1、异型柱框架结构设计中的存在问题摘要：异型柱框架结构集合了框架和剪力墙结构体系的优点，满足了现代建筑的发展要求，是未来建筑结构方式的发展方向之一。但异形柱抗震性能较差，受力较复杂，节点施工质量不易得到满足， 所以在设计时就要多方面考虑，同时对施工方的要求也越来越高。 关键词：异性柱框架结构；设计；构造要求；注意问题 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 异形柱结构由于其在满足建筑功能、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，在多层及小高层住宅中应用越来越广泛。但异形柱抗震性能较差，受力较复杂，节点施工质量不易得到满足， 设计者应充分了解异形柱结构的受力特点， 熟悉混
2、凝土异形柱结构技术规程及设计计算软件，结合以往工程经验，从施工经验上谈异型柱框架结构设计中的存在问题。 一 异形柱结构主要构造要求 在正确的结构选型和计算之后，为了保证各构件间和内部传力直接、明确、合理，并具有足够的耐久性，必须采取构造措施。在结构设计中我们应注意以下几方面的构造问题。 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，混凝士的强度等级不应低于 C 2 5 ，且不应高于 C 5 0 ；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
3、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的 异型柱框架梁最小高度为 4 0 0 mm，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 200 mm 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 2 0 0 mm，也不宜大于 300 mm。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500mm
4、600mm 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 X h。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
5、，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 ( 详见规程第 6.3.5 条)。 在工程建设时，会产生一些施工方面的问题。在一定程度上是异型柱框架结构设计上出现了状况。 二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，应注意以下几点：(1)平面布置宜尽量对称，两个主轴方向要协调，使合力中心尽可能和刚度中心重合，减少偏心距，
6、尽量减少因扭转产生的不利影响；(2)考虑采用双向承重体系，并纵横向相接；(3)各柱肢应尽量对齐，使柱肢与梁一起构成较规则、多跨的抗侧力体系。异型柱应重点布置在房屋中影响房间使用的墙角部位，其他部位从受力合理和施工方便两个方面考虑宜采用矩形截面柱。 2设计方法。异型柱和矩形柱的截面形式差异很大，目前，国内可直接进行异型柱截面内力计算和截面设计的软件主要有建研院的TATSATWE 程序，程序均用数值积分法进行正截 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。在设计中应注意以下几个问题： (1)按肢长与肢宽之比定义异形柱或短肢墙大程度是为了学术上的便利。但用 TAT 程序进行结
7、构整体计算时，按异形柱模式可能导致结构刚度下降，应适当增加抗地震力；当按短肢剪力墙模式计算可使梁配筋偏小，应适当调整配筋； (2)在一般的矩形柱的多层框架结构中侧移不起控制作用，而对于异形柱框架结构，由于侧向刚度较小，有时侧移会超过规范允许值； (3)对柱的净高与柱截面长边尺寸之比小于 4 的异形柱，应沿柱高全高加密箍筋，以减小地震作用下柱剪切脆性破坏的危险性和改善柱的变形性能； (4)因荷载方向角的任意性，在异形柱内折处也应设置相同直径的受力筋。 3构造设计。 (1)柱壁厚度和砼标号的选择。参照规范，肢的厚度最小不少于200mm，一般常采用 200mm 或 250mm。对于 8 层及以上框架
8、，其下面两层柱子的轴压比大，钢筋过分密集。因此，最好把一二层柱砼标号提高到C30 左右，避免采用加壁厚的方案。 (2)纵向钢筋和箍筋。纵向受力钢筋选用时数量宜少，直径宜大，一般只要不大于 25，均选较大的直径减少根数，而每边钢筋的数量宜用2 根，多则做两排配置。底层每边钢筋的数量也可以用 3 根，但穿出楼面的柱筋每边单排配还是不要多于 2 根为宜，否则节点施工困难。异形柱的纵向构造的选用，笔者认为钢筋取 12、14 还比较合理的，不必选用更粗的钢筋。箍筋的设置对抗震设防的影响很大，按我国抗震设计规范中有关规定及参考国内外有关资料，建议箍筋最小直径可以选用 6，在加密区的间距为 100mm，在非
9、加密区的间距为 200mm。 (3)轴压比限值。异形柱的延性比普通矩形柱的差。轴压比、高长比(即柱净高与截面肢长之比)是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，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混凝土异形柱结构技术规程的异形柱轴压比限值的。 结语 异型柱框架结构具有良好的发展前景，结构设计人员应充分了解异型柱的受力特点，正确把握设计要点，确保工程结构安全可靠，经济合理。 参考文献 1JGJ 149-2006 混凝土异型柱设计规程s 2GB S00102002 混凝土结构设计规范s 3 路建民， 王前林 混凝土异形柱框架结构的设计及应用 【 J 】 河南建材， 2 010 4 韦宗成 浅谈建筑工程中异形柱框架结构的设计【 J 】 科学之友， 2011
