異型柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討論文

1、異型柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討論文異型柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討論文摘要：從異型柱框架結(jié)構(gòu)的自身受力特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了異型柱在住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的相關(guān)問題。關(guān)鍵詞：異型柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法一、概述隨著我國住宅產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及人們對住宅建筑使用要求的不斷提高，普通的矩形框架柱會給室內(nèi)裝飾和家具布置帶來極大的不便。如何合理地利用建筑物的有效面積，這對住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了一項(xiàng)新的要求。異型柱框架結(jié)構(gòu)體系在一定程度上滿足了上述要求，從結(jié)構(gòu)受力角度來說，它博采框架加剪力墻體系之長，平立面布置近于框架結(jié)構(gòu)，柱的截面形式又不拘泥于矩形，將截面積向工程軸外鋪開成T形、十字形、L型等，用較少的混凝土材料，獲得了較

2、大的剛度；同時配合輕質(zhì)填充墻的使用，結(jié)構(gòu)重量比一般框架更輕。適中的剛度和較輕的自重，對減小地震作用很有利，是一種經(jīng)濟(jì)合理的抗震住宅結(jié)構(gòu)體系。二、異型柱受力特點(diǎn)異型柱結(jié)構(gòu)與普通框架結(jié)構(gòu)相比，有如下受力方面的特點(diǎn)：1根據(jù)建筑上的需要，異型柱在房間的分隔墻交點(diǎn)處靈活布置，平面剛度疏散均勻，經(jīng)常會有梁縱、橫不貫通，結(jié)構(gòu)較難簡化為平面結(jié)構(gòu)計(jì)算；2立面剛度分布較均勻，異型柱與輕質(zhì)砌體填充墻在彈性階段共同工作性能良好；3.柱采用T形、L形、十字形等截面形式，肢寬厚比在2.54.5之間，柱肢薄而狹長，雙向壓彎效應(yīng)明顯；4異形截面僅有一根對稱軸或沒有對稱軸，對荷載的方向角敏感，抗扭剛度較差，相應(yīng)地也造成異型柱結(jié)

3、構(gòu)的荷載方向敏感性，且稍有不對稱或偏心，抗扭能力降低較大；5異形截面的柱肢角部是明顯的薄弱部位，尤其是梁底與柱肢交界斷面的柱肢角部，應(yīng)力集中嚴(yán)重；6異型柱結(jié)構(gòu)的梁高寬比大，柱肢狹長，使梁柱重疊部分多，在梁端一定范圍形成剛域；同時節(jié)點(diǎn)區(qū)較大而薄，在彈塑性階段，應(yīng)計(jì)入節(jié)點(diǎn)區(qū)變形對結(jié)構(gòu)變形的影響；7異型柱結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)區(qū)的受力性能與矩形柱節(jié)點(diǎn)有較大區(qū)別，一方面由于梁柱薄，施工時混凝土不易振搗密實(shí)，再加上梁柱交接處應(yīng)力集中和后期破壞較重，削減了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的有效體積，使節(jié)點(diǎn)抗剪承載力降低；另一方面，節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞部位向梁端的外移，又緩解了節(jié)點(diǎn)區(qū)受力的復(fù)雜程度，有利于強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。三、異型柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有關(guān)問

4、題1結(jié)構(gòu)平面布置異型柱框架結(jié)構(gòu)的平面布置，除應(yīng)遵守一般框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施、相關(guān)規(guī)定、設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)考慮自身的特點(diǎn)，注意以下幾點(diǎn)：（ 1）平面布置宜盡量對稱，兩個主軸方向要協(xié)調(diào)，使合力中心盡可能和剛度中心重合，減少偏心距，盡量減少因扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不利影響；（ 2）考慮采用雙向承重體系，并縱橫向相連接（ 3）各柱肢應(yīng)盡量對齊，使柱肢與梁一起構(gòu)成較規(guī)則、多跨的抗側(cè)力體系。筆者認(rèn)為，異型柱設(shè)計(jì)的目的主要是合理解決小面積房屋的使用問題，應(yīng)重點(diǎn)布置在房屋中影響房間使用的墻角部位，其它部位從受力合理和施工方便兩個方面考慮宜采用矩形截面柱。這樣兼顧了使用和經(jīng)濟(jì)兩個方面，充分發(fā)揮了異型柱使用和受力的特點(diǎn)創(chuàng)造出每平

5、方米建筑面積用鋼量較低的好指標(biāo)。2設(shè)計(jì)方法異型柱和矩形柱的截面形式差異很大，不能簡單把矩形柱的計(jì)算方法應(yīng)用到異型柱中。目前，國內(nèi)可直接進(jìn)行異型柱截面內(nèi)力計(jì)算和截面設(shè)計(jì)的軟件有建研院的TAT、SATWE程序，廣東省建院的SS、SSW程序以及天津大學(xué)的鋼筋硅異型柱結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算程序CRSC。這些程序均用數(shù)值積分法進(jìn)行正截面配筋設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確性較高，經(jīng)過大量工程校算，能有效地滿足結(jié)構(gòu)安全性要求。考慮到上述兩種規(guī)程作為地方標(biāo)準(zhǔn)，具有一定局限性，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意以下幾個問題（ 1）按肢長與肢寬之比定義異形柱或短肢墻很大程度是為了學(xué)術(shù)上的便利。但用TAT程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時，按異形柱模式可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度下降，

6、應(yīng)適當(dāng)增加抗地震力；當(dāng)按短肢剪力墻模式計(jì)算可使梁配筋偏小，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整配筋；（ 2）在一般的矩形柱的多層框架結(jié)構(gòu)中側(cè)移多不起控制作用，而對于異形柱框架結(jié)構(gòu)，由于側(cè)向剛度較小，有時側(cè)移會超過規(guī)范允許值；（ 3）對柱的凈高與柱截面長邊尺寸之比小于4的異形柱，應(yīng)沿柱高全高加密箍筋，以減小地震作用下柱剪切脆性破壞的危險性和改善柱的變形性能；（ 4）因荷載方向角的任意性，在異形柱內(nèi)折角處也應(yīng)設(shè)置相同直徑的受力筋；（ 5）位于L形柱角處的縱向受力鋼筋為雙向共用；（ 6）為安全起見，對抗震等級三級及三級以上的結(jié)構(gòu)，應(yīng)對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，以保證節(jié)點(diǎn)區(qū)的可靠性；（ 7）施工過程中對異形柱及其節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng)加以重視，采用骨料

7、粒徑較小的混凝土進(jìn)行澆筑，以確保施工質(zhì)量。3構(gòu)造設(shè)計(jì)（ 1）柱壁厚度和砼標(biāo)號的選擇（ 2）縱向鋼筋和箍筋縱向受力鋼筋選用時，數(shù)量宜少，直徑宜大，一般只要不大于中25均應(yīng)選較大的直徑減少根數(shù)，而每邊鋼筋的數(shù)量宜用2根，多則做兩排配置。底層每邊鋼筋的數(shù)量也可以用3根，但穿出樓面的柱筋每邊單排配筋還是不要多于2根為宜，否則節(jié)點(diǎn)施工困難?？v向構(gòu)造鋼筋在柱肢寬較大時應(yīng)該設(shè)置，以保證縱向鋼筋間距不大于350mm勺規(guī)范要求，因?yàn)楫愋椭目v向構(gòu)造鋼筋比較多，因此其直徑的.選取也是影響經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的一項(xiàng)因素，根據(jù)我國鋼筋砼設(shè)計(jì)規(guī)范和國外有關(guān)資料以及有關(guān)剪力墻的構(gòu)造規(guī)定，筆者認(rèn)為取12、14還是比較合理的，不必選

8、用更粗的鋼筋。箍筋的設(shè)置對抗震設(shè)防的影響很大，按我國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)規(guī)定及參考國內(nèi)外有關(guān)資料，建議箍筋最小直徑可以選用中6,在加密區(qū)的間距為100mm在非加密區(qū)的間距為200mm（ 3）軸壓比限值異形柱在單調(diào)荷載，特別在低周反復(fù)荷載作用下，粘結(jié)破壞較矩形柱嚴(yán)重，延性比普通矩形柱差，因此，異形柱的軸壓比限值比矩形柱嚴(yán)格得多。天津規(guī)程根據(jù)截面類型、箍筋間距與縱筋直徑比s/d、箍筋直徑dv和抗震等級確定，在0.30.7之間波動，比矩形柱結(jié)構(gòu)的柱軸壓比限值低很多。所以，在程序試算后，應(yīng)按上述條件初步確定出各柱的軸壓比具體限值，并在配筋簡圖中仔細(xì)查看各層柱的計(jì)算軸壓比是否有超限的。因?yàn)榇藭r異形柱的實(shí)配縱筋和箍筋還是未知的，PKPME序無法判斷每個柱的軸壓比具體限值，只有在軸壓比超過矩形柱結(jié)構(gòu)的軸壓比限值時，程序才會報(bào)告軸壓比超限。因此，異形柱的軸壓比超限，必須逐一手工核算。四、結(jié)束語異型柱框架結(jié)構(gòu)的平面布置比普通矩形柱框架靈活，可以較好滿足建筑功能的要求，具有良好的發(fā)展前景，