科学论坛 Ｉ １Ｗ 关于异形柱框架结构设计中几个问题的思考 晏国佩 （Ｉ ＪＩ Ｊ科特建设管理有限公司） ［摘 要］本文对异形柱框架结构设计中的几个问题提出建议，供结构设计人员参考。 ［关键词］异形柱 氏细比轴压比 构造 中图分类号：ＴＨ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９ ９１４Ｘ（２０１０）１８ ００２８ ０ｌ １前言 （３）异形柱在水平力作用下』 生的双向偏心受压给承载力带未的影响 容 随着房地， 的发展，异形柱框架结构体系被， 泛地应用于住宅设计中． 与传统结构相比，由ｌ 采用了“Ｔ”形边柱、“十”字形中柱、“Ｌ 形角柱，避免了房问边角因采用矩形柱时所产生的棱角突出，从 使房间平 整、布置灵活、方便，深受用户欢迎。异型柱框架结构体系在一定程度上 满足了用户对住宅功能的要求，它博采了框架及剪力墙结构体系的优点，它将 是今后住宅结构体系的发展方向之一。异型柱框架结体系具有以下主要优 点：（１）柱肢厚通常采用１８０ｒａｍ一２００ｍｍ，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，使 ：使用又美观，同时还增加了房问的使用面积，比相 同形式的砖混结构可增加约８％～１０％的使用面积：（２）围护墙通常是非承 的轻质隔墙，原则上允许任意穿墙打洞，甚至拆除重砌，这使得房间布置更加灵 活，能更好地实现建筑功能的要求：（３）虽然增加了施Ｔ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异形在结构设计的一般规定 今年实施的新规范中，并没有把异形柱列入其内，说明国家对异形柱设计 是非常慎重的，能够借鉴的也只有上面提到的两地方规程，同时仍应依据我困 现行标准中的规定，进行截面、构造、抗震等设计。 ２ １结构布置 异形柱框轻结构平面布置的一般原则：在异形柱结构的一个结构 元 内，宜使结构平面形状和刚度均匀对称，明显不对称的结构应考虑扭转对结构 受力的不利影响，异形柱框架应双向设置，并宜纵向交联． 竖向布置的‘般原则：异形柱结构的竖向体型应力求规则、均匀，避免有 过大的外挑、内收以及楼层刚度沿竖向的突变． ２ ２适用高度及高宽比、长细比、肢长等 （１）异形柱根架在７度抗震设防烈度区，要求房屋高度不大ｒ ３５ ｍ，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）柱净高与截面长边之比即长细比不宜小于４且不大于８．根据砼结 构规范，长细ｔｔｄ，于４即短柱，短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设 计中应尽量避免出现短柱．长细比大于８，易引起附加偏心矩，对轴压构件及 小偏心受压构件承载力影响较大。 （３）根据长细比不直小一：１－－４，在梁高为６００ｍｍ的前提下，当标准层层高为３． Ｏｍ时，异形柱的最大肢长可为６００ｍｍ：底层层高为４、２ｍ时，肢长可为９００ｍｍ。 因此，异形柱的柱肢不应过长，各肢肢高与肢厚比不应人于４，且异形柱截面肢 厚对多层建筑不应小于ｌ５０ ｆｉ ｎｌ：对高层建筑不应小于２００ｍｍ。 ２ ３抗震等级 异形柱框架结构应根据结构类型、房屋高度及抗震设防烈度采用不Ｉ问的 抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求．根据浙江《规程》规定： 抗震设防烈度为７度，房屋高度（２２ ｍ时，为三级抗震，高度≥２２ ｍ时，为二级 抗震：抗震设防烈度为８度，房屋高度≤２５ Ｉｌｌ时，为＿｜级抗震．浙江《规程》 规定异形柱框架结构只适用于抗震设防烈度为７度及７度以下的地区日 房屋 高度不超过３ ５ｉｎ。 异形柱框架结构对房屋高度控制是比较严格的，一般仅适用ｒ多层住宅． 但由Ｊ 它在结构布置上灵活、方便，室内不【ｆＪ现柱楞、不露梁等优点，使之 成为近几年住宅设计的一种潮流，不论别墅、多层甚至小高层，作为房产开发 商几乎都要求设计院设计成钢筋砼异形柱结构体系．因此设计人员必须慎重 对待，不可麻木跟风，应严格控制各项设计参数． ３异形桩受力性能特点及轴压比控制 （１）异形柱设计要比常规矩形截而柱设计复杂得多，对于偏压构件，矩形截 而的受压区总是矩形，内力臂较大ｉ而对异形柱，受压区罔形通常比较复杂，可 能为二边形，也可能为多边形。对于受压区呈多边形分布的截面，压区边缘砼 应力过于集中，一 达到受压强度极限，破坏区域往里渗透得过快，不利于外边 缘的砼纤维经历下降段，从而影响整个截面和构件的延性。 （２）异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状 态下各肢将产生翘曲正应力和剪应力，剪应力使柱肢砼先于普通矩形柱出现裂 缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱 降低。 ２８ ｌ科技博览 忽视， 此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的 计算程序进行内力与位移分析，ＰＫＰＭ、ＧＳＣＡＤ、ＴＢＳＡ等国产结构软件均可 做异形柱框架结构汁算。 但以上计算理论均基Ｊ 平截面假定，未曾考虑截面翘曲自由度，对于异形 柱来说，很可能出现各柱肢学独作用的情况，因此常见的基于平截面假定的公 式受到挑战。ＩＵ，对异形柱的分析、试验以及设计方法等一套体系还没有完 全建立起来，这就给异形柱设计带米一定的难度，必须在概念设计上予以加 强。 （４）作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，柱应具有足够大的 截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，满足抗震要求， 时避免长细比小于４的短 柱．抗震设计中规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通 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“Ｌ”、“Ｔ”、“ ’算及双排布置等 形式．在同一截面内，纵向受力钢筋宜采用相同直径，其卣径不应大 ２５ Ｉｉｔｌｌｌ， 且 小于１４ｍｍ：纵筋问距人于２５０ ｍｍ时，应设置纵向构造筋，其直径可采用 １２ ｍｍ，并设拉筋，拉筋间距为箍筋间距的两倍。 （２）柱截面厚度小Ｊ ２００ｍｍ时，纵向受力钢筋每排不应多于２根：肢厚在 ２００￣２５０ ｍⅢ时，每排钢筋不应多于３根，必要时可分二排设置，二排钢筋之问 的净距不应小于５０ ｍｍ。 （３）框架柱中全部纵向受力钢筋的配筋率：抗震等级为２级时，中柱、边 柱不应小ｊ：０．７ ，角柱不应小 ：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ＩＩ、ＩＩＩ级钢筋不宜大ｊ ３％。 （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 ３５。的弯钩，弯钩端头直段长度不应小 １Ｏｄ（ｄ 为箍筋直径）。 （５）箍筋加密区长＝度取柱截面的长边尺寸、层＾日Ｊ柱净高的１／６和５００ ｍｉｌｌ者中的最大值．在加密区内，箍筋的直 变，间距１ ００ｍｉｌｌ。 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 于５０ ＩｎＮ时，在梁叫角上的纵向受力钢筋应在离柱边大于８００ ｉｎｍ处，且ｊ茜足 小于１／２５坡度的条件下向柱筋内侧弯折伸入框架节点内。 （２）当框架梁的截面宽度的任 侧凸出柱边大】 等于５０ ｆｉｌｍ时，则该侧梁 角上的纵向受力钢筋可在本肢柱筋￣ｌ－Ｎｔ￣０入粱柱＝ 点内。 ４．３柱与填充墙的连接 （１）异形柱框架结构的填充墙应采刚轻质墙体材料，并必须与框架可靠地 连接。当采用砌体填充墙时，在框架与填充墙的交接处，沿高度每隔５００ Ｈｉｍ 或砌体皮数的适当倍数，用２柘钢筋与柱拉接，钢筋由柱的每边伸 进入墙 内的长度：２级抗震时沿填充墙全长设置：３级时不小于填充墒长的ｌ／５及 ７００ｍｍ。填充墙的砌筑砂浆强度等级不应低 Ｍ２．５。 （２）填充墙长度大于５ｍ时，墙顶部与梁宜有拉结措施：填充墙高度超过４ｍ 时，宜在墙高中部设置与柱连接的通长钢筋砼水平墙梁。 结语 异形柱框架结构虽然在结构上存在一定的缺陷，但有其存在的市场价值， 在Ｔ程实践中也的确经常被使用。所以我们应该在掌握其受力特性和结构特 点，了解其结构破坏机理的基础上选用合理的结构形式，正确地运用电算结果， 满足规范要求的各种构造措施， 请 够保证所设计的结构有可靠的安全度。
