异形柱结构设计小结.doc

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1、异形柱结构设计小结异形柱结构设计小结异形柱结构设计小结【摘要】混凝土异形柱结构由于能够大大减少在建筑中突出的棱角，节约建筑空间等优点在多层建筑尤其是多层住宅中得到了越来越广泛的应用。与矩形柱和圆形柱相比，异形柱截面特性的不同导致其在内力及变形特性、抗震性能等方面也有显著地差异。本文将对异形柱结构的设计予以探讨。【关键词】异形柱，受力特点，设计方法一、概述钢筋混凝土异形柱，是指截面形式除矩形、圆形以外的柱，且柱肢的肢高肢厚比不大于4，常用的有“l”型、“t”型、“十”字型等，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。异形柱结构体系用适中的刚度配

2、合轻质填充墙的使用，对减少地震作用很有利，是一种经济合理的抗震结构体系。二、异形柱受力性能特点1、异形柱设计要比常规矩形截面柱设计复杂得多，对于偏压构件，矩形截面的受压区总是矩形，内力臂较大；而对异形柱，受压区图形通常比较复杂，可能为二边形，也可能为多边形。对于受压区呈多边形分布的截面，压区边缘砼应力过于集中，一旦达到受压强度极限，破坏区域往里渗透得过陕，不利于外边缘的砼纤维经历下降段，从而影响整个截面和构件的延性。2、异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下各肢将产生翘曲正应力和剪应力，剪应力使柱肢砼先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形

3、柱的变形能力比普通矩形柱降低。3、异形柱在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视，因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析，pkpm、gscad、tbsa等国产结构软件均可做异形柱框架结构计算。但以上计算理论均基于平截面假定，未曾考虑截面翘曲自由度，对于异形柱来说，很可能出现各柱肢单独作用的情况，因此常见的基于平截面假定的公式受到挑战。而对异形柱的分析、试验以及设计方法等一套体系还没有完全建立起来，这就给异形柱设计带来一定的难度，必须在概念设计上予以加强。三、异形柱结构布置1、平面布置（1）平面布置宜对称，两个主轴方向要协调，使

4、合力中心尽可能和刚度中心重合，减少偏心距，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，并纵横向相连接；（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。异形柱设计的目的主要是合理解决小面积房屋的使用问题，应重点布置在房屋中影响房屋使用的墙角部位，其他部位从受力合理和施工方便方面考虑宜使用矩形柱。2、竖向布置扩展阅读：异形柱框架结构设计应用浅谈异形柱框架结构的设计与应用摘要：本文阐述了异形柱框架结构与矩形拄框架结构在设计中的部分差异，并简要介绍了异形柱框架结构在satwe软件中有关粱柱节点域的处理方法，同时将作者在设计异形柱框架结构中的学习心得与广大设计人员共同探

5、讨。关键词：异形柱框架结构；矩形柱框架结构；satwe；节点域1、前言随着人们对房屋平面与空间布置的要求越来越高，从而对建筑设计布局有了新的要求。普通框架结构的露梁露柱对建筑平面与空间的分隔己越来越不能被房屋使用者所接受，因为它直接影响到室内家具的布置及空间的使用。建筑师要求结构工程师配合解决这个问题，因而在框架结构中以异形截面柱代替矩形柱。在此，笔者拟与广大设计人员共同探讨一下混凝土异形柱框架结构的设计与应用。2、异形柱结构的设计2.1异形柱及异形柱结构的定义2.1.1混凝土异形柱结构技术规程（jgj149-202*）对异形柱的定义是：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

6、（柱肢截面高度与厚度的比值）不大于4的柱。l形截面柱多用于墙的转角部位，t形和十字形截面柱多用于纵横墙交接处。2.1.2所谓异形柱框架结构即是由异形（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的需要，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。建设部在1996年发布的文件中，对其特点做了如下阐述：1）由t形边柱、十字形中柱、l形角柱组成的框架：2）填充墙与柱壁同厚，室内不出现柱楞：3）因墙体减薄与砖混结构相比，可增加使用面积810；4）填充墙的墙体材料可根据当地保温隔热要求，因地制宜，就地取材。2.2异形柱框架结构与矩形柱框架结构在设计

7、中的差异1)对于相同烈度和结构类型的两种体系而言，异形柱结构适用的房屋最大高度有较大幅度的降低。2)对于相同结构类型的两种体系而言，异形柱结构弹性层间位移角限值、弹塑性层间位移角限值更加严格一些，异形柱的轴压比限值也有不同幅度的降低；抗震设计时，扭转不规则的异形柱结构，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的比值不应大于1.45；而矩形柱框架结构的该比值为1.50；2.3异形柱框架结构在satwe中的设计与应用能够有效地分析带有混凝土异形柱的结构并进行截面配筋设计，这是satwe软件的特点之一。在梁的刚度、荷载、及截面配筋计算时，充分考虑了异形柱框架结构的特殊性。由于混凝土异形柱的柱肢较长，梁、柱在节点处的重叠部分较大，合理的力学模型简化应第 4 页 共 4 页