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
[赏析]谈钢筋混凝土框架柱的轴压比限值谈钢筋混凝土框架柱的轴压比限值 1、前言 轴压比是柱子受轴力设计值与混凝土部分抗压能力的比值 ,即N/fcbh。 试验研究和工程震害的实践表明 ,轴压比对钢筋混凝土框架柱的抗震性能影响很大,在钢筋硅框架柱延性的众多影响因素(纵向钢筋的配筋率、配箍率,钢材等级 ,柱子的截面形状, 混凝土的强度等级 ,轴压比及剪跨比)中,以轴压比、配箍率和剪跨比的影响最为显著。因此 ,现行的建筑抗震设计规范GB50011-2010 及混凝土结构设计规范GB50010-2002中,基于希望钢筋混凝土框架柱出现以受拉钢筋的屈服为先导的大偏心受压破坏的理论和部分试验研究结果而定出的,如表1。通过限制轴 压比 ,保证柱有足够的变形能力,使钢筋混凝土框架柱在地震作用下发生大变形时,相应于静力试验中低周反复荷载作用下剪力位移滞回曲线是不发散的,从而保证框架柱“坏而不倒” 。 表1柱轴压比限值 抗震等级一二三四 框架柱 0.65 0.75 0.85 0.9 高层,超高层建筑如雨后春笋般随着市场经济的发展和施工技术的不断提高, 的出现,由于层数的增加,使柱的轴向力加大 ,在设计钢筋混凝土框架结构和框剪结构时,经常会遇到柱的轴压比问题。按结构设计软件satwe进行高层结构抗震分析时,经常出现柱的断面由轴压比限值来确定,柱的配筋多为构造配筋,这是不合理的。容易造成柱的截面很大,这不仅减少了使用空间,更重要的是使柱的剪跨比减少,刚度增大,地震反应加大,容易引起柱的脆性破坏,对柱的抗震是非常不利的。
因此,在钢筋混凝土框架柱的抗震设计中,应综合考虑影响柱子延性的各项因素,不应顾此失彼。 2、影响框架柱延性的因素 2.1框架柱的剪跨比=Hn/2h。 试验结果表明剪跨比能大体反映出截面上弯曲正应力和剪切应力的比例关系, 是决定框架柱延性破坏还是脆性破坏的主导因素,钢筋混凝土框架柱剪跨比越大,延性越好。在一般配筋情况下,剪跨比大于2时框架柱在水平剪力下弯曲破坏,对抗震有利,剪跨比小于2时,形成短柱,在水平剪力下剪切破坏,由于剪切破坏主要是斜截面上的弯剪主拉应力引起的,受拉纵筋在破坏时有可能还没有进人屈服,压区混凝土存在较大的复合剪应力,加速混凝土的压溃,使柱子呈脆性破坏,对抗震不利。因此,规范对剪跨比小于2的短柱轴压比的限值比一般柱子的限值减少0.05。 2.2箍筋的形式和含量 提高柱体积配箍率来改善柱轴压比要求轴压比和配箍率及箍筋形式是影响框架柱延性的主要因素。随着轴压力的增大,构件的延性在下降。随着箍筋间距的减小,构件的延性在增加。在地震反复作用下柱端钢筋保护层往往首先碎落,这时如无足够的箍筋约束,纵筋就会向外膨出,柱端破坏。箍筋的存在对柱核心砼起到有效的约束,限制了横向变形,从而提高了砼的极限变形能力,起到了加强延性 的作用。对抗震结构,良好的延性使结构具有较大的塑性变形能力,同时又不丧失竖向承载力。在地震作用下结构构件通过弹塑性变形耗散能量,使结构不倒塌 , 2.3框架柱的截面形状 框架柱的截面形状,将直接影响柱截面界限破坏时钢筋和混凝土内应力应变分布,还将严重影响混凝土受压边缘的极限压应变试验值。已有分析表明,圆形截面柱子轴压比限值可达1.0以上。 2.4混凝土强度等级
怎样把梁柱配筋和轴压比调到最佳结构 新的建筑结构设计规范在结构可靠度、设计计算、配筋构造方面均有重大更新和补充，特别是对抗震及结构的整体性，规则性作出了更高的要求，使结构设计不可能一次完成。如何正确运用设计软件进行结构设计计算，以满足新规范的要求，是每个设计人员都非常关心的问题。以SATWE软件为例，进行结构设计计算步骤的讨论，对一个典型工程而言，使用结构软件进行结构计算分四步较为科学。 1．完成整体参数的正确设定计算开始以前，设计人员首先要根据新规范的具体规定和软件手册对参数意义的描述，以及工程的实际情况，对软件初始参数和特殊构件进行正确设置。但有几个参数是关系到整体计算结果的，必须首先确定其合理取值，才能保证后续计算结果的正确性。这些参数包括振型组合数、最大地震力作用方向和结构基本周期等，在计算前很难估计，需要经过试算才能得到。 (1)振型组合数是软件在做抗震计算时考虑振型的数量。该值取值太小不能正确反映模型应当考虑的振型数量，使计算结果失真；取值太大，不仅浪费时间，还可能使计算结果发生畸变。《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13-2条规定，抗震计算时，宜考虑平扭藕联计算结构的扭转效应，振型数不宜小于15，对多塔结构的振型数不应小于塔楼的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90％。一般而言，振型数的多少于结构层数及结构自由度有关，当结构层数较多或结构层刚度突变较大时，振型数应当取得多些，如有弹性节点、多塔楼、转换层等结构形式。振型组合数是否取值合理，可以看软件计算书中的x，y向的有效质量系数是否大于0.9。具体操作是，首先根据工程实际情况及设计经验预设一个振型数计算后考察有效质量系数是否大于0.9，若小于0.9，可逐步加大振型个数，直到x,y两个方向的有效质量系数都大于0.9为止。必须指出的是，结构的振型组合数并不是越大越好，其最大值不能超过结构得总自由度数。例如对采用刚性板假定得单塔结构，考虑扭转藕联作用时，其振型不得超过结构层数的3倍。如果选取的振型组合数已经增加到结构层数的3倍，其有效质量系数仍不能满足要求，也不能再增加振型数，而应认真分析原因，考虑结构方案是否合理。 （2）最大地震力作用方向是指地震沿着不同方向作用，结构地震反映的大小也各不相同，那么必然存在某各角度使得结构地震反应值最大的最不利地震作用方向。设计软件可以自动计算出最大地震力作用方向并在计算书中输出，设计人员如发祥该角度绝对值大于15度，应将该数值回填到软件的“水平力与整体坐标夹角”选项里并重新计算，以体现最不利地震作用方向的影响。 （3）结构基本周期是计算风荷载的重要指标。设计人员如果不能事先知道其准确值，可以保留软件的缺省值，待计算后从计算书中读取其值，填入软件的“结构基本周期”选项，重新计算即可。 上述的计算目的是将这些对全局有控制作用的整体参数先行计算出来，正确设置，否则其后的计算结果与实际差别很大。 2.确定整体结构的合理性整体结构的科学性和合理性是新规范特别强调内容。新规范用于控制结构整体性的主要指标主要有：周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比等。 （1）周期比是控制结构扭转效应的重要指标。它的目的是使抗侧力的构件的平
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
钢骨钢管混凝土柱轴压比限值的讨论 摘要提出界限破坏时钢骨-钢管混凝土组合柱轴压比和轴力比限值。 关键词钢管-钢骨混凝土组合柱;界限破坏;轴压比限值 轴压比是影响柱抗震性能和变形能力的重要指标之一。钢骨—钢管混凝土组合柱[1]是把钢管置入型钢混凝土中,使型钢、钢管、混凝土3种材料协同工作以抵抗各种外部效应的一种结构形式。其界限破坏的特征不明显,这是由于在组合柱中,钢骨、钢管腹板在柱界面高度上是连续的,破坏时钢管不可能全部同时屈服,试件并不能立即崩溃,而是逐渐降低其承载力。由于钢骨—钢管混凝土组合柱没有明显的界限破坏状态,且柱中钢管承担一定的轴力,所以钢骨—钢管混凝土组合柱的轴压比根据不同的理解有不同的计算方法。本文提出钢骨—钢管混凝土柱理论计算公式及轴压比限值的合理取值的建议。 1按钢筋混凝土柱轴压比限值的概念进行分析 文献[1]从界限破坏时的平衡条件出发,根据平截面假定,提出了供设计用的轴压比限值的计算公式: (1) 式中:为抗震等级影响系数,一、二和三级分别取0.8、0.9和1.0; ,为柱截面的宽和高;为考虑钢骨腹板的计算厚度,按文献中公式计算;为配钢管率。 2采用控制轴压力限值(即《型钢混凝土柱》[2]轴压比限值)的方法 型钢混凝土柱确定轴压比限值的方法和钢筋混凝土柱确定轴压比限值的方法不同在于考虑了钢骨含量对轴压比的影响。推导轴压比时,为推导公式方便,同样把外包钢骨转化为连续的钢板,利用平截面假定和外包钢的连续化。 轴压力限值的试验值 式中:为界限破坏时轴向压力试验值;为界限破坏时受压混凝土合力的试验值;为界限破坏时钢骨翼缘合力的试验值;为界限破坏时钢骨腹板合力的试验值;为界限破坏时钢管受力的试验值;,分别为混凝土轴心抗压强度试验值和钢管的抗压强度试验值;,分别为柱中混凝土部分和钢管部分的面积。 轴压力限值的设计值 轴压力限值的实用计算公式
一.用轴压比估算柱截面 1、估算公式：Ac>=Nc/(a*fc) 其中：a----轴压比（一级0.7、二级0.8、三级0.9，短柱减0.05） fc---砼轴心抗压强度设计值 Nc---估算柱轴力设计值 2、柱轴力设计值：Nc=1.25CβN 其中：N---竖向荷载作用下柱轴力标准值（已包含活载） β---水平力作用对柱轴力的放大系数 七度抗震：β=1.05、八度抗震：β=1.10 C---中柱C＝1、边柱C＝1.1、角柱C＝1.2 3、竖向荷载作用下柱轴力标准值：N=nAq 其中：n---柱承受楼层数 A---柱子从属面积 q---竖向荷载标准值（已包含活载） 框架结构：10~12（轻质砖）、12~14（机制砖） 框剪结构：12~14（轻质砖）、14~16（机制砖） 筒体、剪力墙结构：15~18 单位：KN/(M*M) 4、适用范围 轴压比控制小偏心受压或轴心受压柱的破坏，因此适用于高层建筑中的底部楼层柱截面的估算。 二.柱配筋 框架柱的配筋率一般都很低，电算结果往往是构造配筋即可。按柱的构造配筋率0.8%配筋，只相当于定额指标的1/2~1/3，有经验的设计人是不会采用的。因为受地震作用的框架柱，尤其是角柱和大开间、大进深的边柱，一般均处于双向偏心受压状态，而电算程序则是按两个方向分别为单向偏心受压的平面框架计算配筋，结果往往导致配筋不足。 笔者建议：框架柱配筋的调整可做以下几项： 1）应选择最不利的方向进行框架计算，也可两个方向均进行计算后比较各柱的配筋，取其教大值，并采用对称配筋。 2）调整柱单边钢筋的最小根数：柱宽<=450mm时3根，450<柱宽<=750mm时4根，750mm<柱<=900mm时5根。（注意：柱单边配筋率不小于0.2%） 3）将框架柱的配筋放大1.2~1.6倍。其中角柱放大大些（不小于1.4倍），边柱次之，中柱放小些（1.2倍） 4）由于多层框架时电算常不考虑温度应力和基础不均匀沉降问题，当多层框架水平尺寸和垂直尺寸较大以及地基软弱土层较厚或地基土层不均匀时，再适当放大一点框架柱的配筋也是可以理解的，具体放大多少，就要由设计人的经验决定 5）框架柱的箍筋形式应选菱形或井字形，以增强箍筋对混凝土的约束。柱箍筋直径宜增加2mm
一．框架结构是多次超静定结构,只有确定了构件截面尺寸后才能进行精确的分析计算。 框架柱截面怎么估算： 框架柱截面的高与宽一般可取（1/10~1/15）层高。并可按下列方法初步确定。 1。按轴压比要求 又轴压比初步确定框架柱截面尺寸时，可按下式计算： μN = N/Acfc 式中μN ----- 框架柱的轴压比 Ac -------框架柱的截面面积 f c--------柱混凝土抗压强度设计值 N---------柱轴向压力设计值 柱轴向压力设计值可初步按下式估算: N = γGqSnα1α2β 式中: γG -----竖向荷载分项系数 q---------每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=12~14KN/m2 S--------柱一层的荷载面积 n---------柱荷载楼层数 α1------考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震时α1=1.05,三~一级抗震时α1=1.05~1.15 α2------边角柱轴向力增大系数,边柱α2 =1.1,角柱α2 =1.2 β------柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8 框架柱轴压比μN 的限值宜满足下列规定: 抗震等级为一级时, 轴压比限值0.7 抗震等级为二级时, 轴压比限值0.8 抗震等级为三级时, 轴压比限值0.9 抗震等级为四级及非抗震时, 轴压比限值 1.0 Ⅳ类场地上较高的高层建筑框架柱,其轴压比限值应适当加严,柱净高与截面长边尺寸之比小于4时,其轴压比限值按上述相应数值减小0.05。 2。按柱截面最小尺寸 高层建筑框架柱的最小尺寸hc不宜小于400mm,柱截面宽度bc不宜小于350mm,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。 二．柱截面的确定，在高层的情况下，往往是由轴压比控制，而多层不见得是。层数越少，越可能不是轴压比控制。这是个概念问题，首先应当明确。对高层（或者层数较多的多层），在柱截面估算时，应当先明确几点：混凝土的强度等级、结构的抗震等级、轴压比限值。只有知道这几点，估算轴力才可能确定截面。柱轴力的估算，首先确定每层柱受荷的面积。此部分的面积，可简单的取柱左右（上下）两个跨度之和的一半进行计算。再根据结构型式及活荷载的情况，确定每层的自重。这个自重是个经验值，在各种手册上都有相关的介绍。一般是框架结构14~16KN/m^2，剪力墙结构15~18KN/m^2。值得提醒的是，这里的自重是标准值，而在算柱轴压比时应当采用设计值。最后，对每层的受荷载面积累加并乘以结构的自重，可算出柱轴力，柱轴力除以轴压比限值可得出柱截面面积。 以上情况，仅是对柱截面的估算。最后应当整体的计算结果进行调整。 框架柱截面的估算 1、估算公式：Ac>=Nc/(a*fc) 其中：a----轴压比（一级0.7、二级0.8、三级0.9，短柱减0.05） fc---砼轴心抗压强度设计值
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)
考虑P-△效应，和按混凝土规范B.0.4条考虑柱二阶效应 老规范里二阶效应见下表： PKPM2010SATWE“设计信息”增加了“按混凝土规范B.0.4条考虑柱二阶效应”的选项“按混凝土规范B04考虑二阶效应”是计算排架结构用的，其他结构体系一般不用它。 Pkpm新增功能解释里： PKPM2010SATWE里P-?是重力二阶效应，是针对整个结构而言的，而“按混凝土规范B.0.4考虑二阶效应”是轴压力二阶效应，即p-δ效应（考虑侧移），是针对构件的，二者是有很大区别的。 p-δ效应包括轴压力二阶效应（考虑侧移）和偏心受压二阶效应（考虑挠曲杆件）。 老规范20027.3.10条文说明里讲正文里的偏心受压柱公式只对界限长细比l0/b不大于30的有效。l0/b >30时，因控制截面的应变值减小，钢筋和混凝土达不到各自的强度设计值，属于细长柱，破坏时接近于弹性失稳。PKPM还是按正文公式计算，ETABS不给算（但给了l0/b 大于 30的提示）。目前只有CRSC软件能算（按模型柱法，见建筑结构2010年3期
王依群等的文章）。 将不考虑二阶效应的界限条件调整为l0/b（l0/d）≤5.0，广义的界限条件取l0/i≤17.5.当满足这个条件时构件截面中由二阶效应引起的附加弯矩平均不会超过截面一阶弯矩的5%。 混凝土柱界限长细比计算 由欧拉公式得： 计算实例 工业厂房钢筋混凝土柱的长细比控制问题 在钢筋混凝土框架结构中，柱子是重要的竖向受力构件，而柱子的截面及配筋主要又是受轴压比及长细比控制，为了满足强柱弱梁，保证大震作用下梁的破坏先于柱子的破坏，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。 根据经验一般框架柱的轴压比控制在0.7比较经济合理，而柱子的长细比 根据《混凝土结构设计原理》方形柱的长细比常取l0/b<30，l0/h<25。此处l0为柱的计算长度，b为矩形截面的短边长，h为长边边长。 但是对于工业建筑，往往开间进深还有层高都很大，再加上动荷载的作用，故 柱子的长细比还应该控制得再小一些，一般取l0/h=15左右， 单跨无吊车 l0/h<18 多跨无吊车 l0/h<20 有吊车Q<10t l0/h<14 有吊车Q=15~20t l0/h<11~12 有吊车Q=15~20t l0/h<9~10
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：
二级框架柱构造要求 一、截面尺寸 1、柱截面尺寸宜符合下列要求：（《高规》第6.4.1条） （1）、矩形截面柱的边长，抗震设计时不宜小于300mm；圆柱截面直径不宜小于350mm； （2）、柱剪跨比宜大于2 （3）、柱截面高宽比不宜大于3。 2、框支柱截面宽度，抗震设计时不应小于450mm；柱截面高度，抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/12。（《高规》第10.2.12条） 二、材料 1、框支柱混凝土的强度等级不应低于C30。（《抗规》第3.9.2条《高规》第10.1.6条） 2、二级框架柱中的纵向钢筋采用普通钢筋时，应符合下列要求: （《抗规》第3.9.2条） （1）、钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25； （2）、钢筋的屈服强度实测值与钢筋的强度标准值的比值不应大于1.30。 3、现浇钢筋混凝土框架柱纵向受力钢筋的连接方法，应符合下列规定：（《高规》第6..5.1条） （1）、二级抗震等级的框架柱纵向受力钢筋，宜采用机械连接接头，也可采用绑扎搭接或焊接接头。 （2）、框支柱纵向受力钢筋，宜采用机械连接接头。 （3）、当接头位置无法避开柱端箍筋加密区时，宜采用机械连接接头，且钢筋接头面积百分率不应超过50％。 （4）、受拉钢筋直径大于28mm、受压钢筋直径大于32mm时，不宜采用绑扎搭接接头。 （5）、位于同一连接区段内的受拉钢筋接头面积百分率不宜超过50％。 三、轴压比 1、抗震设计时，钢筋混凝土柱轴压比应符合下列要求：（《高规》第6.4.2条） （1）、轴压比指柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。 （2）、一般框架柱轴压比不宜超过以下值：0.80（框架结构）、0.85（板柱-剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构）。 （3）、部分框支剪力墙结构中的框支柱轴压比不宜超过0.70。
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
柱轴压比限值 所属分类：数据/知识/短文-> 结构设计知识库-> 基础知识 点击:747 抗震等级 结构类型 一二三四框架结构0.65 0.75 0.85 板柱-剪力墙、框架-剪力墙、 0.75 0.85 0.90 0.95 框架-核心筒、筒中筒结构 部分框支剪力墙结构0.60 0.70 注： 1 轴压比指柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设 计值乘积的比值。 2 表内数值适用于混凝土强度等级不高于C60的柱。当混凝土强度等级为C65~C70时，轴压比限值应比表中数值降低0.05；当混凝土强度等级为C75~C80时，轴压比限值应比表中 数值降低0.10。 3 表内数值适用于剪跨比大于2的柱。剪跨比不大于2但不小于1.5的柱，其轴压比限值应比表中数值减小0.05；剪跨比小于1.5的柱，其轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。 4 当沿柱全高采用井字复合箍，箍筋间距不大于100mm、肢距不大于200mm、直径不小于12mm，或当沿柱全高采用复合螺旋箍，箍筋螺距不大于100mm、肢距不大于200mm、直径不小于12mm，或当沿柱全高采用连续复合螺旋箍，且螺距不大于80mm、肢距不大于200mm、直径不小于10mm时，轴压比限值可增加0.10。 5 当柱截面中部设置由附加纵向钢筋形成的芯柱，且附加纵向钢筋的截面面积不小于柱截面
面积的0.8%时，柱轴压比限值可增加0.05。当本项措施与注4的措施共同采用时，柱轴压比限值可比表中数值增加0.15，但箍筋的配箍特征值仍可按轴压比增加0.10的要求确定。 6 柱轴压比不应大于1.05。
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。
谈钢筋混凝土框架柱的轴压比限值 1、前言 轴压比是柱子受轴力设计值与混凝土部分抗压能力的比值,即N/fcbh。 试验研究和工程震害的实践表明,轴压比对钢筋混凝土框架柱的抗震性能影响很大,在钢筋硅框架柱延性的众多影响因素（纵向钢筋的配筋率、配箍率,钢材等级,柱子的截面形状, 混凝土的强度等级,轴压比及剪跨比）中,以轴压比、配箍率和剪跨比的影响最为显著。因此,现行的建筑抗震设计规范GB50011-2010 及混凝土结构设计规范GB50010-2002中,基于希望钢筋混凝土框架柱出现以受拉钢筋的屈服为先导的大偏心受压破坏的理论和部分试验研究结果而定出的,如表1。通过限制轴压比,保证柱有足够的变形能力,使钢筋混凝土框架柱在地震作用下发生大变形时,相应于静力试验中低周反复荷载作用下剪力位移滞回曲线是不发散的,从而保证框架柱“坏而不倒”。 随着市场经济的发展和施工技术的不断提高,高层,超高层建筑如雨后春笋般的出现,由于层数的增加,使柱的轴向力加大,在设计钢筋混凝土框架结构和框剪结构时,经常会遇到柱的轴压比问题。按结构设计软件satwe进行高层结构抗震分析时,经常出现柱的断面由轴压比限值来确定,柱的配筋多为构造配筋,这是不合理的。容易造成柱的截面很大,这不仅减少了使用空间,更重要的是使柱的剪跨比减少,刚度增大,地震反应加大,容易引起柱的脆性破坏,对柱的抗震是非常不利的。 因此,在钢筋混凝土框架柱的抗震设计中,应综合考虑影响柱子延性的各项因素,不应顾此失彼。 2、影响框架柱延性的因素 2.1框架柱的剪跨比=Hn/2h。 试验结果表明剪跨比能大体反映出截面上弯曲正应力和剪切应力的比例关系,是决定框架柱延性破坏还是脆性破坏的主导因素,钢筋混凝土框架柱剪跨比越大,延性越好。在一般配筋情况下,剪跨比大于2时框架柱在水平剪力下弯曲破坏,对抗震有利,剪跨比小于2时,形成短柱,在水平剪力下剪切破坏,由于剪切破坏主要是斜截面上的弯剪主拉应力引起的,受拉纵筋在破坏时有可能还没有进人屈服,压区混凝土存在较大的复合剪应力,加速混凝土的压溃,使柱子呈脆性破坏,对抗震不利。因此,规范对剪跨比小于2的短柱轴压比的限值比一般柱子的限值减少0.05。 2.2箍筋的形式和含量 提高柱体积配箍率来改善柱轴压比要求轴压比和配箍率及箍筋形式是影响框架柱延性的主要因素。随着轴压力的增大,构件的延性在下降。随着箍筋间距的减小,构件的延性在增加。在地震反复作用下柱端钢筋保护层往往首先碎落,这时如无足够的箍筋约束,纵筋就会向外膨出,柱端破坏。箍筋的存在对柱核心砼起到有效的约束,限制了横向变形,从而提高了砼的极限变形能力,起到了加强延性的作用。对抗震结构,良好的延性使结构具有较大的塑性变形能力,同时又不丧失竖
二级框架柱构造要求
二级框架柱构造要求 一、截面尺寸 1、柱截面尺寸宜符合下列要求：（《高规》第6.4.1条） （1）、矩形截面柱的边长，抗震设计时不宜小于300mm；圆柱截面直径不宜小于350mm； （2）、柱剪跨比宜大于2 （3）、柱截面高宽比不宜大于3。 2、框支柱截面宽度，抗震设计时不应小于450mm；柱截面高度，抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/12。（《高规》第10.2.12条） 二、材料 1、框支柱混凝土的强度等级不应低于C30。（《抗规》第3.9.2条《高规》第10.1.6条） 2、二级框架柱中的纵向钢筋采用普通钢筋时，应符合下列要求: （《抗规》第3.9.2条） （1）、钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25； （2）、钢筋的屈服强度实测值与钢筋的强度标准值的比值不应大于1.30。 3、现浇钢筋混凝土框架柱纵向受力钢筋的连接方法，应符合下列规定：（《高规》第6..5.1条） （1）、二级抗震等级的框架柱纵向受力钢筋，宜采用机械连接接头，也可采用绑扎搭接或焊接接头。 （2）、框支柱纵向受力钢筋，宜采用机械连接接头。
（3）、当接头位置无法避开柱端箍筋加密区时，宜采用机械连接接头，且钢筋接头面积百分率不应超过50％。 （4）、受拉钢筋直径大于28mm、受压钢筋直径大于32mm时，不宜采用绑扎搭接接头。 （5）、位于同一连接区段内的受拉钢筋接头面积百分率不宜超过50％。 三、轴压比 1、抗震设计时，钢筋混凝土柱轴压比应符合下列要求：（《高规》第6.4.2条） （1）、轴压比指柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。 （2）、一般框架柱轴压比不宜超过以下值：0.80（框架结构）、0.85（板柱-剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构）。 （3）、部分框支剪力墙结构中的框支柱轴压比不宜超过0.70。 （4）、抗震设计的框架-剪力墙结构，在基本振型地震作用下，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，其框架部分的抗震等级 应按框架结构采用，柱轴压比限值宜按框架结构的规定采用。（《高规》 第8.1.3条） （5）、以上数值适用于混凝土强度等级不高于C60的柱。当混凝土强度等级为C65～C70时，轴压比限值应比表中数值降低0.05；当混凝土强度等级为 C75～C80时，轴压比限值应比表中数值凝土降低0.10。
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。