheHl81相对于SheH41或Shell43,具有强大的非线性功能,且输 入输出功能更加全面,非线性收敛更加稳定,因此采用壳单元 确保结构安全可靠、经济适用。 参考文献: [1]JGJ 149-2006,混凝土异形柱结构技术规程[S].
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
・
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。
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异形柱框架结构设计中的几个问题【摘要】:主要介绍异形柱框架结构设计中,异形柱框架结构受力钢筋的保护层、一字形异形柱及框架结构布置等问题。
【关键词】:异形柱;框架结构
[ abstract ] : this paper mainly introduced the design of special-shaped column frame structure, frame structure with special-shaped columns bearing steel bar protection layer, a font of special-shaped column frame structure and layout problems.
[ key words ]: special-shaped column; frame structure 中图分类号:文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012)近年来工程设计中采用了大量的异形柱结构,异形柱结构本身截面形状(特性)、内力、变形及抗震性能与矩形截面柱比有较大差别。
砼和钢筋用量比矩形柱结构大4~9%,但异形柱结构房屋的有效使用面积比矩形柱结构净增约0.60~1.20%,且房间内无柱角,更能被用户接受。
然而在以往的设计中,有些设计者不能很好理解《混凝土异形柱结构技术规程》jgj149-2006有关内容,不了解异形柱结构受力特点,仍然按一般钢筋砼框架结构设计,以致于留下很多安全隐患。
一、关于“一”字形柱
《混凝土异形柱结构技术规程》jgj149-2006第6.1.4条规定,肢高不应小于500㎜,柱两肢的肢高比不宜超过1.6,且肢厚相
差不大于50㎜。
工程设计中,由于使用功能要求,在门窗处布置异形柱,异形柱肢高在200㎜~500㎜之间,最不利时仅剩“一”字形柱,为了承重墙,布置受力框架梁垂直于“一”字形柱,我们知道“一”字形柱平面外刚度及承载力很小。
当“一”字形柱与平面外方向梁连接时,会造成柱平面外弯矩。
另外,梁的支座宽度一般仅为200㎜,无法满足抗震地区梁的受力钢筋锚入节点水平长度不应小于0.4lae,非抗震地区梁的受力钢筋锚入节点水平长度不应小于0.4la的要求。
在地震及组合内力作用下,梁支座处柱纵向受力钢筋有可能在节点一侧受拉,另一侧受压,对于梁柱节点易引起纵向受力钢筋在节点核心区锚固破坏。
《混凝土异形柱结构技术规程》jgj149-2006以l型、t型、十字型截面为基础编制的。
试验表明:“一”字形柱节点受剪承载力降低明显,不能保证节点组合体延性。
异形柱框架节点受剪承载力比矩形柱框架节点受剪承载力略低。
所以规程规定不允许采用“一”字形异形柱。
如需要设置柱,将“一”字形柱改为矩形柱。
二、关于纵向受力钢筋的保护层厚度
《混凝土异形柱结构技术规程》jgj149-2006第6.1.6条规定了梁、柱纵向受力钢筋的保护层厚度。
一般异形柱的厚度及梁的宽度仅为200㎜,国家标准图集06sg331-16第7.6条规定每排纵向受力钢筋不应多于2根,根数较多时,可分多排布置或加大梁宽,工程设计中设计者仍按普通框架梁柱布置钢筋,每排纵向受力钢筋根数往往多于2根,纵筋间距小,造成受力钢筋混凝土保护层减小,
个别设计为解决纵向受力钢筋根数较多问题,将纵向受力钢筋保护层厚度减小,影响结构的耐久性能。
我们知道钢筋的混凝土保护层厚度是混凝土结构耐久性设计一项重要内容。
钢筋的混凝土保护层厚度不足,钢筋过早地开始发生锈蚀,钢筋开始发生锈蚀的极限状态,应为混凝土碳化发展到钢筋表面,或氯离子侵入混凝土内部并在钢筋表面积累的浓度达到临界浓度,钢筋锈蚀发展导致混凝土构件表面开始出现顺筋裂缝,或钢筋截面的径向锈蚀达到一定的深度,保护层很快剥落。
将会影响混凝土构件的承载力。
再有当梁柱承受低周反复荷载作用,将出现粘结裂缝,纵筋与混凝土之间出现滑动,使纵筋之间混凝土酥裂。
另外,受力钢筋根数过多时,将导致浇筑混凝土困难,特别是节点梁柱钢筋交叉较多,钢筋排放更加困难。
为防止混凝土保护层开裂剥落,为保证纵向受力钢筋的粘结强度,减小发生粘结破坏的危险性,应确保受力钢筋的混凝土保护层厚度。
三、关于异形柱框架结构平面布置
《混凝土异形柱结构技术规程》jgj149-2006第2.1.1条规定了异形柱截面几何形状,即l形、t形、十形,在结构工程设计中,异形柱布置经常出现z形柱,z形柱结构计算时会出现箍筋超筋现象,导致无法进行配筋。
z形柱属不规则形状,超出了《混凝土异形柱结构技术规程》jgj149-2006及软件计算范围。
柱截面肢高与肢厚比3~4时为异形柱,当肢高大于肢厚5倍时,其截面已经是
短肢剪力墙,当截面较大或超出异形柱范围,将会分配到较大的地震力。
如果增大截面或提高砼、钢筋强度等级,将给使用带来不便,使整个工程造价增加,造成浪费。
如果将z形柱分解为两个l形异形柱,并增设连梁与两个l形异形柱连接,结构计算模型改变后就不会出现非正常计算结果。
通过以上异形柱结构设计中几个问题探讨可见,设计者应吃透《规程》,要深刻了解异形柱结构受力特点,避免采用“一”字形柱。
梁、异形柱受力钢筋的砼保护层必须按规程执行。
异形柱平面布置更要慎重,应以规程l型、t型、十字型截面为基础。
致谢:此文曾得到黄文波结构大师大力支持和帮助,在此表示忠心感谢。