异形柱框架结构的设计要点控制

邢 勇

(江苏 无锡214000)

异形柱结构在我国各地迅速的发展，是由于其在满足建筑功能和改善室内空间效果上比普通矩形柱框架更有优势，更受住户和开发商的欢迎。

1 结构体系和布置

1.1 结构体系

异形柱结构设计应综合考虑不同的结构体系、结构设计方案、抗震设防裂度、场地类别、单位面积重力、柱网尺寸及结构布置的规则性等影响因素，按《混凝土异形柱结构技术规程》(以下简称《规程》)表来确定房屋的最大高度。

1.2 结构布置

采用异形柱框架结构体系时，结构的平面和竖向布置都应使结构具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转而形成薄弱的部位。一般在建筑的方案设计时，结构工程师应与建筑师密切配合，考虑建筑功能的同时，尽量采取规则的结构设计方案，使异形柱结构符合抗震概念设计的要求。

2 结构计算及要求

2.1 结构计算

异形柱结构与一般混凝土结构相同，应对承载能力极限状态和正常使用极限状态进行计算和验算。异形柱结构在计算地震作用时，一般情况在两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担，但7度(0.15g)及8度(0.20g)时，就要对与主轴成45°方向进行补充验算。如果不等肢异形柱出现的较多，那么就要适当补充其它角度方向的水平地震作用计算，并进行分析比较，然后从里面选择最不利的数据作为设计的依据。

2.2 异形柱结构电算

异形柱结构在电算时宜选择“梁端刚域”选项进行计算，这是由于异形柱的柱肢较长，梁柱重叠部分较大。考虑梁端刚域，使梁的长度变短，更真实的计算梁的内力和配筋。

2.3 梁柱计算

梁柱节点是异形柱结构的薄弱部位，异形柱结构必须进行受剪承载力计算，并满足《规程》规定的构造要求，保证节点乃至整个异形柱结构的安全。不应采用“一”字形扁柱，要保证异形柱有足够的翼缘，包括宽度和厚度，这不仅是节点受剪承载力的需要，还是抗震设计时保证节点组合体延性的需要。

2.4 轴压比的控制

对于异形柱框架结构，必须要提高其抗震性能，并保证结构构件有足够的延性，使结构具有较好的变形能力，以吸收较多的地震能量。因此，抗震设计时将框架柱设计成延性尤为重要，而异形柱的轴压比则是影响混凝土柱延性的一个关键指标，尤其是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合时，加上异形柱有时为短柱，柱的脆性特别明显。

3 结构的配筋

3.1 钢筋

《规程》中规定在同一个截面内，纵向受力钢筋宜采用相同直径，其直径不能小于14mm，且不可大于25mm。这是基于异形柱肢厚尺寸较小，当纵向受力钢筋直径太大，会造成粘结强度不足及节点核心区钢筋设置困难;当纵向受力钢筋直径太小，箍筋间距将过小，不便于施工。异形柱纵向受力钢筋宜采用相同直径。一些设计师会认为内折角处钢筋受力较小，可使用较小直径的受力钢筋。其实这种认识是错误的。当轴压比较大受压破坏时，在诸多弯矩作用方向角情况下，内折角处钢筋的压应变可达到甚至超过屈服应变，受力也很大。

3.2 箍筋

箍筋直径和箍筋间距与纵筋直径之比是影响异形柱延性的重要因素。在其它条件不变的情况下，单纯增大纵筋直径，或单纯增大箍筋直径，或减小箍筋间距都能提高异形柱的截面曲率延性，但箍筋间距对异形柱截面延性的影响要远大于箍筋直径，加密箍筋可以显著提高截面延性。

3.3 链接

异形柱、梁的纵向钢筋可采用焊接、机械连接或绑扎连接。由于异形柱截面尺寸窄小，在焊接连接的质量有保证的条件下宜优先采用焊接，以方便钢筋的设置和施工，有利于混凝土的浇筑并有较好的经济效益。

4 结语

在结构设计中充分了解异形柱结构的受力特点及破坏机理，选择合理的结构布置，正确掌握计算机分析方法和截面配筋，注意结构构造，使结构设计更加安全可靠、经济合理。

:

［1］建筑抗震设计规范GB50011－2010［M］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［2］魏利金.建筑结构施工图设计与审图常遇问题及对策［M］.北京:中国电力出版社，2011.

［3］JGJ149－2006.混凝土异形柱结构技术规程［M］.北京:中国建筑工业出版社，2006.

［4］严士超.康谷贻，王依群，等.混凝土异形柱结构技术规程理解与应用［M］.北京:中国建筑工业出版社，2006.