八度设防区异型柱框架结构设计
第２９卷第２期２００７年４月
工程抗震与加固ｉ次，ｒｔｌｔ
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Ｖ０１．２９，Ｎｏ．２
Ａｐｒ．２００７
［文章编号］１００２—８４１２（２００７）０２．００５１—０４
八度设防区异型柱框架结构设计
董启灏，孙广波，赵晓洁，赵丽，苏毅（沈阳新大陆建筑设计有限公司，辽宁沈阳１１０００３）
［摘要】通过对唐山兴盛名园小区异形柱结构设计的实例，介绍了８度设防区异形柱框架及框架剪力墙住宅结构计算分析及设计情况，比较了两种设计软件的计算结果，提出了相关设计建议。
［关键词］异形柱；住宅结构；框架剪力墙
［中图分类号］ＴＵ３１８＋．２［文献标识码］Ａ
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１工程概况
唐山兴盛名园小区住宅位于唐山市北新道与大理路交叉口南侧，总建筑面积２２万ｍ２，其中异形柱框轻结构住宅１４幢，共约１１万ｍ２。分七层带电梯住宅及五层住宅两种，均设有半地下车库、库房及顶层阁楼。住宅平面为错层式，地下室层高２．４５０ｍ、２．９００ｍ，标准层层高３ｍ，七层高３．４５０ｍ、３．０００ｍ，阁楼层高３．４５０ｍ。如图１～图３所示。整个小区设计２００１年完成，现已交付使用多年。
根据框轻结构自重及建筑使用功能要求，内隔墙采用９０厚ＧＲＣ轻质墙板（０．４５ｋＮ／ｍ２），分户墙为２５０厚加气混凝土砌块（７ｋＮ／ｍ３），外墙为３００厚加气混凝土砌块，梁柱外贴５０厚ＥＰＳ板。
根据地质报告，场地土主要由粉土、细砂、粉质粘土组成，为中软场地，场地类别为Ⅱ类，基本地震烈度为８度，地下水位深约１７ｍ，场地无地震液化现象，为建筑有利地段。主要土层物理力学性质见表１。
表１各层土物理力学性质指标
厚度ｌ￡ＪＥｍＣⅣ＾层次土层名称ｅ，Ｌ声
（ｍ）‘（ｋＮ／ｍ３）（％）（ＭＰａ）（ｋＰａ）（击）（ｋＰａ）ｌ杂填土０．４～３．５
２粉土０．２～２．７２０．６５Ｏ．５０４１５．３—０．１２８．３５２３．７２５．６１６０３粉土０．７～６．１２０．３４０．５２ｌ１４．７一Ｏ．０２９．６９３５．０２０．８１４．２１７０３．３粉土３．３～４．６２０．９００．４９８１６．４０．１７１２．２３０．０２４．７１８０４细砂０．２＾，３．５１９．２３０．６１５１５．４Ｏ．１２９．４０１８．７３０．８２４．８１９０５细砂１．０～７．２４５．５２２０６粉土Ｏ．９—４．９２０．４９Ｏ．５８９２０．４０．４６１０．５２９．Ｏ１９０
［收稿日期】２００６－０１．１９
工程抗震与加固改造２００７年４月６６００３４∞７７０（＇Ｎ５０６６｛１０３６００３００｛１３４５，３７７０Ｃ叫５０８６｛１０６６００ｊ４５ｎ，７０Ｃ
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图１Ａ座标准层结构布置图
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图２Ｂ座标准层结构布置图
根据地基情况及工程特点，基础采用筏板基础，筏板不设伸缩缝，长度超过４５ｍ时设施工后浇带一道；板厚为６００（７层）及５００（５层），由于南北私家花园较室外地面抬高１０５０及９００，半地下室南北纵向外墙除各单个车库入口外为２００混凝土墙，东西山墙则为３７０实心砖墙。
２结构选型与布置
本工程Ａ座住宅楼地面以上七层，加上半地下室及阁楼层，其结构层实际为九层，从室外地面算起，高度超出了天津异形柱规程‘３ｏ对８度区异形柱框轻体系框架结构限高２５ｍ的要求，而且建筑要求设电梯并，因此采用异形柱框一剪结构体系。在满足层间位移要求及剪力墙部分承受的结构底部地震弯距大于结构底部总地震弯距５０％条件下，其剪力墙的布置尽量少一些，以减小结构刚度及地震反应并减轻结构自重，剪力墙布置尽量对称均匀，避免扭转带来的不利影响。对较长的墙肢开设洞口，使各
图３Ａ座剖面图
墙段均匀受力。
异形柱的尺寸及布置考虑满足轴压比及构造要求，同时考虑８度设防时梁配筋较多，柱肢厚及梁宽均取为２５０。柱肢长一般为５５０～７５０，由于在跃层处梁竖向错位，柱净高为２１００，因此控制此处柱肢长不大于６５０，使柱净高与肢长比＞３，避免形成超短柱。设计中尽可能采用＋字形和Ｔ形柱，少用Ｌ形柱，尽量避免一字形柱。
３结构计算分析与比较
异形框架柱截面形式较多，且在两主轴方向刚度及承载能力也可能有较大差异，为准确反映结构中各构件实际受力状态，整体设计分析时宜采用三维分析方法。国内当时应用较多的三维计算分析软件有建研院的ＴＢＳＡ、ＴＡＴ、ＳＡＴＷＥ等。主要用于异形柱结构计算的软件三维分析软件有广东省建筑设计院开发的广厦建筑结构ＣＡＤ系统（以下简称广厦）等。
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第２９卷第２期董启灏，等：八度设防区异型柱框架结构设计
ＴＢＳＡ不能直接输入异形柱截面形式，不能计算异形柱的配筋，须按双向刚度相等的原则将异形柱变为等效矩形截面，或将异形柱按短肢剪力墙输入。按等效矩形截面柱计算时，柱截面略有误差，同时柱截面形心位置及主轴角度也有变化（Ｔ形、Ｌ形），梁的计算长度基本不变，因此整体计算结果（周期、位移等）及构件内力较为准确；按短肢墙计算时，由于梁在柱范围内考虑为刚域，梁的计算长度变短，梁配筋相应减小，而整体刚度计算偏大（对纯框架尤为明显）。
ＴＡＴ，ＳＡＴＷＥ在异形柱计算时，框架梁的计算长度取为两柱形心间的距离，整体计算与ＴＢＳＡ柱模型相似，但其在异形柱截面配筋计算时，将作用于柱主形心的内力按材料力学的方法分配到柱肢平面内，以每一柱肢按单向偏心受压对称配筋矩形截面计算，柱肢平面外不考虑，配筋计算较为简略。
广厦异形柱计算模型与ＴＡＴ、ＳＡＴＷＥ基本相同，其剪力墙则采用了与ＴＢＳＡ一样的薄壁柱模型。与其它软件不同的是，在异形柱截面配筋计算时，采用数值积分法按双向偏心受压计算配筋，配筋结果相对准确。
当时国内仅有的两个异形柱地方标准，广东规程只适用于７度区，天津规程适用于７度及８度区，但大开间异形柱结构在８度区采用当时还不多。为保证结构安全，本工程结构计算分别采用广厦及ＴＢＳＡ进行对比计算。主要结果见表２、表３。
表２周期
Ｘ向Ｙ向
周期（Ｓ）ＴｌＴ２Ｔ３Ｔ１Ｔ２１３
广厦０．７７４Ｏ．２４９０．１３５０．８７６０．２８７０．１５５Ｂ座
ＴＢＳＡ０．７９００．２５７０．１４３０．８９２０．２９６０．１６３
广厦０．６８９Ｏ．１８０Ｏ．０９００．７５８Ｏ．１８ｌＯ．１０９Ａ座
ＴＢＳＡ０．６９８０．１８２０．０９７０．７４７０．１９６Ｏ．１１８
表３位移及剪重比
顶部相对位移剪重比：％）
ｘ向Ｙ向Ｘ向Ｙ向广厦ｌ，１３２１ｌ，１１２１６．０９６．２１Ｂ座
ＴＢＳＡ１，１２８５１１１０９２５．９５６．０８
广厦１／１８１９１／１６２２６．６１６．３２Ａ座
ＴＢＳＡ１，１７９１ｌ，１６０９６．６４６．４４
从整体计算结果看，Ａ座框剪结构ＴＢＳＡ等效柱模型计算结果与广厦计算结果接近一致；Ｂ座框架结构两者计算结果也基本相同，相差约２％；各项数据也都在合理的经验值范围内。这说明两种软件的整体结果是可信的，同时也说明异形柱结构的整体刚度与普通柱没有差异。
比较ＴＢＳＡ与广厦的配筋结果，发现两者梁配筋基本相同，但剪力墙配筋却有很大不同。在半地下层及一层，ＴＢＳＡ的计算结果是剪力墙暗柱除少数较长的墙肢外多数为构造配筋，墙身多数为计算配筋；而广厦的配筋结果是墙身为构造配筋，剪力墙暗柱配筋却很大，配筋率有的超过３％。在二层以上两者基本都是构造配筋。在计算过程中我们分别查阅了这两种软件的编制原理，并向软件编制单位进行咨询，但一时也没有找到问题的根源。后来经仔细分析计算的内力及配筋数据文件，发现广厦在对剪力墙进行配筋计算时，对由多个墙肢组成的联肢墙，对某方向的弯距及剪力简化为仅由此方向的墙肢来承担，没有考虑端部翼墙的共同工作，近似地说相当与一个工字形截面只用其腹板抗弯而没有考虑其翼沿的抗弯能力，所以计算暗柱配筋特别大。软件编制者证实，确实采用的是这种偏安全的简化方法，在以往的计算冲多用于７度区或剪力墙设置较多，剪力墙计算基本是构造配筋，简化模型偏安全。４构造措施
异形柱框轻结构住宅层高较小，柱侧移刚度相对较大，底层柱对一层楼板温度变形的约束也大。如果房屋过长，在温度变化时就会在楼板中产生较大的约束内力，使楼板产生裂缝。因此本工程在设计时严格控制伸缩缝的间距，一般均不大于４５ｍ。同时设计楼板负筋在一层及顶层全部贯通，在中间层一半贯通。
结合设备管线布置要求，半地下室设４５０厚填土，在填土高度范围内基础筏板设４００高倒柱帽，这样不仅满足了柱冲切要求，而且使筏板受力性能得到改善，并与平板相比减小了板的配筋。
异形柱框轻结构住宅的特点就是住宅室内不出现外凸梁柱，所以剪力墙的边框梁设为暗梁，端柱做成暗柱，其暗梁配筋除满足框架梁的构造要求外，箍筋全长加密；暗柱纵筋要满足计算及构造要求，箍筋也全高加密。
工程抗震与加固改造２００７年４月
建筑抗震设计规范要求柱截面尺寸不宜小于
３００，对建筑要求必须采用的２５０宽一字形柱（图２
楼梯问），设计框架梁穿过楼梯平台，使其成为中柱，
这样就减小了柱弱轴节点不平衡弯矩，经计算节点
承载力满足要求；同时避免了一字形柱为端柱时框
架梁纵筋直段锚固长度不足的问题。
异形柱框轻结构住宅的特点就是住宅室内不出现外凸梁柱，所以剪力墙的边框梁设为暗梁，端柱做成暗柱，其暗梁配筋除满足框架梁的构造要求外，箍筋全长加密；暗柱纵筋要满足计算及构造要求，箍筋也全高加密。Ｂ座住宅楼层数较Ａ座少两层，采用框架结构。
异形柱结构梁柱等宽，梁柱节点钢筋很密，混凝土浇注比较困难，在本工程设计时采取了以下方法：（１）梁纵筋在各跨尽量采用同一直径，避免钢筋在支座处搭接；（２）控制每排钢筋的数量。在施工过程中还修改了错层处节点钢筋做法，让梁上下钢筋在支座处连通设置（见图４）。减少钢筋搭接。
５结语
（１）结构方案及构件尺寸设计需要和建筑及其它专业密切配合，本工程梁柱采用２５０厚，外贴５０厚ＥＰＳ保温板与３００厚加气混凝土砌块的外墙做法，很好地满足了建筑节能要求；半地下室设４５０厚
图４
填土的做法也使基础筏板设计与设备管线设计兼顾统一。
（２）在利用计算机迸行结构分析时，对计算模型的简化处理一定要深入了解，看其是否符合结构实际工作状况。对计算结果必须分析判断其合理性，才可用于工程设计。
（３）本工程设计系参照异地地方标准进行，因此采用了两个计算程序进行比较，并采取了严格的构造措施，通过了当地施工图设计审查。现工程已交付使用，没有出现住宅建筑常有的楼板裂缝的通病，其他状况也都良好。
参考文献：
［１］ＧＢＪｌＬ８９，建筑抗震设计规范［Ｓ］
［２］ＪＧＪ３—９１，钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程［Ｓ］［３］ＤＢ２９．１６．９８，大开间住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术规程［ｓ］
［作者简介］董启灏（１９６８～），男，工学硕士，副总工程师，（０２４）２３８９１２９９—１００３
（上接第４６页）
５结语
（１）在柱身垂偏、柱顶竖向偏差以及上下柱接头错口等施工偏差中，柱身垂偏对结构的性能影响最大。
（２）利用附加荷载或构件位置几何输入等方法可以有效、准确地模拟出柱身垂偏等施工偏差对结构性能的影响。
（３）本工程中的计算分析结果表明，在考虑已完工结构施工偏差和上部结构采取纠偏措施后，竖向构件的作用效应与未考虑施工偏差的作用效应差别较小，对构件承载力验算结果未造成明显影响，可满足现行设计规范的要求，不会影响结构安全。
参考文献：
［１］ＧＢ５０２０５－－２００１，钢结构工程施工质量验收规范［Ｓ］［２］Ｃ．Ｂ５００１７－－２００３，钢结构设计规范［Ｓ］，
［通讯地址］易方民，北京北三环东路３０号建研院抗震所（１０００１３）
八度设防区异型柱框架结构设计
作者：董启灏， 孙广波， 赵晓洁， 赵丽， 苏毅， Dong Qi-hao， Sun Guang-bo， Zhao Xiao-jie， Zhao Li， Su Yi
作者单位：沈阳新大陆建筑设计有限公司,辽宁,沈阳,110003
刊名：
工程抗震与加固改造
英文刊名：EARTHQUAKE RESISTANT ENGINEERING AND RETROFITTING
年，卷(期)：2007，29(2)
引用次数：0次
参考文献(3条)
1.GBJ 11-1989.建筑抗震设计规范
2.JGJ 3-1991.钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程
3.DB 29-16-1998.大开间住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术规程
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，延性和耗能能力好，具有较好的抗震性能；箍筋量的增加可以有效约束受压区混凝土，提高构件的延性；当柱肢厚度不变，改变肢长时，柱的承载力提高，但变形性能有所降低；采用腹板端部加强配筋的方法来提高柱的抗震性能，效果不明显。 2.采用数值积分法对异形柱构件进行了非线性分析，并编制了计算机程序。利用该程序对异形柱压弯构件的荷载-位移骨架曲线进行了模拟，通过与本文正截面承载力试验结果的比较验证了计算模型的可靠性。用该计算程序进一步分析了混凝土强度、轴压比及柱肢截面尺寸等因素对异形柱正截面承载力和变形性能的影响规律。另外，对不同荷载角作用下的不等肢L、T形柱轴压比限值进行计算，发现对不等肢L形柱，当中和轴平行截面边缘且短肢受压时轴压比最低，对不等肢T形柱，不管翼缘尺寸较大还是腹板尺寸较大，当中和轴平行翼缘且腹板受压时轴压比最低。分析了柱肢尺寸对不等肢L、T形柱的轴压比限值的影响规律，并与等肢情况相比较，给出了不等肢L、T形柱轴压比限值的工程设计参考。对箍筋约束混凝土提高轴压比进行了分析，给出了轴压比限值提高的具体数值。 3.通过对12根钢筋混凝土不等肢异形柱低周反复荷载作用下抗剪性能试验研究，分析了柱肢尺寸、轴压比、水平荷载方向及配箍率等因素对异形柱承载力和抗震性能的影响。试验结果表明：翼缘柱肢尺寸增大可以提高异形柱的抗剪承载力；与等肢情况不同，单根斜向加载不等肢L形截面柱抗剪承载力不一定大于沿框架工程轴加载方向的承载力。 4.采用桁架-拱模型对异形柱抗剪承载力进行了分析，通过与试验结果比较来检验该模型的适用性。结果表明
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8.学位论文柯江钢筋混凝土异形柱框架结构的受力特性研究2005
异形柱框架结构是一种新型住宅结构。对这种结构进行研究仅二十多年时间，它以轻质填充墙做外墙和内墙，质轻、保温，有利于抗震设计。在实际工程中，采用有异形截面柱的框架结构，已获得了很好的社会效益、经济效益。这种结构在广州、天津、上海等大中城市已经被广泛建造。各地的实践证明，异型柱框架结构具有可改造性好，用料省、造价低，居住环境比一般混凝土结构体系好，空间可得到充分利用，使用灵活方便的优点。
本文利用功能强大的ANSYS有限元分析软件，通过建立三维空间分析模型，对比分析了异形柱框架结构与矩形柱框架结构的动力特性（频率、振型），用反应谱方法对比分析了异形柱框架结构与矩形柱框架结构在地震作用下的变形特性及内力分布规律，用时程分析法对比分析了异形柱框架结构与矩形柱框架结构在地震作用下的变形特性及内力分布规律；最后对异形柱框架结构及L形柱分别建立三维实体有限元模型，分析了在水平力作用下的受力特点
；从而得出了异形柱框架结构受力特性的一些重要结论。本文所得结果，可供工程设计参考、应用。
9.期刊论文宋杰.陈志华.王保军.王丽娟.SONG Jie.CHEN Zhi-hua.WANG Bao-jun.WANG Li-juan方钢管混凝土在
钢结构住宅中的应用与计算-河北工业大学学报2006,35(4)
分析了方钢管混凝土结构的优点:具有塑性变形能力强、延性好、抗震性能优良等特性,并克服了其他钢结构(如H形钢结构、圆钢管结构)由于截面形状特殊带来的设计、施工及使用功能上的不便,成为住宅结构应用发展的方向.并进一步基于钢-混凝土组合理论,给出了钢管混凝土的承载力计算公式,并对方钢管混凝土异形柱在未来钢结构住宅结构中的应用提出了研究推广建议.
10.学位论文黄竞异形柱大开间框架结构抗震时程分析2005
近年来，随着生活水平的提高，人们对居住条件提出了新的要求，住宅结构中出现了钢筋混凝土异形柱框架结构新体系。这类结构将建筑美观和使用功能的灵活性有机地结合起来，为用户提供了理想的居住环境，在我国许多省市已有一定的实际应用。但这种结构体系大多以小开间(3.3m左右)为主，而对于经济效益较好、建筑功能更佳的大开间钢筋混凝土异形柱框架结构体系的研究较少。并且对异形柱框架结构的研究多数限于7度区，且大多只进行了弹性阶段的研究。因此进行大开间钢筋混凝土异形柱框架结构体系的弹塑性时程分析研究是十分必要的。 本文针对纯异形柱、底部暗柱和底部矩形柱三种大开间钢筋混凝土异形柱框架结构做了以下主要研究工作： 1.应用有限元分析程序ANSYS采用空间梁单元、壳单元对纯异形柱、底部暗柱和底部矩形柱三种大开间钢筋混凝土异形柱框架结构分别采用3.9m、4.2m、4.5m三种底层层高建立九个三维有限元模型，进而进行自振反应分析
，作为动力分析的基础。 2.对所建模型分别输入地震波进行弹塑性动力时程反应分析。通过对各层楼板位移最大值、各层层位移分布范围、层位移角、正负向位移极值绝对值的均值、塑性变形的比较，得出三种结构形式各自的地震反应特点。底部暗柱和底部矩形柱框架结构的各项分析数值均小于纯异形柱框架结构；当底层层高较低时，底部矩形柱结构在控制顶层位移、第二层层位移角方面弱于底部暗柱结构；当底层层高较高时，底部矩形柱结构除三层往上的塑性应变值大于底部暗柱结构外，其它各项数值均小于底部暗柱结构，即抗震性能较优于底部暗柱结构。 3.综合以上分析结果，建议进行异形柱大开间框架结构设计时，当底部层高较低时在满足规范要求的范围内宜采用底部暗柱结构，底层层高较高时宜优先考虑采用底部矩形柱结构。
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异形柱结构设计要点
异形柱结构设计要点 异形柱结构体系 异形柱结构体系是指采用轻质填充墙及隔墙的现浇钢筋混凝土异形柱框架及异形柱框架-剪力墙结构体系。柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4，相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。 一、异形柱结构特点 1、由于截面的这种特殊性，使得墙肢平面内外两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； 2、对于长柱（H/h>4）可以不考虑剪切变形的影响，控制轴压比较小时，受力明确，变形能力较好。而对短柱（H/h<4），剪切变形占有相当比例，构件变形能力下降。异形柱通常在短柱范围，且属薄壁构件，即使发生延性的弯曲形破坏，也因截面曲率M/EI或εcu/χ(εcu 为砼的极限压应变，χ为截面受压区高度)较小，使弯曲变形性能有限，延性较差； 3、异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显； 4、特别是异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。由国内外大量的试验资料和理论分析［2］，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、柱净高与截面肢长比（剪跨比），配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。 二、异形柱结构适用条件 1、居住建筑（住宅及宿舍）； 2、抗震设防烈度为7度（0.10g及0.15g）和8度（0.20g，I、II、III类场地）； 3、柱网尺寸不宜大于6.6m； 4、房屋总高度的限制。 三、异形柱结构的平面布置： 1、在异形柱结构的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀。 2、结构平面布置应减小扭转效应的不利影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移分别不宜大于该楼层两端相应平均值的1.2倍，不应大于该楼层两端相应平均值的1.4倍。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.85。 3、异形柱框架结构和异形柱框架-剪力墙结构均应设计成双向抗侧力结构体系。 4、异形柱结构的框架纵横柱网轴线宜对齐拉通；异形柱肢截面厚度中线与梁及剪力墙中线宜对齐重合。 5、异形柱结构不应用于单跨框架结构。 四、异形柱结构的竖向布置： 1、结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。 2、异形柱结构的侧向刚度沿竖向宜均匀分布，楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的75%，或其上相邻三层刚度平均值的85%。 3、楼层抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的85%,不应小于其上一层受
异形柱 规范
1总则 1.0.1为在混凝土异形柱结构设计及施工中贯彻执行国家技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量，制定本规程。 1.0.2本规程主要适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度、7度(O.10g，O.15g)和8度(0.20g)抗震设计的一般居住建筑混凝土异形柱结构的设计及施工。 1.0.3混凝土异形柱结构的设计及施工，除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语、符号 2.1术语 2.1.1异形柱specially-shaped column 截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。 2.1.2异形柱结构structure with specially-shaped columns 采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构 2.1.3柱截面肢高肢厚比ratio of section height to section thickness of column leg 异形柱柱肢截面高度与厚度的比值。 2.2符号 2.2.1作用和作用效应 Gj——第j层的重力荷载代表值； Mbl、Mbr——框架节点左、右侧梁端弯矩设计值； Mx、My——对截面形心轴x、y的弯矩设计值； N——轴向力设计值； Vc——柱斜截面剪力设计值； VEKi－—第i层对应于水平地震作用标准值的剪力； Vj－—节点核心区剪力设计值； σi——第i个混凝土单元的应力； σj——第j个钢筋单元的应力。 2.2.2材料性能 fc——混凝土轴心抗压强度设计值； ft－—混凝土轴心抗拉强度设计值； fy——钢筋的抗拉强度设计值； fyV——箍筋的抗拉强度设计值。 2.2.3几何参数 as'——受压钢筋合力点至截面近边的距离； A——柱的全截面面积； Aci－—第i个混凝土单元的面积； Asj－—第j个钢筋单元的面积； Asv－－验算方向的柱肢截面厚度bc范围内同一截面箍筋各肢总截面面积； Asvj－—节点核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋各肢总截面面积； bc－—验算方向的柱肢截面厚度； bf——垂直于验算方向的柱肢截面高度； bj——节点核心区的截面有效验算厚度； d——纵向受力钢筋直径；
异形柱 规范
1 总则 1.0.1 为在混凝土异形柱结构设计及施工中贯彻执行国家技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量，制定本规程。 1.0.2 本规程主要适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度、7度(O.10g，O.15g)和8度 (0.20g)抗震设计的一般居住建筑混凝土异形柱结构的设计及施工。 1.0.3 混凝土异形柱结构的设计及施工，除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1 异形柱 specially-shaped column 截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。 2.1.2 异形柱结构 structure with specially-shaped columns 采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构 2.1.3 柱截面肢高肢厚比 ratio of section height to section thickness of column leg 异形柱柱肢截面高度与厚度的比值。 2.2 符号 2.2.1 作用和作用效应 Gj——第j层的重力荷载代表值； Mbl、Mbr——框架节点左、右侧梁端弯矩设计值； Mx、My——对截面形心轴x、y的弯矩设计值； N——轴向力设计值； Vc——柱斜截面剪力设计值； VEKi－—第i层对应于水平地震作用标准值的剪力； Vj－—节点核心区剪力设计值； σi——第i个混凝土单元的应力； σj——第j个钢筋单元的应力。 2.2.2 材料性能 fc——混凝土轴心抗压强度设计值； ft－—混凝土轴心抗拉强度设计值； fy——钢筋的抗拉强度设计值； fyV——箍筋的抗拉强度设计值。 2.2.3 几何参数 as'——受压钢筋合力点至截面近边的距离； A——柱的全截面面积； Aci－—第i个混凝土单元的面积； Asj－—第j个钢筋单元的面积； Asv－－验算方向的柱肢截面厚度bc范围内同一截面箍筋各肢总截面面积； Asvj－—节点核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋各肢总截面面积； bc－—验算方向的柱肢截面厚度； bf——垂直于验算方向的柱肢截面高度； bj——节点核心区的截面有效验算厚度； d——纵向受力钢筋直径；
浅谈异形柱框架结构设计
浅谈异形柱框架结构设计 化的大力推进，建筑功能优于普通框架结构的多层异形柱框架轻质墙结构体系逐渐得到了推广和应用。异形柱框架结构住宅具有良好的经济效益、环境效益与社会效益，并显示出良好的发展前景。本文介绍了异形柱、短肢剪力墙的区别，对异形柱在结构设计中的规定、异形柱框架结构设计构造等问题进行探讨。 关键词：异形柱；框架结构；设计 abstract: along with our country residential building and expanding the size of housing industry modernization energetically promoting, building function is better than that of ordinary frame structure of special shaped column frame lightweight wall structure system is gradually popularized and applied. special shaped column frame structure house has good economic benefit, environmental benefit and social benefit, show good development prospect. this paper introduces the short limb shear wall with special-shaped columns, the difference between, on special-shaped column in structural design rules, design of special-shaped column frame structure construction are discussed. key words: special-shaped column frame structure; design; 中图分类号：tu318 文献标识码：a文章编号： 1 异形柱的定义 异形柱是指柱截面区别于常用的矩形柱，而采用多个小墙肢的组合截面柱子，是由剪力墙演变而来的。柱肢截面中各肢的肢高与肢厚比不大于4，常用的有l形、t形和十字形，也有的采用z形。l形截面柱多用于墙的转角部位，而t形和十字形截面柱多用于纵横墙交接处。柱肢宽度
异形柱框架结构设计分析
异形柱框架结构设计分析 发表时间：2018-08-30T15:52:46.947Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第9期作者：蒋希 [导读] 随着社会持续的发展，人们对建筑物结构稳定性的关注程度也有非常大的提高。 中冶南方武汉建筑设计有限公司 430077 摘要：随着人们对住宅平面和空间越来越高的要求，之前普通框架构造的露梁露柱对建筑空间的严格限定和分隔已不可以满足人们对住宅空间的要求。于是在吸收了框架结构的优点后，渐渐发展产生了可以适应人的住宅观念的结构型式，就是异形柱框架结构型式。异形柱框架结构住宅具备优良的经济效益、环境效益和社会效益，并显示出优良的发展前景。本篇文章关键针对异形柱框架结构设计实施了全面具体的分析，以期为中国的柱框架结构发展作出贡献。 关键词：异形柱；框架结构；设计 引言 随着社会持续的发展，人们对建筑物结构稳定性的关注程度也有非常大的提高，这就需要在建筑施工的过程中实施科学的框架设计，借以提高建筑物本身质量。在对建筑物实施框架设计的过程中还要实施全面分析其自身的异形柱，确保异形柱在建筑施工中发挥自身最大的效果。在实施研究异形柱的时候发现，这种结构本身造价相对低，在实施施工的时候可以使企业的资金投入有效的减少，对于提高建筑企业的经济效益也起到特别关键的作用。 1、异形柱框架结构设计的一般规定 1.1异形柱框架构造总高限用于8层和8层以下框架构造，而且底层框架柱为>3 0 0 m m的柱宽。 1.2使用异形柱框架的平面构造布置要满足：纵向框架要有两道以上拉通，横向框架每1 0一15 m区域最少拉通一道。 1.3异形柱框架的计算要使用空间构造分析流程。 1.4 8一10层的住宅、宿舍要使用异形柱框架时，要增设平均布置的落地小墙肢剪力墙，要占底面积1.5 % 以上的剪力墙面积。 1.5底层大柱网框架柱，升到顶层的柱断面要比置在转换梁上的柱显著加大，不能使用同断面柱的构造方案。 1.6异形柱框架要设计成双向梁柱系统，要具备清楚的计算简图，科学的地震作用传递方法。 2、异形柱框架结构体系的特点 节点区相对大而薄，在弹塑性过程中，要计入节点区变形对构造变形的影响。异形柱结构的剪力墙和常规支撑框架之间的一种特殊构造，由于其支撑有着关键的优势，因此在中国建筑上大面积使用。肢高和肢厚更加科学的比例。普通的异形柱构造的柱厚度通常在18cm～20cm之间，和填充墙保持相同，所以可以和填充墙相连，同时承重墙的感觉也看不出来，节约了空间。房屋空间相对美观，突出的墙体少，于普通的支撑构造的墙体对比能为室内面积增加10%左右。异形柱的另一个特征就是相对轻的质量，所以更好的抗震效果，相对比质量相对大的矩形支柱，异形柱是更优良的支持结构，在学校等场所适合应用，抗震效果好另一方面是由于异形柱，特别是十字形异形柱抗侧压力的能力非常强。异形柱墙体同样具备一定的不足特点，其特点就是在柱的角部部位应力集中，假如没有处理好外力就会出现裂缝，对结构导致非常大的影响。由于异形柱有着延伸的特性，因此异形柱和梁的接触面积更大，因此理论上有更好的支撑能力，更充分的应力。 3、异形柱框架结构设计 3.1 确定结构布置方式 异形柱框架结构通常使用规则的结构方案，这个是为了让抗震概念的设计要求得到满足。规则结构对减少偏心有利，刚度与承载力平均分布的优势。当依据建筑作用需要设置底部大空间时，能经过框架底部抽柱并设置转换梁，产生底部抽柱转换层的异形柱构造。不落地的框架柱要直接落在转换层主构造上。应双向布置托柱梁，可双向都为框架梁，或一方为框架梁，另一方为托柱次梁。 3.2轴压比的严格控制 在抗震设计中，对框架构造、框剪构造，柱的延性对于耗散地震能量，避免框架的倒塌，起着特别关键的作用。反映构件变形能力的是轴压比，是影响混凝土柱延性的一个重要指标，对异形柱的抗裂与抗剪能力影响相对大，是影响柱破坏形态的关键原因。由试验构造分析，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧降低。在高轴压比状况下，箍筋用量增加对提升柱的延性作用已非常小，所以轴压比大小的控制对柱的延性影响非常关键，尤其是异形柱结构剪力中心和截面形心不重合，剪应力让混凝土柱肢先于一般矩形压剪构件发生裂缝，形成腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些造成异形柱脆性显著，让异形柱的延性广泛低于矩形柱，所以更要严格控制异形柱的轴压比。 3.3异形柱 设计应用到的计算等效数学换算原理分析，对于要求总体表面积的用户来说，设计者们就需要对异形柱的架构进行计算，通常都是把异形柱截面换算成等效惯性矩的矩形柱来计算分析的。需要思考到轴压比要同时满足3个条件：A′≥AR；I′x≥IRx；A′y≥IRy。当中异形柱的截面积为A′，AR表示的是等效矩形柱截面积；表示的是异形柱的x轴，表示的是异形柱的y轴；等效矩形柱截面积的x轴为I′x，等效矩形柱截面积的y轴为I′y表示。 3.4框架的计算 相对特殊的异型框架，在截面对称轴受到作用力时，在弹性分析时其挠曲应力相对小，这时候就好像承受水平力的偏压构件，还能够依照混凝土设计标准与平面假定分析计算。假如框架柱水平作用力相对小的时候，依然能够依照偏压柱分析计算，这时误差非常小。异型柱能够经过面积与刚度相等的原则换算成矩形柱实施整体的分析与计算。水平力作用不是在主轴方向，假如非常大的水平作用力，那么就不可以忽视挠曲应力，就需要对其实施有限元分析，来把配筋、内力的部位与大小计算出来。计算内力与配筋时，选择的软件要可以计算异型柱。 3.5配筋构造 在通过准确的结构选型和计算后，截面内钢筋的结构也是确保异形柱受力功能的关键原因。因为异形柱截面的特征，柱肢端部会发生相对大的应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，所以在异形柱配筋时暗柱要设在肢端，由计算而定暗柱的外排钢筋。离端部厚度区域
异形柱结构设计应注意问题
异形柱结构设计及应注意的问题 摘要:异形柱结构是新型住宅结构体系，是当前我国住宅建设中几种主要结构体系之一。异形柱结构主要用于住宅、平面及竖向比较规则的一般民用建筑、别墅等。本文分析了如何加强异形柱的结构布置和计算,阐述了异形柱设计需要注意的问题。 关键词:异形柱，设计，问题 abstract: the special-shaped columns structure is new residential structure system, in china’’s current residential construction is one of several main structure system. special-shaped columns structure is mainly used for residential, horizontal and vertical comparison of the general rules of the civil building, the villa, etc. this paper analyzes how to strengthen the special-shaped columns structure arrangement and calculation, this paper expounds the design of special-shaped columns problems needing attention. keywords: special-shaped columns, design, problem 中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号： 近年来，异形柱框架或异形柱框架——剪力墙结构作为一种全新的结构形式广泛用于住宅建筑中，相对于传统的短肢剪力墙或框架结构，异型柱结构体系具有以下主要优点：（1）由于异形柱结构
异形柱结构设计要注意的事项
异形柱结构设计要注意的事项具体内容是什么 （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，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35 m.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。由天津大学土木系对异形柱延性资料可知，影响异形柱延性的因素比普通柱要复杂，且不同 的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平侧移下，其延性性能也有较大差异，因而，轴压比控制应参考天津规程。但天津规程的控制过于繁锁，在结构计算中，柱的纵筋与 箍面的直径还没有设定，因而箍筋间距与纵筋直径的比值还无法确定。为在实际工作中便于 使用，可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈 度地区的这类结构是能够满足其延性要求的。 （3）配筋构造在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的 重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的 不均匀，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因而在异 形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2Ф14的
异形柱结构设计要点
异形柱结构设计要点 3.1.2 异形柱结构适用的房屋最大高度应符合表3.1.2的要求。 表3.1.2 异形柱结构适用的房屋最大高度（m） 注：1 房屋高度指室外地面至主要屋面板的高度（不包括局部突出屋顶部分）； 2 框架－剪力墙结构在基本振型地震作用下，当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆 力矩的50％时，其适应的房屋最大高度可比框架结构适当增加； 3 平面和竖向均不规则的异形柱结构或Ⅳ类场地上的异形柱结构，适应的房屋最大高度应适当降低； 4 底部抽柱带转换层的异形柱结构，适应的房屋最大高度应符合本规程附录A的规定； 5 房屋高度超过表内规定的数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效的加强措施。 3.1.4 异形柱结构体系应通过技术、经济和使用条件的综合分析比较确定，除应符合国家现行标准对一般钢筋混凝土结构的有关要求外，还应符合下列规定： 1 异形柱结构中不应采用部分由砌体墙承重的混合结构形式； 2 抗震设计时，异形柱结构不应采用多塔、连体和错层等复杂结构形式，也不应采用单跨框架结构； 3 异形柱结构的楼梯间、电梯井应根据建筑布置及结构抗侧向作用的需要，合理地布置剪力墙或一般框架柱； 4 异形柱结构的柱、梁、剪力墙均应采用现浇结构。 3.1.5 异形柱结构的填充墙与隔墙应符合下列要求： 1 填充墙与隔墙应优先采用轻质墙体材料，根据不同条件选用非承重砌体或墙板； 2 墙体厚度应与异形柱柱肢厚度协调一致，墙身应满足保温、隔热、节能、隔声、防水和防火等要求； 3 填充墙和隔墙的布置、材料强度和连接构造应符合国家现行标准的有关规定。 3.2.1 异形柱结构宜采用规则的结构设计方案。抗震设计的异形柱结构应符合抗震概念设计的要求，不应 采用特别不规则的结构设计方案。 3.2.3 异形柱结构的平面布置应符合下列要求： 1 异形柱结构的一个独立单元内，结构的平面形状宜简单、规则、对称，减少偏心，刚度和承载力分布宜均匀；
异形柱框架结构设计论文
浅谈异形柱框架结构设计 摘要：随着我国住宅建筑规模的不断扩大和住宅产业现代化的大力推进，建筑功能优于普通框架结构的多层异形柱框架轻质墙结构体系逐渐得到了推广和应用。异形柱框架结构住宅具有良好的经济效益、环境效益与社会效益，并显示出良好的发展前景。本文介绍了异形柱、短肢剪力墙的区别，对异形柱在结构设计中的规定、异形柱框架结构设计构造等问题进行探讨。 关键词：异形柱；框架结构；设计 abstract: as china’s residential building and expansion of the size of the housing industry modernization and promoting, building function better than ordinary frame structure of the multilayer special-shaped columns framework light wall structure system gradually obtained the promotion and application. unusual column frame structure housing has the good economic benefits, environmental benefits and social benefits, and shows good development prospect. this paper introduces the special-shaped columns and short-shear walls distinction, special-shaped columns in the structural design of the regulation, special column frame structure design are discussed. keywords: special-shaped columns; frame structure; design 中图分类号：tu318 文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）
民用建筑异形柱框架结构设计
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)
异形柱框架结构设计中几个问题
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
异形柱结构技术规范理解应用
异型柱结构技术规范理解应用 问：“一”形柱为什么规程中未采用？ 答：“一”形柱截面两主轴方向抗弯能力相差甚大。不论是在风荷载作用下还是在地震作用下结构中的柱，一般都是受到两个方向的弯矩同时作用，其受力后的表现可想而知，以上是正截面承载力方面。“一”形柱在双向剪力作用下性能也不好，由《混凝土结构设计规范GB50010》中柱双向受剪承载力计算公式可见，柱截面相邻两边长相差越多，其斜向受剪承载力越低。如果沿“一”形柱短边方向有梁与其相连，则此梁柱节点的核心区面积只有柱厚乘梁宽这一点点，显然承受不了它受到的节点剪力。 2000年前中国建筑科学研究院抗震所做了“高层建筑短肢剪力墙结构振动台试验研究”项目。试验结果为：“破坏最严重的墙肢是底层‘一’字形的小墙肢”。该文结论之一是：“短肢墙应在两个方向均有连接，避免采用孤立的‘一’字形墙肢。”这也可看为是对前面分析的试验验证。所以异形柱规程未将“一”形柱列入。 问：规程为什么未将Z形柱列入？ 答：Z形截面柱与“一”形截面柱类似，即两主轴方向抗弯能力相差甚大。其正截面受弯及双向受剪性能可参见“一”形截面柱的解释。 仅有的Z形柱试验是李杰等人做的沿Z形中间肢作用弯矩和剪力的试验。结果是在肢中间沿柱长方向，出现较大的裂缝。一般情况即斜向受力，现无试验研究。多数情况下是Z形的上下两水平肢受与其方向一致的力，即由两根梁传来的拉力或压力，这只有通过中间肢的受扭来传递，后果只能是中间肢的断裂！节点受剪性能到底如何？这些都没有试验结果可以借鉴。钢筋混凝土结构是复杂的非线性复合材料结构，目前还离不开试验，在无大量试验背景下就提出计算公式并列入规程指导设计，显然是太草率了！ 问：目前工程中遇到Z形柱怎样设计计算较好？ 答：工程中经常遇到需要做Z形柱的情况，在设计计算时较好的方法是在PMCAD 输入时将其按两个L形柱来输入并进行内力及配筋计算。因为Z形柱受力较大时
简述异形柱结构的特点
简述异形柱结构的特点 摘要：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。采用异形柱结构避免了框架柱在室内凸出，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。近年来异形柱结构在建筑业界尤其是在住宅设计中得到了广泛应用。本文首先分析了异型柱框架结构体系的技术优点，其次与矩形柱进行比较，突出其受力特点和构造特点，在此基础上进一步分析了异形柱结构设计的一般特点和设计中的计算要点，最后提出了异形柱抗震性能的加强措施。 关键词：异形柱；结构；受压；抗震；特点 Abstract: the concrete special-shaped columns structure based on T, L, cross-shaped profiled column (hereinafter referred to as the special-shaped columns) instead of general frame column as vertical supporting member and the structure of the composition. The special-shaped columns structure to avoid frame column in the indoor bulge, little of architectural space, improve the building view for architectural design and use function with agility and convenience. In recent years, special-shaped columns structure in construction industry especially in residential design has been widely applied. This paper first analyzes the special column frame structure system technical advantages, then compare with rectangular column, highlighted its mechanical characteristics and structural characteristics, on the basis of further analysis of the special-shaped column structure design of the general characteristics and design of the main calculation, and finally puts forward some seismic behavior of special-shaped columns to strengthen measures. Keywords: special-shaped columns; Structure; Compression; Seismic; characteristics 一、异型柱框架结构体系的技术优点 柱肢厚通常采用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；围护墙通常是非承重的轻质隔墙，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；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。 二、异形柱结构的受力特点 异形柱与矩形柱具有不同的截面特性及受力特性，其受力特性比矩形柱要复杂得多，可归纳为： （一）受压区图形复杂，影响结构延性
异形柱结构设计中常见的几个问题答疑
异形柱结构设计中常见的几个问题答疑 1.问：“一”形柱为什么规程中未采用？ 答：“一”形柱截面两主轴方向抗弯能力相差甚大.不论是在风荷载作用下还是在地震作用下结构中的柱一般都是受到两个方向的弯矩同时作用,其受力后的表现可想而知,以上是正截面承载力方面.“一”形柱在双向剪力作用下性能也不好,由《混凝土结构设计规范》GB50010柱双向受剪承载力计算公式可见,柱截面相邻两边长相差越多,其斜向受剪承载力越低.如沿“一”形柱短边方向有梁与其相连,则此梁柱节点的核心区面积只有柱厚乘梁宽这一点点,显然承受不了它受到的节点剪力. 2000年前中国建筑科学研究院抗震所做了“高层建筑短肢剪力墙结构振动台试验研究”(见《建筑科学》2000年1期12-16页程绍革、陈善阳、刘经伟的文章)项目.试验结果为：“破坏最严重的墙肢是底层‘一’字形的小墙肢”.注：按文中所附图中小墙肢的长宽比例可其墙肢长/墙肢厚之比很小,属于柱的范围.该文结论之一是：“短肢墙应在两个方向均有连接,避免采用孤立的‘一’字形墙肢.”这也可看为是对前面分析的试验验证. 所以异形柱规程未将“一”形柱列入. 2.问：规程为什么未将Z形柱列入？
答：Z形截面柱与“一”形截面柱类似,即两主轴方向抗弯能力相差甚大,如图示.其正截面受弯及双向受剪性能可参见“一”形截面柱的解释. 仅有的Z形柱试验是李杰等人做的沿Z形中间肢作用弯矩和剪力的试验,结果是在此肢中间沿柱长方向出现较大的裂缝.一般情况即斜向受力现无试验研究.多数情况下是Z形的上下两水平肢受与其方向一致的力,即由两根梁传来的拉力或压力,这只有通过中间肢的受扭来传递,后果只能是中间肢的断裂！节点受剪性能到底如何？这些都没有试验结果可以借鉴.钢筋混凝土结构是复杂的非线性复合材料结构,目前还离不开试验,在无大量试验背景下就提出计算公式并列入规程指导设计,显然是太草率了！ 3.问：为什么规程中的“异形柱”只限于肢厚小于300mm（L、T、+）异形柱？ 答：现在建筑界所讲的“异形柱”,特点是截面肢薄,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,如将肢厚等于和大于300mm的L、T、+异形柱也列入其中,将会有大量篇幅是在后者上,即后者所占的篇幅要大于前者所占篇幅,这将使规程变得“失去重心”.例如：《混凝土结构设计规范》GB50010规定柱截面任一边的尺寸不宜小于300mm,但异形柱的（两肢）肢厚在此情况时,可服从 GB50010的规定,即混凝土强度等级可到C50以上；纵筋直径
论述异形柱框架的结构设计
论述异形柱框架的结构设计 发表时间：2018-05-04T15:24:32.053Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第1期作者：胡广鸿 [导读] 在国民经济建设的脚步下，住宅产业的迅速发展，人们对住宅建筑使用的要求越来越高。 广州市住宅建筑设计院有限公司 摘要：在国民经济建设的脚步下，住宅产业的迅速发展，人们对住宅建筑使用的要求越来越高，如何合理地利用建筑的有效面积，这对住宅结构设计提出一项新要求。异型柱框架结构体系在一定程度上满足上述要求，博采了框架及剪力墙结构体系的优点，将是今后住宅结构体系的发展方向之一。 关键词：异形柱框架；结构设计 引言：随着建筑行业的发展，普通框架结构的露梁露柱对建筑平面与空间分隔已越来越不能被房屋使用者所接受。异形柱框架结构与传统的框架结构体系相比，由于肢厚与填充墙基本等厚，解决了普通矩形柱框架结构在房间内露柱造成使用不便的问题，使用面积相应增加许多，解决了砖混结构超高和大开间要求存在的技术问题，因此该结构受到建筑师及广大用户的推广。 一、异形柱及异形柱结构的定义 异形柱框轻结构即是由异形（T型、L型、十字型）柱组成框架，由轻质填充墙所形成的结构。根据建筑布置及结构受力需要，异形柱结构中的框架柱可全部采用异形柱，也可部分采用一般框架柱。T型、L型、十字型三种截面形式的异形柱在实际工程中应用较多，积累的实验研究、理论研究及工程实际经验较多。而对其他形状截面的柱，为适应异形柱结构发展的需要，有待今后进一步研究。 二、异型柱框架结体系主要技术优点 柱肢厚通常用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，便于使用美观，还增加了房间使用面积，比相同形式的砖混结构可增加约8-10％的使用面积；围护墙通常是非承重的轻质隔墙，原则上允许任意穿墙打洞，甚至拆除重砌，使房间布置更灵活，能更好实现建筑功能的要求；虽然增加了施工难度，但因扩大使用面积，加之自重较轻，减少基础费用，综合考虑总体经济效益较好。 三、异形往结构设计的一般规定 3.1结构布置 （1）异形框架宜双向设置，框架柱相对齐，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。 （2）结构平面宜尽量对称，使平面和刚度均匀，2个主轴方向应协调布置，避免扭转带来的不利影响；如果有明显的不对称，应考虑扭转对结构受力的不利影响。 （3）竖向布置应力求体型规则、均匀，避免过大的外挑和内收，防止楼层刚度沿竖向的突变，尽量避免错层。 3.2适用高度、高宽比及长细比限制 异形柱框架在7度抗震设防烈度区，要求房屋高度≤35m，层数<12，建筑物的高宽比不宜大于5；8度区房屋高度不大于25m，建筑物的高度比不宜大于4。另外，柱净高与截面长边之比，即长细比不宜大于4小于8，长细比大于8，易引起失稳破坏。 3.3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同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。 四、异形柱的结构计算方法 4.1等代矩形柱计算法 （1）将异形柱截面折算成惯性距相等的矩形截面而且将等代矩形柱的形心置于异形柱两肢肝轴线的交点上， （2）将其输入空间分析程序（如TBSA）进行位移和内力计算，可简化工程量。 （3）以上电算输出的是作用在等代矩形杆形心处的组合内力，需将其回归到单肢截面的形心处。这样每天单肢就可按其各自的组合内力进行正、斜截面的配筋计算。 这样用面积等效换算作抗压抗剪分析的方法在工程应用较多。但用这种方法计算时应明确的是：按矩形柱计算时得出的内力要转换到异形柱上断面形心的位置。然后按矩形柱计算陪配筋；按矩形柱得出的轴压比应乘以矩形柱断面面积与异形柱断面而积之比值才是异形柱的轴压比。 4.2直接计算法 根据国内外的部分实验结果，进行统计分析，拟合成经验公式。即按T型截面分别计算出纵向力作用x轴及y轴，考虑相应的初始偏心距增大系数后，按仅考虑曲肘边纵向受力钢筋计算的偏心受压构件所能承载的纵向力Nx和Ny，然后以初始偏心距的截面边长的比值为参数进行修正。 4.3先配筋再复核法 对有经验的设计人员，在参考一些相关算例的前提下，可以先对异形柱配筋再复核截面就显得更为简便，截面复核时可分x轴和y轴均按T型截面分别复核。不论是哪种计算方法，都可以参与混凝土结构设计相关规范有关偏心受压构件的内容来进行计算。 五、异形柱框架结构的计算要点 5.1轴压比的限制 它是影响柱破坏形态和变形能力的另一个重要因素。有关研究结果表明：轴压比对异形柱的影响远远超过对普通矩形柱的影响，为保证异形柱的延性，必须严格控制轴压比，柱应具有足够打的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，并应满足抗震要求，同时避免长细小于4的短柱。由于异形柱的截面积比具有相同抗弯刚度的矩形柱小，因此用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱。 5.2剪跨比的限制 剪跨比是反应柱截面所受弯矩与剪力相对大小的一个参数。是影响框架柱破坏形态的最重要的因素。控制剪跨比即控制柱净高与柱截
异形柱 规范
1总则 1.0.1 为在混凝土异形柱结构设计及施工中贯彻执行国家技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量，制定本规程。 1.0.2 本规程主要适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度、7度(O.10g，O.15g)和8度(0.20g)抗震设计的一般居住建筑混凝土异形柱结构的设计及施工。 1.0.3 混凝土异形柱结构的设计及施工，除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1 异形柱specially-shaped column 截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。 2.1.2 异形柱结构structure with specially-shaped columns 采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构 2.1.3 柱截面肢高肢厚比ratio of section height to section thickness of column leg 异形柱柱肢截面高度与厚度的比值。 2.2 符号 2.2.1 作用和作用效应 Gj——第j层的重力荷载代表值； Mbl、Mbr——框架节点左、右侧梁端弯矩设计值； Mx、My——对截面形心轴x、y的弯矩设计值； N——轴向力设计值； Vc——柱斜截面剪力设计值； VEKi－—第i层对应于水平地震作用标准值的剪力； Vj－—节点核心区剪力设计值； σi——第i个混凝土单元的应力； σj——第j个钢筋单元的应力。 2.2.2 材料性能 fc——混凝土轴心抗压强度设计值； ft－—混凝土轴心抗拉强度设计值； fy——钢筋的抗拉强度设计值； fyV——箍筋的抗拉强度设计值。 2.2.3 几何参数 as'——受压钢筋合力点至截面近边的距离； A——柱的全截面面积； Aci－—第i个混凝土单元的面积； Asj－—第j个钢筋单元的面积； Asv－－验算方向的柱肢截面厚度bc范围内同一截面箍筋各肢总截面面积； Asvj－—节点核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋各肢总截面面积； bc－—验算方向的柱肢截面厚度； bf——垂直于验算方向的柱肢截面高度； bj——节点核心区的截面有效验算厚度； d——纵向受力钢筋直径；