小结异形柱结构设计.doc

1、小结异形柱结构设计摘要：异形柱与墙体（指填充墙）连接良好，在我国许多省市的住宅建筑已有广泛的实际应用，为了异形柱结构更好的服务于建筑设计，本文对此进行了详细阐述。 关键词：异形柱；结构；设计. 中图分类号：TU318 文献标识码： A 文章编号： 引言 随着我国建筑业的迅速发展，人们对住宅建筑使用要求的不断提高，由于异形柱框架结构的各种优势，它在多层及小高层的应用越来越广泛。异形柱结构扩大了建筑有效使用面积，提高了建筑布置的灵活性，改善了住宅室内空间视觉效果。下面对此展开详细分析。 1、异形柱概念 异形柱指截面肢厚小于 300mm 的 L、T、形的截面柱。现在建筑界所讲的“异形柱” ，特点是截

2、面肢薄，由此引起构件性能与矩形柱性能的差异，这些包括受力、变形、构造做法等一系列差异。制定规程主要是针对肢厚 200、250mm 的异形柱。 采用异形截面柱的框架结构、框一剪结构,其整体变形特征与普通矩形截面柱相近。与相 同截面积的矩形柱比较,异形截面柱的 自身刚度大,因而在框架结构和框一剪结构中采用异形截面柱后,结构的整体刚度增大,结构侧移减 少;虽然结构的自振周期变短,水平地震作用加大,但结构的整体刚性好,抗震性能不会减低。 2、异形柱应用的意义 随着国家行业标准混凝土异形柱结构技术规程颁布，砼异形柱结构将建筑美观、 使用功能的灵活性与建筑结构合理的受力性能有机地结合起来， 为用户提供了理

3、想的居住环境，受到房地产开发商和广大用户的欢迎，由于其符合室内布置的要求，且与墙体（指填充墙）连接良好，在我国许多省市的住宅建筑已有广泛的实际应用， 甚至在 8 度地震设防区得到一定程度的应用。 3、异形柱结构设计 3.1 基本设计要求 （1）应用范围 异形柱应用在 7 度设防以下。 （2）地震力系数放大 因用异形柱导致刚度下降，使得地震力减小，应采用地震力放大系数来适当地增加地震力。 （3）自振周期折减 计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期， 应考虑非承重填充墙体对结构整体刚度的影响予以折减。 （4）配筋计算 配筋计算：采用双偏压、拉计算， （角柱程序在编制过程中就默认采用双偏压来计算

4、， 即使你在选择系数时选的单偏压计算模式，程序仍然按照双偏压计算）箍筋采用双剪箍。 异形柱肢长与肢宽比4 时 （梁的刚度计算跨度以柱形心为准，这时在参数修正菜单中选择不考虑梁柱重叠影响，即不考虑梁的刚域） ，否则应考虑梁的刚域（梁的刚度计算跨度以柱净跨为准，这样梁的刚度计算长度就短，刚度就大） 。 这时梁柱重叠部分，按刚域参数考虑。 （5）施工图画法 a 全楼柱钢筋归并；b 平面柱大样画法画异形柱施工图，应注意箍筋加密与普通柱相同；柱分布筋之间设拉筋， 其直径同箍筋， 间距是箍筋的 2 倍；横向肢、竖向肢分别按计算配置一个矩形箍筋，并分别满足 X、Y 向计算箍筋面积的要求；c 竖向筋要满足最小

5、间距要求，采用对称配筋，一排排不下，程序自动放两排；按固定钢筋（L 形角部的角筋双向共用）和分布筋（竖向架立筋 200）的构造要求分别配制固定钢筋和分布筋。 d 在核心区箍筋相交处，若无主筋时，应设竖向架立筋如 T 形柱内侧，架立筋为构造筋，隐含直径 D=14mm。 （6）其它 顶层托斜层顶的（角）柱，规程对此没有涉及，它所受轴力、弯矩均不大，柱本身强度不会成问题，关键是房屋顶部结构整体性能， 设计人员自己把握抗震设计的异形柱结构不应有错层，原因是免形成短柱。 较小的错层(梁高范围内楼板错开 不算“错层” ，即这里的错层是指规范和高规中的“较大的错层” 。 抗震设计时，框架柱的净高与柱截面长边

6、之比不宜小于 4，不应小于 3。 一般楼梯处易出现短柱，为此在楼梯间两侧布置剪力墙其它地方还是以异型柱为主。 3.2 异形柱结构构造要求 （1）结构材料 异型柱结构中，梁、柱、墙的厚度较薄，为保证结构构件的整体与局部有足够的强度，混凝土的强度等级不应低于 C25，且不应高于 C50；由于其结构构件的厚度较薄，钢筋数量过于密集时，不但造成施工困难，混凝土也难于浇捣密实，因此，异型柱结构的纵向钢筋宜采用高强钢筋。（2）梁截面尺寸 梁截面高度太小会使柱纵向钢筋在节点核心区内的锚固长度不足，容易引起锚固失效，损害节点的受力性能，特别是地震作用下的抗震性能。因此， 混凝土异形柱结构技术规程规定了抗震设计

7、的异型柱框架梁最小高度为 400mm，设计人员务必遵守此条规定。 （3）柱截面尺寸 异形柱肢厚小于 200mm 时，会造成梁柱节点核心区的钢筋设置困难及钢筋与混凝土的粘结锚固强度不足，因此，异形柱截面的肢厚不应小于 200mm，也不宜大于 300mm。规程规定，异形柱截面各肢的肢高肢厚比不大于 4，肢高不应小于 500mm。异形柱结构主要用于住宅建筑，一般层高为 3000mm，在工程设计中一般取异形柱肢长 500600mm 为宜，肢长超过 600mm 时易形成短柱，不利于抗震且不经济。 （4）受力钢筋最大配筋率 异形柱肢厚较薄，柱中纵向受力钢筋的粘结强度较差，为了减少粘结破坏和节点处钢筋设置的

8、困难，异形柱全部纵向受力钢筋的最大配筋率比普通矩形柱低，抗震设计时不应大于 3。在地震作用组合内力作用下，梁支座处纵向钢筋有可能在节点一侧受拉、另一侧受压，对于异形柱框架梁柱节点易引起纵向钢筋在节点核心区锚固破坏。为保证梁的支座截面有足够的延性， 混凝土异形柱结构技术规程对二级、三级抗震等级的框架梁梁端的纵向受拉钢筋最大配筋率是根据单筋梁满足 xh0的条件给出，与普通矩形柱框架结构不同，未考虑受压区钢筋的作用，其最大配筋率小于普通矩形柱框架结构的框架梁。 （5）梁纵向受力钢筋直径 矩形柱框架结构的框架梁纵向钢筋伸入节点后，其相对保护层一般较厚，而异形柱的柱肢截面厚度小，梁纵向钢筋在节点的粘结能

9、力小于矩形柱框架，故抗震设计时， 混凝土异形柱结构技术规程对贯穿中间节点的框架梁纵筋直径严于矩形柱框架结构。 （6）扁平柱的使用 在异形柱结构中使用扁平柱是可以的， 建议最小厚度取 250，梁纵筋用 3 级钢，直径不超过 12。 各项验算同普通框架柱，构造和轴压比建议控制更严格一些。 因“一”形异形柱不提倡用，在某工程上缺了还不行，没办法可用扁平柱，其计算按矩形柱方法计算。 （7）异形柱限制砼强度等级C25 和C50 原因 由于异形柱截面尺寸薄， 砼强度等级小于 C25 的话可能达不到其与钢筋之间保证粘结的要求；C50 以上的异形柱构件及结构科学研究相对较少， 还不足以行成编制规程条文的基础，

10、所以这次规程未列入。 （8）底层减柱的限制 落地的框架柱应连续贯通房屋全高；不落地的框架柱应连续贯通转换层以上的所有楼层。 底部抽柱数不宜超过转换层相邻上部楼层框架柱总数的 30%。 转换层下部结构的框架柱不应采用异形柱； 底部抽柱带转换层的异形柱结构可用于非抗震设计和 6 度、7 度（0.10g）抗震设计的房屋建筑。 底部抽柱，带转换层的异形柱结构在地面以上大空间的层数：非抗震设计不宜超过 3 层；抗震设计不宜超过 2 层；底部抽柱带转换层异形柱结构适用的房屋最大高度应按本规程第 3.1.2 条规定的限值降低不少于 10%，且框架结构不应超过 6 层。 框架剪力墙结构，非抗震设计不应超过 12 层，抗震设计不应超过 10 层。 转换层及下部结构的混凝土强度等级不应低于 C30；转换层楼面应采用现浇楼板，楼板的厚度不应小于 150mm，且应双层双向配筋，每层每方向的配筋率不宜小于 0.25%。 楼板钢筋应锚固在边梁或墙体内。 结束语 异形柱结构改善住宅室内空间效果等方面比普通矩形框架结构有较大的优势，设计者应充分了解异形柱结构的受力特点，从概念设计到结构计算以及构造措施等方面出发保证建筑物的各项功能。 参考文献 1 阳旦娇.探讨异形柱框架结构设计在建筑工程中的应用J. 广东建材. 2011 2 文正平.浅谈多层建筑异形柱结构设计J. 河南建材. 2011