浅议钢筋混凝土异形柱施工质量控制
摘要:异形柱是以l形、t形和十字形的异形截面柱代替一般框架柱作为竖向支承构件而成,广泛用于住宅建筑，避免了框架柱在室内凸出,少占建筑空间,为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性，是一种较为合理的结构形式。本文结合笔者多年施工实践，从多方面介绍了异形柱的施工质量控制。
关键词:钢筋混凝土；异形柱；质量；控制
中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：
1、引言
异形柱是除矩形柱和圆形柱以外的各种截面柱子的统称，建筑工程上使用的异形柱一般有l形柱、十字柱、t形柱等几种。t形、l 形、十字形等异形柱代替具有双向对称轴的矩形、圆形构件作为支承构件，避免了柱、梁在室内凸边、露角，节约了空间，拓宽了视野。
异形柱结构形式较为合理,一般柱截面厚度与框架填充墙厚度一致,避免了柱突出墙面的现象,因此提高了房屋空间的利用率。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。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,空间可得到充分利用,使用灵活方便的优点。
2、施工前的质量控制
2.1在异形柱施工前，组织相关人员认真审阅图纸并进行讨论，对设计图纸上要求的每一个细节内容都要切实搞清楚，要求现场指
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
钢筋混凝土异形柱结构的设计与应用摘要：传统意义上，框架结构的柱子截面为矩形或正方形。故名思议，异形柱框架结构的柱子截面非矩形，一般为减少对建筑使用空间的影响，将柱子截面设计成l型、t型或十字型。异形柱结构能够有效防止矩形结构柱过多的占用建筑空间或者室内的面积，其作用在于不但可以提升建筑美观，还能带来更大的方便性与多样性。本文就钢筋混凝土异形柱结构的设计与应用作出了具体探讨。 关键词：钢筋混凝土；异形柱；设计；结构；应用 abstract: the traditional sense, frame structure for the pillars of the rectangular or square cross section. the name incredible, aliens column frame structure of the pillars of the rectangular section, it is commonly used to reduce the influence of building space, the column section design into l, t or four-arm. special-shaped columns structure can effectively prevent the rectangular structure column of building space take up too much or indoor area, the role is to can not only improve building beautiful, still can bring great convenience and diversity. this paper special-shaped columns of reinforced concrete structure design and application has made specific discussion. keywords: reinforced concrete; special-shaped columns; design; structure; application
文献综述 钢筋混凝土框架结构 1.前言 随着经济的发展、科技进步、建筑要求的提升，钢筋混凝土结构在建筑行业得到了迅速发展。随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种难题日益增多，钢筋混凝土结构以其界面高度小自重轻，刚度大，承载能力强、延性好好等优点，被广泛应用于各国工程中，特别是桥梁结构、高层建筑及大跨度结构等领域，已取得了良好的经济效益和社会效益。而框架结构具有建筑平面布置灵活、自重轻等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求，因此，框架结构在结构设计中应用甚广。为了增强结构的抗震能力，框架结构在设计时应遵循以下原则：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”。 2.现行主要研究 2.1预应力装配框架结构 后浇整体节点与现浇节点具有相同的抗震能力;钢纤维混凝土对减少节点区箍筋用量有益,但对节点强度、延性和耗能的提高作用不明显。与现浇混凝土节点相比,预应力装配节点在大变形后强度和刚度的衰减及残余变形都小;节点恢复能力强;预制混凝土无粘结预应力拼接节点耗能较小,损伤、强度损失和残余变形也较小。装配节点力学性能受具体构造影响很大,过去进行的研究也较少,一般说,焊接节点整体性好,强度、耗能、延性等方面均可达到现浇节点水平;螺栓连接节点刚度弱,变形能力大,整体性较差。因此,这一类节点连接如应用于抗震区,需做专门抗震设计。 2.2地震破坏 钢筋混凝土在地震破坏过程中瞬态震动周期逐步延长，地震动的低频成分是加剧结构破坏的主要因素，峰值和持时也是非常重要的原因。瞬态振型的变化与结构的破坏部位直接相关。结构破坏过程中，瞬态振型参与系数变化不大。结构瞬态振动周期延长加剧时，结构的整体耗能能力增大，结构濒临倒塌时，基本失去耗能能力。结构破坏过程中，位移时程与破坏构件百分比的变化与地震的峰值的出现密切相关。破坏构件百分比是表征结构破坏与倒塌的指标。地震动的几个特征对结构破坏影响均很大。 2.3异性柱框架结构抗震性能
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；
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)
多层异形柱结构建筑做法标准 一、楼地面做法 ●地面做法 （一）面砖地面（用于单元入口至楼梯第一个踏步之间的地面） 1、素土夯实，压实系数大于等于0.9； 2、150厚3：7灰土夯实； 3、防潮措施：塑料布一道，纵横搭接100㎜，四周上翻60mm； 4、80厚C15砼垫层； 5、25厚1：2.5干硬性水泥砂浆结合层贴楼梯专用地面砖，做成后同建筑标高。 6、踢脚线做法：15厚1:3水泥砂浆打底，5厚1:1水泥砂浆贴150高面砖踢脚线。 （二）储藏室地面1（用于储藏室） 1、素土夯实，压实系数大于等于0.9； 2、150厚3：7灰土夯实； 3、防潮措施：塑料布一道，纵横缝搭接100mm，四周上翻60mm； 4、100厚C20砼，表面撒1：2干水泥砂，随撒随抹，三遍压光，做成后同建筑标高。 5、踢脚线做法：墙根部上翻150mm，做1：3水泥砂浆踢脚线，做成后踢脚线高150，凸出墙面8mm，上口线要平直，腻子找平，刷两遍棕红色地板漆。 （三）储藏室地面2（包括车库、设备间、除面砖地面外的公用部分地面） 1、素土夯实； 2、3：7灰土150厚； 3、防潮措施：塑料布一道，纵横缝搭接100mm，四周上翻60mm； 4、80厚细石砼C20，表面撒1：2干水泥砂，随打随抹，三遍压光，做成后同建筑标高。 5、踢脚线做法：储藏室2、设备间墙根部上翻150mm，做1：3水泥砂浆踢脚线，做成后踢脚线高150，凸出墙面8mm，上口线要平直，腻子找平，刷两遍棕红色地板漆；公用部分踢脚线为面砖踢脚线，做法：15厚1:3水泥砂浆打底，5厚1:1水泥砂浆贴150高面砖踢脚线。 ●楼面做法 （一）面砖楼梯楼面（用于室内公用楼梯踏步及休息平台） 1、现浇钢筋砼板； 2、刷素水泥浆一道； 3、25厚1：2.5干硬性水泥砂浆结合层贴楼梯专用地面砖，做成后同建筑标高。 4、踢脚线做法：15厚1:3水泥砂浆打底，5厚1:1水泥砂浆贴150高面砖踢脚线。 （二）抹灰楼梯楼面（用于室外楼梯） 1、现浇钢筋砼板； 2、刷素水泥浆一道； 3、20厚1：2.5水泥砂浆找平压光。 （三）辐射地板采暖水泥楼面 1、现浇钢筋砼板； 2、隔热层，厚度按节能设计； 3、55厚（一层为50厚）C20细石混凝土填充层，内加18#50×50分格钢丝网，表面撒1：2干水泥砂找平压光后扫毛；纵横两个方向均设界格缝，间距不大于4m；所有洞口处均设苯板界格缝。 （四）卫生间楼面 1、管根堵洞：板底支模，C20细石砼掺膨胀剂分两次堵实。通风道、管道井根部做60厚200高C20砼止水带，外侧与通风道、管道井外皮平齐。 2、50厚（平均厚度，降板40的卫生间厚度为70）C15细石砼垫层，向地漏处找坡1%，地漏
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
异形柱技术总结 去年年底做了一个异形柱结构的检测鉴定，虽然之前很少接触异形柱，但经过这个工程后，还是学到了不少有关异形柱方面的知识和技术。 一、异形柱的基本概念 现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、 不露梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。 我们先来了解异形柱的定义。《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ1 49—200 6)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 厚比不大于4的柱。规程中目前仅列入了L形、T形和十字形三种界面形式的异形柱，因为对此三种截面积累的工程经验较多。未列入的还有一字形，Z字形等。一形柱和Z形柱截面类似，即两个主轴方向抗弯能力相差甚大。目前，此两种类 型的柱尚未列入规程中，以后经过大量的试验研究后，应该也会经入规程的控制。下图为几种异形柱及其钢筋配置： 异形柱各肢肢长可能相等，也可能不等。我们在抗震设计时宜采用等肢异形柱，当不得不采用不等肢异形柱时，两肢的肢高比不宜超过 1.6，且肢后差不大于50mm（详见《规程》条文说明第6.1.4条）。柱截面肢高肢厚比是指异形柱柱肢 截面高度与厚度的比值，柱的肢高肢厚比不同时，柱的性能也会有不同的差异。 规程规定肢高肢厚比不大于4，试验表明，在此情况下，异形柱在偏心受压状态 下的应变基本符合平截面假定。 二、异形柱与矩形柱的限值对比 异形柱和矩形柱相比，在设计中差异时比较明显的，我们来看看这些差异： 1.当建筑物构形式相同且所处地域的抗震烈度相同时，异形柱的最大适用 高度要明显低于矩形柱的最大适用高度，详见下表： 矩形柱：
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
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 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，且肢厚相差不大于50㎜。工程设计中，由于使用功能要求，在门窗处布置异形柱，异形柱肢高在200㎜～500㎜之间，最不利时仅剩“一”字形柱，为了承重墙，布置受力框架梁垂直于“一”字形柱，我们知道“一”字形柱平面外刚度及承载力很小。当“一”字形柱与平面外方向梁连接时，会造成柱平面外弯矩。另外，梁的支座宽度一般仅为200㎜，无法满足抗震地区梁的受力钢筋锚入节点水平长度不应小于0.4laE,非抗震地区梁的受力钢筋锚入节点水平长度不应小于0.4la的要求。在地震及组合内力作用下，梁支座处柱纵向受力钢筋有可能在节点一侧受拉，另一侧受压，对于梁柱节点易引起纵向受力钢筋在节点核心区锚固破坏。 《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006以L型、T型、十字型截面为基础编制的。试验表明：“一”字形柱节点受剪承载力降低明显，不能保证节点组合体延性。异形柱框架节点受剪承载力比矩形柱框架节点受剪承载力略低。所以规程规定不允许采用“一”字形异形柱。如需要设置柱，将“一”字形柱改为矩形柱。 二、关于纵向受力钢筋的保护层厚度 《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006第6.1.6条规定了梁、柱纵向受力钢筋的保护层厚度。一般异形柱的厚度及梁的宽度仅为200㎜，国家标准图集
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
1.异型柱结构设计要点 7.1.一般规定 7.1.1.住宅设计中时，选择异型柱结构应慎重。有抗震设防要求的混凝土异形 柱结构应遵守建筑所在地的异形柱结构设计规程、规范和有关技术文件的规定。 7.1.2.现浇混凝土异形柱结构可采用框架结构和框架—剪力墙结构体系。 7.1.3.异形柱结构适用的房屋最大高度和层数应满足表7.1.3.所示的要求。 7.1.4.异形柱结构的抗震等级应按表7.1.5的规定。 50%； 否则，其框架部分抗震等级应按框架结构采用，最大适用高度可比框架结构适当增加。当高度未达到30米，可加少量短肢剪力墙以控制位移或者 在楼梯间设短肢墙来避免短柱，此时墙的抗震等级可按上表。但当短肢墙承担地震倾覆力矩50%以上时，短肢墙抗震等级应提高一级。 7.1.6.异形柱的肢高与肢厚之比不应大于4，也不宜小于2.5。肢厚不应小于 200mm，且不应小于层高的1/20。"一"字型柱肢厚不应小于240mm。异 型柱最小长细比为1/20。 7.1.7.异型柱结构应尽量上下柱对齐，不宜采用框架梁托柱；当因建筑需要梁 托柱时，托柱转换不应超过二次，同时还应采取必要的加强措施。 7.2.计算要点 7.2.1.异形柱结构应进行双向水平地震作用计算，当斜交异形柱结构交角大于 15°时，应分别计算各方向水平地震作用。
7.2.2.异形柱框架结构的基本自震周期应考虑非承重墙的影响，折减系数可取 0.6—0.7。 7.2.3.异形柱框架结构的内力及位移应按弹性方法计算，在竖向荷载作用下， 可考虑梁端塑性内力重分布。非抗震和抗震设计的异形柱梁柱节点均应进行受剪承载力验算。 7.2.4.异形柱配筋应按双偏压计算；”Z”形柱应按剪力墙输入计算程序计算； 在风荷载、多遇地震作用下，异形柱结构按弹性方法计算的楼层层间最大 位移△uc与层高Hj之比θc不宜超过表7.2.4中弹性层间位移角限值。 7.3.构造要求 7.3.1.异形柱的轴压比不应大于表7.3.1限值 7.3.2. 最小直径应符合表7.3.2的规定 7.3.3. 每侧钢筋的配筋率不应小于0.2%，建于Ⅳ类场地且高于30m的框架，表中数值宜增加0.1。
异形截面柱的建筑结构 L形、T形、十形，亦有采用Z形。L形截面柱多用于墙的转角部位，T形截面柱多用于纵横墙交接处. 柱肢宽度最适宜用与墙体相同的厚度，一般为200~250mm。 异形截面柱的受力特点及抗震性能与工程中常用的矩形截面柱有很多不同之处，现阶段对这方面理论分析和试验研究的资料不多，截面承载力计算还不能完全套用规范中的有关计算公式。 采用有异形截面柱的框架结构、框剪结构，其整体变形特征与普通矩形截面柱相接近。与相同截面积的矩形柱比较，异形截面柱的自身刚度大，因而在框架结构和框剪结构中采用异形截面柱后，结构的整体刚度增大，结构侧移减少；虽然结构的自振周期变短，水平地震作用加大，但结构的整体刚性好，抗震性能不会减低。 当梁宽与异形截面柱肢宽度相同时，楼盖的竖向荷载是从柱肢端部传至柱子上去的。对L形截面柱，其截面形心与柱肢中轴线不重合，柱子为双向偏心受压构件。当水平荷载作用时，水平力也是从框架梁传至柱肢中轴线上，使柱产生扭转力矩。当柱肢较长时（肢长与肢宽之比大于4），应按开口薄壁杆件分析其受力状态，在柱肢轴线不通过柱截面弯曲中心的情况下，由弯曲扭转力矩的作用，柱截面产生扇性剪应力及扇性垂直应力（翘曲应力），扇性剪应力通常很小，可以忽略不计；而扇性垂直应力则相对较大，需要考虑，若达到很大的数值时，按平截面假定去分析柱面应力可能会有一定的误差。因此，异形截面柱的截面应力要
比一般矩形截面柱复杂得多，若用精确方法计算，计算工作量十分大。采用有异形截面柱的高层住宅建筑，若层高为2.80~3.00m，则层间净高与柱肢长之比约为3，属短柱。这就使异形截面柱变形能力比矩形柱低，易产生脆性破坏，须从构造上采取加强措施。广东省建委批准试行的《钢筋混凝土异形柱设计规程》对异形截面柱的轴压比限值规定较严，按有关规范对普通矩形柱的规定限值减小0.05取用。对L形、T形截面柱的配筋构造也有一些规定，如：纵向受力钢筋：直径25mmd14mm，间距300mm；箍筋：最小直径8，最大间距200mm，有抗震设防要求时，在柱上下两端的规定范围加密区最大间距100mm。 考虑到梁柱节点处钢筋锚固构造，厚度为200mm的柱肢每排钢筋宜设置2根，便于施工浇捣混凝土。各层楼盖竖向荷载都通过梁作用于柱肢端部，使该部位局部压力较大，宜设置暗柱。 随着异形截面柱在工程实践中的使用，相关的结构计算理论将得到不断的积累和发展。近而异形截面柱结构会更好的服务于建筑设计。
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
一、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。
一形柱的概念定义 异形柱：指截面肢厚小于300mm的L、T、+形的截面柱。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。其形式与短墙肢相似，若肢较长就称短墙肢，很难划分两者的界线。称呼异议：大多数比矩形柱、圆形柱称异形柱如建设部第415号批准天津大学主编的《混凝土异形柱结构技术规程》行业标准JGJ149—2006，（自2006年8月1日起实施，）亦有称异型柱如上海市同济大学主编的《钢筋混凝土异型柱结构技术规程》地方规范。 二“一”、“Z”形柱未列入规程的原因 1、“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，它在双向剪力作用下性能也不好，由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。所以异形柱规程未将“一”形柱列入。 2、“Z”形柱在实际工程中，应用还是很多的，比如阳台转角。“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，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！ 3、“Z”形异形柱目前研究的不是很多，但在实际工程还是有用的。如果结构中只是个别柱为Z 形，可以采用加强构造的做法设计，应该问题不大。 三、异形柱应用的意义 随着国家行业标准《混凝土异形柱结构技术规程》颁布，砼异形柱结构将建筑美观、使用功能的灵活性与建筑结构合理的受力性能有机地结合起来，为用户提供了理想的居住环境，受到房地产开发商和广大用户的欢迎，由于其符合室内布置的要求，且与墙体（指填充墙）连接良好，在我国许多省市的住宅建筑已有广泛的实际应用，甚至在8度地震设防区得到一定程度的应用。 四、扁平柱的使用 在异形柱结构中使用扁平柱是可以的，建议最小厚度取250，梁纵筋用3级钢，直径不超过12。各项验算同普通框架柱，构造和轴压比建议控制更严格一些。因“一”形异形柱不提倡用，在某工程上缺了还不行，没办法可用扁平柱，其计算按矩形柱方法计算。
钢筋混凝土异形柱框轻结构模板施工工艺 近年来,随着框架结构住宅的不断增加,结构形式也不断变化,钢筋混凝土异形拄框轻结构体系是目前我国独创的一种新型住宅结构,该体系是采用轻质填充墙体的现浇钢筋混凝土异形柱(L、T、十字形截面柱)框架结构体系。其主要特点是采用异形柱及轻质填充墙,因为室内不出现柱楞角:又因墙体减薄,可增加住宅的使用面积。要达到上述要求模板施工是关键。我公司施工的秦皇岛金舍.鑫苑A1-7#楼工程,7栋楼均为钢筋混凝土异形柱框轻结构,模板施工采用了整体和分体两种方法。其中由第四项目部施工的A1#、3#、6#、7#楼支模采用柱、梁板分体支模;而由第=项目部施工的A-2#、4#、5#搂采用柱、梁板整体支模。通过本工程两种支模方法的对比,两种方法各有利弊,我们对异形柱框轻结构模板施工工艺进行了总结,以便为以后类似工程施工时借鉴。 1 、特点 1.1整体支模 1.1.1整体性好。梁板柱一体支模,梁柱间柱头无接缝,拆模后观感好。 1.1.2浇筑混凝土方便r每层混凝土梁、板、柱同时浇筑,省时、省工、省料。施工进度较快,工序组织简单。 1.1.3物资和人员投人量相对较多,对柱模板支撑和加固体系的要求较高，,容易形成柱梁混凝土成型后的位移扭曲等质量缺陷。 1.2分体支模. . ∷∵ 1.2.1物资和人员投人虽相对较少,工序分解后便于进行质量检查与纠正。有利于提南工程质旦量，但施工进度稍慢。 1.2.2各工序尤其是模板工程之间的衔接紧密,施工人员须在不同流水区段内多次穿插施工。 1.2.3在组织流水施工时对施工组织与管理的要求比较严格。 2 、适用范围 本工法适用于异形柱框架、异形柱框架-剪力墙结构体系的梁板、柱(墙)模板施工。 3 、工艺原理 根据异形柱框轻结构柱的断面小,平面刚度和稳定性差,柱与梁、墙体同宽等特点,和异形柱的形状(L、T、Z、十字形)做好柱加固筒模,按计箅好的间距配制好柱箍。再根据结构尺寸配制柱梁模板,待架体支拦搭设好后进行模板安装。 4 、工艺流程及操作要点 4.1模板制作工艺流程 热悉施工图纸→柱简模下料→柱筒模拼装制做→做柱模板片→打穿模镙杆眼(当柱断面尺寸超过600时设)→准备柱箍→梁帮模板制作。? 4,2模板施工工艺流程 模板支撑架体搭设→柱模安装→柱箍安装→柱模板校正、固定→柱模板检査→梁底模模板安装→梁侧模模板安装→楼板模板安装→梁板模板校正、检查→模内杂物清理→钢筋、混凝土施工→柱模板拆除→梁板模板拆除→逐层依此流程施工。 4.3操作要点∵l 4.3.1材料控制：新木模板进场j设专人对每一块模板进行检查,发现厚度不足、变形翘取、不平整的及时挑出,单码成垛,不合格产品不允许使用。确保模板质量。9 4.3.2模板制作前认真熟悉图纸,核对建筑、结构施工图,确保模板尺寸准确; 4.3.3根据异形柱的形状尺寸,制作加固筒模。筒模用断面60x100 短楞做内衬钉在15 厚木模板内侧成型,要求木筒模的满外尺寸必须与异形柱模板加固后形成矩形。根据异形柱的形