民用建筑异形柱框架结构设计
建筑工程中异形柱框架结构设计
建筑工程中异形柱框架结构设计探讨摘要：目前，在我国许多城市都推广和应用异形柱框架结构，因其有诸多的优点，室内不出现棱角、便于家具布置、扩大房间的有效使用面积等。
文章简述了异形柱框架结构体系的特点及设计要点，并结合具体实例，探讨了异型柱框架结构在实际工程中的设计应用，以供参考。
关键词：建筑；异形柱框架结构；设计1 异型柱框架结构体系的特点特点：①柱肢厚通常采用180～200mm，肢厚基本与填充墙等厚，框架梁宽也同墙厚，室内不凸出梁柱，便于使用又美观，同时还增加了房间的使用面积，比相同形式的砖混结构可增加约8%～10%的使用面积；②柱的平面布置很灵活，异型柱结构的围护墙通常是非承重的轻质隔墙，受建筑的限制较少，这使得房间布置更加灵活，可很好地满足业主对大开间建筑的需求；③异型柱框架与矩形框架相比，抗震性能有明显的提高，质量减轻是其抗震性提高的主要原因，此外，抗侧刚度对抗震性能的提高也有一定的影响；④虽然增加了施工难度，但因扩大了使用面积，加之自重较轻，减少了基础费用，综合考虑总体经济效益较好。
2 异型柱框架结构的设计要点2.1 结构布置与—般钢筋混凝土框架结构相比，异形柱框架结构在结构布置时应注意以下要点：（1）为了避免扭转带来的不利影响，结构平面宜尽量对称，使平面和刚度均匀，两个主轴方向应协调布置；如果有明显的不对称，应考虑扭转对结构受力的不利影响。
（2）异形框架宜双向设置，框架柱应对齐，框架梁应拉通，避免纵横框架梁相互支撑，使结构形成空间受力并具有足够的承载能力、刚度和稳定性，同时具有良好的整体性和较好的抗震性能。
（3）为了避免过大的外挑和内收，防止楼层刚度沿竖向的突变，竖向布置应力求体型规则、均匀，尽量避免错层。
（4）受力复杂部位的异形柱，宜采用一般框架柱。
2.2 适用的房屋最大高度和最大高宽异形柱框架结构在6 度（0.05 g）抗震设防烈度区，房屋最大高度24 m，高宽比不宜大于4；异形柱框架在7 度（0.10 g）抗震设防烈度区，要求房屋高度小于35 m，层数小于12 层，建筑物的高宽比不宜大于5；在8 度（0.20 g）抗震设防烈度区，房屋高度小于25 m，建筑物的高宽比不宜大于4。
异型框架柱施工质量控制
异型框架柱施工质量控制
1. 引言
异型框架柱作为建筑结构中重要的承重构件，在施工过程中质量控制尤为重要。
本文将探讨异型框架柱施工过程中常见的质量控制措施和方法。
2. 异型框架柱的特点
异型框架柱作为建筑结构中的重要组成部分，具有以下特点： - 形状多样 - 承重能力强 - 要求精准施工
3. 异型框架柱施工前的质量控制
在进行异型框架柱的施工之前，需要做好以下质量控制工作： - 确认设计图纸的准确性 - 对材料进行质量检验 - 检查施工设备的完好性
4. 异型框架柱施工中的质量控制
4.1 施工工艺控制
•确保合理使用模板
•控制混凝土浇筑过程
4.2 尺寸控制
•对异型框架柱的尺寸进行实测•确保与设计尺寸一致
4.3 表面处理控制
•控制异型框架柱的表面质量•防止表面开裂等质量问题
5. 异型框架柱施工后的质量控制5.1 强度检验
•进行异型框架柱的强度检测•确保其承载力符合要求
5.2 视觉检验
•对异型框架柱进行视觉检查
•确保外观质量符合标准
6. 异型框架柱施工质量控制的意义
良好的异型框架柱施工质量控制不仅可以确保建筑结构的安全稳定，同时也提高了建筑物的美观度和使用寿命。
7. 结论
在异型框架柱的施工过程中，质量控制是至关重要的。
通过严格控制施工过程中的各个环节，可以确保异型框架柱的质量达到设计标准，提高建筑结构的整体质量和安全性。
民用建筑结构设计以及优化探讨
【 关键词 】民用建筑；结构设计 ； 优化措施
民用建筑就是指非生产性的建筑 ，通常指供人们居住 以及进行 公共活动的各类建筑 的总称。 民用建筑中最重要的因素就是安全和 可靠，因此它的关键就在于设计工作的环节上，建筑结构设计的质 量好坏会直接影响到建筑物的安全性 以及舒适性，同时也影响到建 筑物的耐久性和经济性等。建筑的结构是形成一定空间以及造 型， 要具有承受人为 以及 自然界所施加于建筑物 上的各种 荷载 作用 ，建 筑结构使建筑物得 以安全使用的框架。如何对民用的建筑 结构设计 进 行 优 化 的 处 理 ， 具有 非 常重 要 的意 义 。 １常见 的民用建筑结构设计以及选型 建筑结构与建筑设计是两个相互独立同时又紧密联系的专业工 种 。建筑的结构是解决建筑坚固性的问题， 由注册结构师 完成 。建 筑的设计必须和建筑的结构进行有机的结合，只有符合结构逻辑 的 建筑才有真实的表现力 以及可行性。常见的民用建筑结构包括 以下 几种形式： １ ． １砌体结构设计 砌体结构的墙体既有承重的作用，同时也有围护的作用 ，所使 用的材料 要便于就地取材 ，该设计和施工较为简单 ，施工的进度快 ， 而且技术要求低 ，施工设备简单。但是由于砌体的抗 拉以及抗剪 的 强度低，因此砌体结构的整体 抗震性能差，不超过七层。砌体结构 不 适 用 于 高 层 的 建 筑 。 此 外 ， 由于 墙 体 的承 重 ，在 其 上开 设 门 窗就 受到了限制，建 筑立面 效果显得非常厚实。 １ ． ２ 框 架 结 构 设计 框架结构中的承重结构和围护、分隔构件 分开，墙起 到围护和 分隔作用：其优点是平面布置 能够满足生产 工艺以及 使用 功能的要 求。通常采用的材料是型钢或者钢筋混凝土 ，其抗侧 移以及抗振动 的能力较 强， 适用于多层 以及高度不超 过 ６ Ｏ 米 的各种高层建筑 。 框 架结构在进行平面布置时，建筑平面形状以及立面体 型宣规则而简 单，各部分的刚度均匀而对称 。 １ ． ３剪力墙结构设计 剪力墙是建筑物的承重墙，也是围护墙 和分隔墙 。剪 力墙 的布 置要满足建筑平 面布置 以及结构布置 的要求， 要有较强的承载 能力 ， 也有很好的整体性和空间的作 用，剪 力墙可以作为抗侧力 构件用于 高层的建筑。但是受剪力墙间距的限制，建筑物的平 面开 间布置不 够灵活。 １ ． ４ 简 体 结 构 设计 简体结构的空间结构有较大的抗侧 力刚度以及抗 扭的能力，剪 力墙的集中布置使建筑平面设计具有灵活性，主要用于各种高层和 超高层的公共建筑物 。在简单结构平面进行布置时，形式可以选用 方形、 圆形 ，也可用对称 的三角形或者人字形的平面， 以提高整体 框筒的空 间整体性。
JGJ 149-2006条文说明
中华人民共和国行业标准混凝土异形柱结构技术规程JGJl49—2006条文说明前言《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ l49-2006经建设部2006年3月9日以415号公告批准发布。
为便于广大设计、施工、科研、教学等单位有关人员在使用本规程时正确理解和执行条文规定，《混凝土异形柱结构技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明，供使用者参考。
在使用中如发现本条文说明有不妥之处，请将意见函寄天津大学(主编单位)。
(邮政编码：300072，地址：天津市南开区卫津路92号天津大学土木工程系)目次1 总则2 术语、符号3 结构设计的基本规定4 结构计算分析5 截面设计6 结构构造7 异形柱结构的施工附录A 底部抽柱带转换层的异形柱结构1 总则1.0.1 混凝土异形柱结构是以T形、L形、十字形的异形截面柱(以下简称异形柱)代替一般框架柱作为竖向支承构件而构成的结构，以避免框架柱在室内凸出，少占建筑空间，改善建筑观瞻，为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性；同时结合墙体改革，采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料作为框架填充墙及内隔墙，代替传统的烧结粘土砖墙，以贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、保护环境的政策。
混凝土异形柱结构体系和一般矩形柱结构体系之间既存在着共性，也具有各自的特性。
由于异形柱和矩形柱二者在截面特性、内力和变形特性、抗震性能等方面的显著差异，导致在异形柱结构设计和施工中一些不容忽视的问题，这些方面在目前我国现行规范、规程中尚未得到反映。
随着异形柱结构在各地逐渐推广使用，迫切需要异形柱结构的国家行业标准作为指导异形柱结构设计施工、工程审查及质量监控的规程依据。
近年来国内各高等院校、设计、研究单位对异形柱结构的基本性能、设计方法、构造措施及工程使用等方面进行了大量的科学研究和工程实践，包括：异形柱正截面、斜截面、梁柱节点的试验及理论研究、异形柱结构模型的模拟地震作用试验（振动台试验及低周反复水平荷载试验）研究、异形柱结构抗震分析及抗震性能研究、异形柱结构专用设计软件研究及异形柱结构标准设计研究等。
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。
我国建筑结构设计技术发展
我国建筑结构设计技术发展摘要：随着科学技术的发展和经济水平的提高，我国的建筑工程也在蓬勃发展中。
对于建筑工程而言，最主要的是建筑结构设计技术的好坏。
建筑工程与人们的生产生活有着密切的联系，建筑质量也是目前人们最关心和关注的事情。
而建筑质量的好坏主要和设计质量有关。
因此，随着在新时期的影响下，设计人员要讲究思想的开拓和设计方法的创新，将建筑结构的设计技术与时代接轨，达到建筑结构设计的最新要求。
本文主要从建筑结构设计的新要求、关键技术以及结构设计的新技术进行具体的解析，综述我国建筑结构设计技术的发展。
关键词：民用建筑；结构；设计文章编号：1674-3954（2013）09-0091-02我国建筑结构原本主要是低层地面结构，随着人口和资源的压力，大城市内都开始建立高层的建筑，甚至超限高层建筑。
对于建筑结构设计技术而言，低层地面结构相比要容易些，但也要综合考虑建筑物的稳定性、美观性以及抗震性能。
例如结构体系、房屋体形、刚度分布、构件延性等等方面。
通过鉴别、评价、选择等方式，并利用计算和构造的措施消除建筑物内的薄弱环节。
设计工程师要根据振动中结构的受力特征，突出主要的矛盾，利用科学合理的概念来指导设计。
我国的建筑结构设计技术正在蓬勃的发展中。
1 建筑对结构设计的新要求1.1节省资金和材料由于能源、土地以及材料价格的不断上涨，开发商为了减少一定的利益损耗，就开始注重在设计时对资金和材料的节省。
节省资金和材料的设计开支，就可以将多余的资金应用于其他的发展方面。
倘若从根本上做到经济节省，结构设计人员就要对民用建筑结构的概念设计进行总体的掌握。
概念设计需要工作经验和理论知识的依据，并结合建筑功能要求与建筑工程的相关条件，用整体的概念在特定的建筑空间中完成结构总体方案的设计，处理结构与结构，构件与结构之间的关系。
如果一幢建筑没有经过很好的概念设计，是无法实现造价经济、最好的结构效果的。
1.2个性化户型内部空间如今，随着科学时代的进步，人们越来越注重户型的内部结构。
浅论民用建筑结构设计
用进 行 了具 体 的 阐述 。
关键 词 ： 民 用 建筑 ； 结 构设 计 ； 技 术应 用
前 言
人们物质文化生活水平 的提升 ， 使其对 自己所居住 的建筑在结 构 上有 了更高 的要求 ， 民用 建 筑是 与 人 们 生产 和 生 活 具有 密 切 联 系 的， 所 以 民用 建筑 结 构设 计 工 作 具有 极 其 重 要 的意 义 。进 行 民用 建 筑 结 构 设 计 工 作不 仅 工 作 较 为 繁 重 ， 同时 责 任 也较 大 ， 其 结 构 设 计 的好坏将直接关系着建筑物本 身的经济性和耐久性 ， 所以在民用建 筑设计工作中 ， 设计人员应充分考虑到居住人的需求 ， 坚持着“ 以人 为本” 的设计原则， 同时在设计方法上进行不断的创新 ， 从 而使建筑 物 的安全性和舒适性得 以有效 的体现。 Ｉ民用建筑对结构设计的新要求 １ ． Ｉ材 料和 资金 的节 省 当前 ， 由于 物 质上 涨 的速 度 较 快 ， 建 筑工 程 中土 地 、 能 源 和 材料 都呈一路上涨的势头 ， 这就需要在设计开始时即要进行有效的成本 控制 ， 使 材 料 和资 金 达到 有 效 的节 约 。这 一 点 完 全符 合 结 构设 计 的 理念 。所以做为一名优秀的结构设计人员 ， 需要在设计工作中凭借 自己的经验、专业技能和判断力来从整体上对结构体系进行把握 ， 对各结构部件进行有效的分析和处理 ， 并对其计算结果的合理性进 行判断 ， 从 而使 结构 体 系 的各 项 性 能得 以最 优 化 ， 确 保 设 计 方 案实 现 效果 最 好 、 造价最低。 １ ． ２ 民用 建筑 的高层 化 目前 由于土地资源 的日益紧张 ， 高层建筑在 民用建筑 中得 以应 该应用 ， 民用高层不同于其他 的高层建筑 ， 其要充分考虑到业主对 建 筑 功能 性 的需 求 。 设 计 师在 设 计 过程 中要充 分 考虑 到 各 种户 型 的 南 向采光问题 、 卫生防疫性能问题、 共享 空中庭院问题等 ， 众多需要 考 虑 的功 能 性要 求 ， 使 设计 人 员 开始 在 民用 高层 建 筑 中进 行 了大 胆 的尝试 ， 所 以 目前 出现了结构 连体 、 大底盘 多塔及错层等多种复杂 的结 构 形 式 ， 随着 结 构 的 日益 复杂 ， 需 要设 计 师 不 断 的更 新 自己 的 设计理念 ， 设计 是 进 行 技 术 性 的创 新 ， 同 时还 要 更 好 的实 现 对 结 构 设计软件 的利用。只有这样 ， 才能满 足所设计 出来 的高层民用建筑 具 有 更 好 的经 济性 、 安全 ｌ 生和舒 适性 。
异形柱框架结构设计方法分析与参数控制
墙结构。
１．２ 结构布置 在工 程 设 计实践中，异形柱常用截面形式有 “Ｌ０， ＜Ｔ
“十”型等，特殊形式还有 “Ｚ＂型和“一”型。在考虑满足建筑 功能要求的前提下，体系以布局合理、刚度均匀、力求均衡、减 少扭转为布置原则。因此异形柱的合理布局是整个结构布置 的关键。柱布置时，宜规整对齐，并按 “密柱小梁”的布置思
不低于 １８０ｍｍ和不超过 ２５０ｍｍ。若肢宽偏低会造成施工困
难，偏高则导致柱体笨拙不经济，也可能造成短柱或剪跨比超
限。
（２ ）肢 长 根据２－肢厚比（肢长／肢宽）－４的控制指标进
行确定，且肢长不宜超过６００ｍｍｏ（考虑角柱扭转明显，肢长 应取高值，且箍筋全长加密）。此外，异形柱剪跨比也要控制在 ２．４范围内。控制肢长或肢厚比的目的在于：当异形柱肢长增 大时，柱刚度增大，受震害越大，因而对结构受力性能不利。若 肢长过大，异形柱还可能形成短柱，使得柱肢端部受力过于集 中而发生失稳破坏。因此《省标》对此规定为：。当异形柱肢厚 比超出限制，建议改按剪力墙考虑。
１ 结构体系布置
１．１ 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、跃层的多层复杂住宅和小高层。《省标》 关于异形柱框架结构的适用条件为：７度区总高度不超过
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民用建筑异形柱框架结构设计摘要：本文笔者结合设计实践经验,阐述了钢筋混凝土异形柱框架结构设计方法及要点。
关键词：异形柱框架；结构设计；计算分析TU24前言近年来,异形柱框架结构在多层民用建筑设计中得到了广泛的应用。
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%。
1 结构体系布置1.1 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。
总层数不超过8层；6度区总高度不超过35m,总层数不超过12层。
超过此限制标准时的小高层, 建议采用短肢剪力墙结构。
1.2 结构布置在工程设计实践中, 异形柱常用截面形式有“L”“T”“十”型等,特殊形式还有“Z”型和“一”型。
在考虑满足建筑功能要求的前提下,体系以力求布局合理、刚度均匀、力求均衡、减少扭转为布置原则。
因此异形柱的合理布局是整个结构布置的关键。
柱布置时,宜规整对齐,并按“密柱小梁”的布置思路,平面节点(轴线交叉点)应尽量设柱,避免主次梁搭接。
柱间距一般在3m～6m之间取值(柱网尺寸不应大于6.0m×6.0m)；柱应双向拉结,以形成双向刚接框架。
对底层大空间的异形柱框架体系, 转换层下的支承柱不允许采用异形柱,应全部采用矩形柱。
对底层架空层抽柱形成转换层的情况, 要求楼板厚度≥150mm；上层异形柱与下层矩形框架柱面积比宜接近1；上层异形柱与下层矩形柱的重叠面积不应小于2／3。
值得注意的是:在结构平面布置时,有时因为建筑布局的功能、美观要求,只能设置“一字形”柱,且仅能保证一个方向有框架梁通过,此时在另一方向应沿柱肢宽增设暗梁,来保证柱平面外的刚度与稳定,且一字形柱的宽度不应小于300mm。
1.3 构件尺寸限制(a) 柱肢宽度,一般取与墙体相同的厚度(如200mm),不低于180mm和不超过250mm。
若肢宽偏低会造成施工困难,偏高则导致柱体笨拙不经济,也可能造成短柱或剪跨比超限。
(b)肢长根据2≤肢厚比(肢长／肢宽)≤4的控制指标进行确定,且肢长不宜超过600mm。
(考虑角柱扭转明显,肢长应取高值,且箍筋全长加密)。
此外,异形柱剪跨比也要控制在2～4范围内。
控制肢长或肢厚比的目的在于:当异形柱肢长增大时,柱刚度增大,受震害越大, 因而对结构受力性能不利。
若肢长过大,异形柱还可能形成短柱,使得柱肢端部受力过于集中而发生失稳破坏。
因此《规程》对此规定为:2,4。
当异形柱肢厚比超出限制,建议改按剪力墙考虑。
(c) 框架梁截面高度,尽量满足室内不露梁要求,但不应小于梁计算跨度的1／15,且不宜小于350mm。
梁宽不小于柱肢宽及200mm。
1.4 材料选用目前,外墙采用非承重砌体,内墙采用轻质板材,推广使用非粘土质新型墙体材料。
常用轻质墙体材料主要有ALC砌块(板)、JYM页岩模数砖、砼空心砌块等,容重应≤29kN／m2。
钢筋常用HRB335、HRB400级。
异形柱的混凝土强度等级不应低于C25,常用C30。
2 计算分析与参数控制2.1 计算模型对于柱、异形柱、短肢剪力墙和剪力墙等竖向构件,从截面构造上划分,比较统一的认识是:设肢截面高为h,宽为b,当矩形截面1≤h／b≤3且h、b≥300mm时为柱；当异型截面3＜h／b＜5时为异形柱；当5≤h／b＜8时为短肢剪力墙；当8≤h／b时为剪力墙。
它们适用范围不同,构造措施也不同。
其主要区别是表现在受力变形方面: ①异形柱是以承受竖向力为主的构件,受力变形接近于矩形框架柱,为剪切变形,计算时应按柱输入；②普通剪力墙是以承受水平作用为主的构件,属弯剪变形,计算时按墙输入；③短肢剪力墙变形接近于剪力墙。
在结构力学计算中,柱与剪力墙对于整个结构的受力性能影响,是大不相同的.选择不同的输入方式,无论自振周期、结构侧移,还是基底弯矩和剪力、梁柱内力,都有很大的影响和差别。
在实际工作中,所布置的往往不全是异形柱,其中经常会混合采用一字柱或一些墙肢相对较长(肢厚比超限)的剪力墙等等。
在计算模型输入时,如果把异形柱按短肢剪力墙输入,甚至将异形柱框架结构全部按短肢剪力墙输入,那样势必造成很大的计算误差,进而影响结构、构件的安全。
因此,在程序整体计算模型输入时,提醒注意以下几点: ①对于肢长与肢宽之比不大于4的异形柱,由于它已接近柱的特征,应按异形柱形式输入；②对于肢长与肢宽之比稍大于4但不超过5的短肢剪力墙,当其轴压比不高时,建议也按异形柱套用；③Z字型柱, 建议按剪力墙建模计算。
2.2 计算程序选用由于异形柱截面形心往往与柱肢中轴线不重合,在水平荷载作用下,水平力通过与柱肢等宽的框架梁传至柱肢中轴线上,使柱双向偏心受压,并产生扭转力矩。
显然,异形柱为双向偏心受压构件。
对异形柱结构体系而言,其自身特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱框架结构不同。
异形柱的截面应力要比一般矩形截面柱复杂得多。
如对L形截面柱,在柱肢轴线不通过柱截面弯曲中心的情况下,由于弯曲扭转力矩的作用,柱截面产生扇性剪应力及扇性垂直应力(翘曲应力),其中扇性剪应力通常很小,可以忽略不计,而扇性垂直应力相对较大,是必须考虑的。
因此,整体计算分析时,须按空间体系考虑和采用弹性方法。
相应地,结构整体分析应选用具有异形柱单元的计算程序采用进行。
在工程设计中,通常采用PKPM系列之《多高层空间有限元分析软件SATWE》进行结构分析,计算精度较高。
当采用不具有异形柱单元的空间分析程序(如TBSA5.0)计算异形柱结构时,可按开口薄壁杆件模型进行内力分析。
2.3 参数选择SATWE软件应用时,以下几个参数选择很关键: ①框架抗震等级: 6度区H≤22m时, 四级；6度设防区房屋高度H＞22m、7度区H≤22m时,三级；度区H＞22m时,二级。
②梁柱刚性连接:电算时应注意:由于混凝土异形柱的柱肢较长, 梁柱重叠部分较大, 因此须点取“梁柱重叠部分作为刚域”选项进行计算；③柱双偏压:异形柱是双偏压杆件,须采用双偏压计算。
④调整系数:现浇结构中梁刚度放大系数2.0,边梁刚度放大系数 1.5；框架结构周期折减系数0.6～0.7。
⑤对全楼强制采用刚性楼板假定。
2.4 计算结果合理性判别内力与位移计算全部由程序完成,计算结果是否合理,以下三个参数必须满足: ①位移:异形柱框架结构按弹性计算方法,楼层层间位移与层高之比(△u／h) 应不大于1／550。
②周期:要求结构以扭转为主的第一自振周期Tt 与以平动为主的第一自振周期T1之比Tt／T1＜0.9,以符合《高规》(JGJ3- 2002)第 4.3.5条要求。
③轴压比:应满足省标第6.2.1条要求。
对轴压比限制目的在于实现强柱弱梁,提高柱的变形能力(延性),防止出现小偏压破坏。
抗震设计中柱轴压比反映柱构件的变形能力,是影响柱破坏形态的重要因素。
作为异形柱延性的保证措施,柱轴压比因此从严控制。
对于短柱,要求设计尽量避免,避免不了时按《规程》表 6.2.1条的规定限值减小0.05取用。
3 节点设计及构造要求从工程实践可以知道,7度区总高度不超过24m的建筑,只要其周期、层间位移、抗扭刚度、轴压比等能满足规范的要求,异形柱一般都是构造配筋。
因此,节点构造设计是结构设计必须重视的环节。
目前节点构造可以参用《建筑物抗震构造详图》(03G329- 1)、标准图集执行。
异形柱框架结构因其特殊性,节点构造还应符合《规程》第 6.5章节的相关要求,尤其以下几点设计中应该注意: 1)柱筋不应在各层节点处切断；中间节点处,梁筋应尽量贯穿。
目的是保证节点变形协调能力,同时减少钢筋头也方便施工。
柱筋应采用焊接或机械连接。
2)异形柱纵向受力钢筋的布置以柱肢截面的外、内折角处均应设置为原则(间距≤200mm),其直径要求是14mm≤d≤25mm(钢筋直径太大时,因构件尺寸小会导致粘结强度不足、节点钢筋设置困难,太小则影响柱的延性),常用Φ16mm、Φ18mm、Φ20mm、Φ22mm；同一截面内,纵向受力钢筋宜采用相同直径,且梁端和柱肢的钢筋根数尽可能采用两根(不超过三根),以防止梁柱节点处的钢筋过密和妨碍混凝土的浇捣,及保证梁柱节点的受力性能。
全部纵向受力钢筋的最小配筋率,应满足《规程》第 6.3.3、6.3.4条的规定,如三级框架时,中柱和边柱不应小于0.7%,而角柱不应小于0.9%。
最大配筋率则不应大于3%。
柱的纵向构造钢筋间距≤200mm,钢筋型号一般比受力筋低二级(便于识别) 且不小于￠14,构造筋采用拉筋拉结,拉筋间距一般为箍筋的2倍；笔者认为计算最大配筋率时应包含构造筋。
3)各层楼盖竖向荷载都通过梁作用于柱肢端部,使该部位局部压力较大,建议设置暗柱,尤其是“Z”型柱。
4) 梁纵筋直径d≤22mm,且≤1／25·hc(hc 为与梁跨同向的墙肢截面高度)。
梁最大配筋率按《规程》表 6.5.5,如C30砼、HRB335钢筋时,ρmax= 1.9%；5)相邻梁跨上(下)部钢筋应采用相同型号钢筋并尽量拉通, 不能拉通时则锚入节点Lac；边节点处, 梁筋伸入节点内水平段长度应≥0.45Lac ,竖向弯折段应≥15d；梁筋自柱筋内侧弯入节点处,应按《规程》6.5.3条要求,设置梁侧构造筋和梁端附加封闭箍筋。
6) 异形柱的箍筋直径不应小于8mm, 间距不应大于150mm。
箍筋常用Φ10@100／150。
短柱、Z形柱和二级抗震时的角柱,其箍筋应全长加密；异形柱箍筋为复合封闭式箍筋(禁止采用有内折角的箍筋) ,末端应做成135°的弯钩,弯钩端头直段长度应≥10d(d为箍筋直径) ,且≥75mm。
7) 节点核心区体积配箍率,按《规程》6.5.7条要求。
8)异形柱纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度《规程》第6.1.5条不应小于20mm,且不应小于纵筋直径d,但根据砼规范(GB50010-2002)第9.2.1条规定,应该取用30mm。