关于异形柱框架结构设计几点体会的分析
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异形柱框架结构设计分析摘要:异型柱框架结构体系在一定程度上满足了上述要求,它博采了框架及剪力墙结构体系的优点,它将是今后住宅结构体系的发展方向之一。
关键词:异型柱; 框架结构; 设计Abstract: different column frame structure system in a certain degree meets the above requirements, the framework and steal it shear wall structure the advantages of the system, it will be the future housing structure of the system in one of the development direction.Keywords: alien column; Frame structure; design近年来,随着我国住宅产业的迅速发展以及人们对住宅建筑使用要求的不断提高,普通的矩形框架柱给室内装饰和家具布置带来极大的不便。
异形柱框架结构很好地解决了这个问题。
该结构体系既吸收了传统框架及剪力墙结构体系的长处,同时也具有其自身的优点:(1)柱肢厚通常采用200~250mm,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。
(2)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,因此综合考虑,其总体经济效益较好。
随着异形柱的各种力学性能研究日趋成熟,其应用也越来越广泛。
该结构形式一般指同层内异形柱数量超过柱总数量10%的框架结构,适用抗震设防烈度为6 度或7 度的地区。
1. 异形柱的定义及受力特点异形柱是指柱截面区别于常用的矩形柱,而采用多个小墙肢的组合截面柱子,是由剪力墙演变而来的。
柱肢截面中各肢的肢高与肢厚比不大于4,常用的有L 形、T 形和十字形,也有的采用Z 形。
异形柱设计小结摘要:异形柱指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2~4,截面肢厚小于300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。
本文介绍了异形柱的设计。
关键词:异形柱;结构设计;截面肢厚一、异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。
二、“z”形柱未列入规程的原因1、“z”形柱在实际工程中,应用还是很多的,“z”形截面柱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!2、“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。
四、异形柱限制砼强度等级≥c25和≤c50原因由于异形柱截面尺寸薄,砼强度等级小于c25的话可能达不到其与钢筋之间保证粘结的要求;而c50以上的砼因脆性较大,不适合用于截面较小的构件,故规程未列入。
五、底层减柱的限制1、落地的框架柱应连续贯通房屋全高;不落地的框架柱应连续贯通转换层以上的所有楼层。
底部抽柱数不宜超过转换层相邻上部楼层框架柱总数的30%。
转换层下部结构的框架柱不应采用异形柱;底部抽柱带转换层的异形柱结构可用于非抗震设计和6度、7度(0.10g)抗震设计的房屋建筑;2、不落地的框架柱应直接落在转换层主结构上。
浅议如何对异形柱框架进行结构设计摘要:本文笔者结合多年的设计实践经验,针对钢筋混凝土异形柱框架结构设计及其一些要点进行了分析探讨。
关键词:异形柱框架结构设计计算分析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。
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%。
与消耗耕地的粘土砖混结构体系相比,异形柱框架结构体系优势明显,是砌体结构较好的替代品,因此具有很好的推广价值和广阔的市场前景。
但是,在结构设计中,目前现行国家规范或规程中尚未给出异形柱框架结构设计的专门条款,供设计人员参考的资料也很有限。
笔者在对省《钢筋混凝土异形柱框架结构技术规程》(以下称作《规程》)的理解基础上,参考有关文献,结合工程实践,进行归纳总结,提出建议。
2、异形柱框架结构体系布置2.1 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。
异形柱框架结构设计要点分析摘要:异形柱具有良好的承载、抗震、变形能力,在工程中应用较为广泛。
笔者介绍了异形柱结构的概念、力学性能,总结出异形柱框架结构设计的常见问题及设计要点,对于同行具有一定的参考价值。
关键词:异形柱、异形柱框架结构、结构设计1异形柱结构异形柱是指在满足结构刚度和承载力等要求的前提下,根据建筑使用功能、建筑设计布置的要求而采取不同几何形状截面的柱。
异形柱框架结构是指全部或部分柱截面为L 形、T 形、十字形(以L 形柱作角柱,T 形柱作边柱,十字形柱作中柱),截面高与肢厚之比小于或等于 4 的框架结构(见图1)。
2异形柱具有的性能2.1 承载能力异形柱是由多肢构成的,柱肢截面高度与其宽度之比在2.5~4 范围,墙肢平面内向刚度不同于外向刚度,两者相差较大,刚度也不同,因此,各向的承载能力也不相同。
2.2 抗震能力异形柱框架结构的抗震等级,应根据建筑的结构类型、高度和地区的抗震设防烈度进行选择,而且要达计算要求及设计构造标准,设计规定:(1)三级抗震:抗震设防烈度为7 度且建筑高度<22 m;(2)二级抗震:①抗震设防烈度为7 度且建筑高度≥22 m;②抗震设防烈度为8 度且建筑高度≤25 m。
一般来说,异形柱框架结构只适用的地区:抗震设防烈度≤7 度,建筑高度<35 m。
2.3 变形能力大多数建筑层高为 2.8~3.1 m,异形柱肢厚约为0.2 m,一般为了确保足够的承载力,异形柱肢长不能太小,否则会出现太小的柱剪跨比值,造成短柱现象,出现剪切变形,降低了构件的变形能力。
假如异形柱的轴压比较小,但当柱壁构件太薄时,截面曲率就会较小,也会导致异形柱出现弯曲变形性,降低了异形柱的延性。
3异形柱框架结构设计的常见问题3.1 结构计算方面(1)进行柱的配筋计算时,单偏压、双偏压计算均适用于一般框架结构,但单偏压计算不适用于异形柱结构,因此,只能选用双偏压计算。
(2)两个主轴方向除了计算水平地震作用,还要验算抗震验算,此外,7 度与8 度还要验算与主轴成45°方向。
探讨异形柱框架结构的设计随着建筑行业的发展,各种新颖的建筑结构形式不断出现,各种框架结构也在不断地演变。
其中,异形柱框架结构被广泛地应用于建筑中,并且在实际工程中取得了很好的效果。
下面,我们将从设计的角度来探讨异形柱框架结构的设计。
1. 异形柱的设计异形柱一般由矩形、梯形、T形、L形等几何形状构成,其设计包括截面尺寸、支撑顶点的位置、柱的截面形状等方面。
异形柱的设计要考虑到其受力性能,确保其在受到荷载时能够充分发挥其承载能力。
同时,还需考虑其构件的制作和安装要求,保证其在实际应用中的可行性。
2. 框架结构的设计框架结构是由柱、梁、支撑体系等构成,它是建筑中应用最为广泛的结构形式之一。
对于异形柱框架结构的设计,往往需要考虑柱与梁的相交方式、承载结构的力学性质、整体稳定性等方面。
同时,还要考虑到结构的运作效率,确保其能够满足设计的要求,同时保证结构的经济性。
3. 钢结构的优势异形柱框架结构一般采用钢材构建,相较于传统的混凝土结构,钢结构具有自重较小、抗震性好、施工方便、构件连接可预制等优点。
此外,钢结构还具有可拆装性、可循环使用性等特点,符合现代保护环境的理念,更加适应现代建筑的发展。
4. 异形柱框架结构的设计特点我们可以发现,异形柱框架结构在设计和建造中都有其独特的特点。
首先,异形柱的结构形态多样,这需要在设计时充分考虑其受力性能;其次,异形柱的构造复杂,施工难度较大;最后,异形柱框架结构的设计需要深入研究结构的应力特性和变形特征。
综上所述,异形柱框架结构是一种非常实用的结构形式,在设计过程中应充分考虑到其多要素特点,确保在实际应用中具有较好的稳定性和经济性。
由于是钢结构,施工方便,建造速度快,非常符合现代建筑的发展趋势,相信它的应用将会越来越广泛。
浅析住宅建筑异形柱框架结构设计一、前言异形柱框架结构设计在解决住宅建筑问题中起到了很大的作用,只有在工程中加强住宅建筑异形柱框架结构设计,分析其出现的问题并制定解决措施,对住宅建筑异形柱框架结构设计的现状和发展趋势进行分析,才能够使框架结构设计的作用得到更大的发挥。
二、异型框架柱的优点当梁和柱的连接为铰接时称为铰接框架(排架),梁和柱的连接为刚接时称为刚接框架。
现浇的钢筋砼框架一般都是刚接结构,习惯上称为框架结构。
梁和柱是框架结构的主要受力构件,竖向力由楼板传给梁再传给柱,水平力是由楼板直接传给柱。
梁对柱起着约束作用,使柱在竖向力作用下不致失稳,在水平力作用下不致产生较大的侧移。
因此在布置框架结构方案时,有两个基本要求:其一,约束性。
在框架结构柱的接点处正交方向应有约束,也就是在相互垂直的方向上应有梁与之相连,以保证柱在竖向的稳定性。
其二,连续性要求。
保证框架柱在竖向的连续性,以及楼板在水平力方向的连续性。
柱本身的平面布置极为灵活,在异形柱结构中的围护墙体,都是使用的非承重轻质个墙体,从某种程序上来说,是允许进行随意穿洞操作的,在有需要的情况下甚至可以拆除重砌。
其结构本身所呈现出的限制性较少,能够最大限度的满足业主对于大空间建筑的需求。
异性框架结构所的质量要远比矩形框架结构质量药效,因此其自身所具有的抗震性能也式极强的。
相同面积之下的异形柱抗弯性、刚性,要远远大于矩形柱,同时异形结构梁本身的净跨度也较小,在梁本身的线条刚度得到提升之后,结构的整体性也就得到了较大的强化,如此以来,也就促使结构本身的抗震性能随着抗侧刚度的提升而得到强化。
在异形框架柱之中的配筋,可以依据要求的不同来进行湿度的降低,这主要是由于大量的试验数据证明了,箍筋本身的抗剪强度在框架结构之中实际上并没有切实有效的起到作用,板箍筋自身的最大应力作用在结构的核心区域仅仅只是为箍筋的屈服强度提到了提升35%作用的作用。
异形柱结构则可以完全依据需求的不同,来选择不同的建筑材料填充到其中,如此以来,便能够促使的资中最大限度的降低,减少各个方面所产生的造价费用。
(异形柱)设计总结一、计算前准备工作1. 确定异形柱(短肢剪力墙)尺寸《江异》6.1.2条:“异型柱截面各肢肢高于肢宽之比不应大于4,不宜小于2.5,不应小于2。
肢宽不宜小于200mm,不应小于180mm。
一字形异型柱的肢宽不得小于300mm。
对于角柱:6度区H≤6层时,肢高不宜小于500mm;6度区H>6层以上及7度区肢高不宜小于600mm”。
在拿到建筑条件图后,根据建筑平面布置柱网。
角柱单肢的高宽比取3;中柱的单肢的高宽比取2.5~3。
布置剪力墙时,若垂直于墙长方向有框架梁连接时,应与建筑协商,尽量争取在此方向设一小段墙肢(不小于1倍的墙厚)。
2. 确定框架梁尺寸《江异》6.1.3条:框架梁截面高度可取(1/12~1/18)Ln,(Ln为梁的计算跨度,即异型柱翼缘中心轴线之间的距离),且梁高不宜小于350mm。
主梁截面宽度不宜小于200mm及柱肢宽度。
3. 确定楼(屋)面板厚度《上异》3.2.5条:现浇钢筋混凝土异形柱结构的顶层楼板厚度不宜小于130mm;地下室顶板厚度不宜小于180mm;一般楼层现浇楼板的厚度不宜小于110mm,且不应小于100mm。
屋面板厚取130mm;一般楼板取110mm。
对于跨度大于3.3m楼板,板厚按1/30(单块板)及1/35(连续板)取用。
转换层的板厚由专业负责人统一确定后取用。
4. 统一计算原则在着手计算前,应对计算软件(SATWE或TAT)的参数取值进行统一。
此外,对于结构信息(抗震等级、场地类别、砼等级)、结构布置原则、荷载取值原则及计算步骤也应进行统一。
在同一项目的同一类型的结构中,应对上述要点做到统一。
二、计算中的要点1. 计算软件根据《江异》4.2.2条,异形柱框架结构的计算优选TAT软件,也可采用SATWE软件。
使用TAT软件,梁、柱的计算配筋会比SATWE稍大。
2. 异形柱的输入在PM中,异形柱可选择“十”字形的模型输入,可以适应“L”“T”及“十”等形状的要求。
浅谈异形柱框架结构设计1、异形柱框架结构的定义所谓异形柱框架结构即是由異形(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。
《规程》中目前仅列入T型、L型、十字型三种截面形式的异形柱,因此对此三种截面形式在实际工程中应用较多,积累的实验研究、理论研究及工程实际经验较多。
而对其他形状截面的柱,由于目前缺乏充分的研究成果而未列入,为适应异形柱结构发展的需要,有待今后进一步研究充实。
2、异形柱框架结构概述2.1异型框架柱的优点(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%。
与消耗耕地的粘土砖混结构体系相比,异形柱框架结构体系优势明显,是砌体结构较好的替代品,因此具有很好的推广价值和广阔的市场前景。
(5)隔声、隔热效果优于砌体结构,改善了建筑物的物理特性。
2.2异形柱框架结构的应用前景随着人们审美水平的日益提升,对于建筑设计方面也提出了更高层次的要求,因此为了适应新时期建筑领域多元化发展需要,异形柱框架结构应运而生,这种新型建筑结构具备明显的经济节能性。
由于异形柱框架结构自身具备了较强的受力能力,能够有效提高室内空间利用率,还可以通过与剪力墙结构混合应用,形成互补的关系,组成相对完整的综合建筑结构。
目前,异形柱框架结构已经成为了建筑业未来主要的发展趋势。
3、异型柱框架的结构设计3.1结构的布置异形框架结构在进行布置的过程中,其异形柱的所设置的隔墙交叉点,必须要充分的满足要求。
建筑框架结构异形柱设计论析一、框架结构中的异形柱概述异形柱的全称,是异形截面柱,“异形”指的是柱体截面的几何形状而非常见的矩形,大多是较为复杂的几何图形。
异形柱框架结构是介于短肢剪力墙与矩形框架之间的一种结构体系。
其肢高与肢厚之比愈小愈接近框架结构的受力特征。
普通钢筋混凝土框架柱的截面通常是方形、矩形或者圆形,而异形柱截面通常是L形、T形、+形。
异形柱的设计需要满足建筑整体结构刚度和承载力的要求,然后根据建筑的功能和设计方案,决定采取何种几何形状的异形截面柱。
二、异形柱框架体系的特点(一)布置灵活由于异形柱建筑的墙壁往往只起到一个围护的作用,不承受重量,可以采用轻质的墙壁,受到的建筑整体的限制非常少,这样产生的结果就是让房间的布置非常灵活,可以在很大程度上满足业主对于大空间的房屋建筑的要求。
(二)质量轻刚度高异形柱框架体系和矩形框架进行对比,可以发现异形柱框架体系的抗震性明显高,因为异形柱框架体系的质量相对较轻,而刚度很高,这是其抗震性高的主要原因,受到人们的亲睐。
目前人們对于房屋安全性的要求越来越高,异形柱框架体系结构的建筑由于其较高的安全性,成了吸引人们目光一个关键因素。
(三)性价比高异形柱虽然增加了一定程度的施工难度,但是也有其自身的优势,扩大了使用面积、减少了基础费用、性价比是比较高的,总体经济效益也很可观。
异形柱框架结构体系通过长久的应用和改进,现在已经非常成熟,可以满足人们的众多需求,包括安全性、美感等,室内可以不凸出梁柱,使用起来方便而且美观,而且可以增加房间的使用面积。
有相关数据显示,异形柱结构体系的建筑结构比砖混结构可以增加约8%到10%的使用面积,且兼有砖混结构的优点,有效解决了砖混房屋超高的技术问题。
与消耗耕地的黏土砖混结构体系相比,异形柱框架结构体系优势明显。
这也是人们选择异形柱框架体系的一个重要原因。
所以异形柱框架结构建筑在实际的建筑中使用是非常普遍的,我国的异形柱框架结构建筑更是遍地都是,这方面的建筑理论知识也已经非常成熟,相关的设计人才和施工人员也非常充足,能够满足大面积和大规模建筑的需要。
关于异形柱框架结构设计中几个问题的思考摘要:为了适应建筑物平面的灵活布置需求,异形柱框架结构作为一种良好的结构形式广泛的应用在各种建筑结构中。
其在目前的建筑工程项目中以承载力强、布置灵活方便等优势受到人们的广泛关注。
本文主要从异形柱框架结构的自身受力特点着手分析,结合过去经验提出了异形柱结构在目前住宅工程设计中常见的问题,并提出需要注意要点措施与预防处理方法。
关键词:异型柱框架结构设计方法一、概述新世纪,国民经济的发展促使我国住宅产业蓬勃发展,与此同时人们生活水平的提高对于住宅建筑提出了新的使用要求。
基于这种社会现状,传统的普通矩形框架柱由于对室内装饰和家具布置有着极大的影响而成为人们研究与探索的重点。
在目前的工程项目中,如何合理的利用建筑物的室内面积,这对于住宅工程结构设计而言是一项新的要求、新理念。
异形柱框架结构的应用在一定程度上满足了人们对室内空间要求,也符合住户对室内装饰与家具陈列要求,因而受到人们的广泛关注。
就异形柱框架结构受力角度去分析来说,异形柱框架结构是一种博采了框架结构与剪力墙结构体系的共同优势,在平面布置中又类似于框架结构,使得柱的截面形式不拘泥于矩形,可以将柱截面设置成为各种复杂的结构形式,同时由于其在使用的时候混凝土材料应用少而刚度大,更是可以和其他的填充墙体相互配合使用,这就促使其在目前的建筑结构中受到人们的重视与关注。
二、异型柱概念与受力特点1、异形柱概念异形柱是随着人们对住宅、特别是高层和多层住宅平面与空间结构要求而出现的一种新的结构形式。
在近年来社会发展中,随着人们生活水平的提高,无论是物质生活还是精神生活都提出了新要求,这就使得普通框架结构由于对空间的严格限制而无法满足人们新颖、个性的建筑空间要求。
基于这种社会现状,人们迫切需求一种能够满足人们个性、新颖的空间要求的建筑结构形式的出现。
这就促使了一种新的结构形式——异形柱框架结构的产生与应用。
这种结构的出现是在承受建筑物相关荷载的同时满足居民的建筑空间要求,使得建筑空间逐步趋于多样化、个性化发展。
混凝土异形柱框架结构设计浅析1 混凝土异形柱框架结构的定义及受力特点异形柱是指柱截面的几何形状与常用普通的矩形截面相异的柱,进而在满足结构刚度和承载力等要求的前提下,根据建筑设计要求而采取不同几何形状截面的柱,如:T、L、十字形等形状截面的柱,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
混凝土异形柱框架结构:是以异形柱代替一般框架柱,和梁刚性连接组成的承受竖向和水平作用的结构。
异型柱结构与普通框架结构相比,有如下受力方面的特点:根据建筑上的需要,异型柱在房间的分隔墙交点处灵活布置,平面刚度疏散均匀,经常会有梁纵、横不贯通,结构较难简化为平面结构计算;立面刚度分布较均匀,异型柱与轻质砌体填充墙在弹性阶段共同工作性能良好;柱采用T形、L形、十字形等截面形式,肢宽厚比在2.5~4.5之间,柱肢薄而狭长,双向压弯效应明显;异形截面仅有一根对称轴或没有对称轴,对荷载的方向角敏感,抗扭刚度较差,相应地也造成异型柱结构的荷载方向敏感性,且稍有不对称或偏心,抗扭能力降低较大;异形截面的柱肢角部是明显的薄弱部位,尤其是梁底与柱肢交界断面的柱肢角部,应力集中严重;异型柱结构的梁高宽比大,柱肢狭长,使梁柱重叠部分多,在梁端一定范围形成刚域;同时节点区较大而薄,在弹塑性阶段,应计入节点区变形对结构变形的影响;2 混凝土异形柱框架结构设计与受力分析2.1 混凝土异形柱框架的结构布置合理的结构布置(包括平面布置及竖向布置)无论在非抗震设计及抗震设计中都有非常重要的意义,结构的平面和竖向布置宜简单、规则、均匀,这就需要结构工程师与建筑师密切协调配合,兼顾建筑功能与结构功能的合理性。
关于结构布置中对规则性的要求,《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ 149--2006)提出: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。
比现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对一般钢筋混凝土结构的有关规定更为严格,这是根据异形柱结构抗震性能和抗震设计特点而提出的。
异型框架柱结构在工程中设计心得和分析近年来,随着人们对房屋平面与空间布置的要求越来越高,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的形式油然而生,本文详细阐述了异形柱框架的受力特点,对设计实际工程中异形柱结构的分析计算、构造措施等方面进行了探讨,并给出成功的工程设计实例。
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心得与应用。
标签:异形柱结构;框架结构;结构设计引言异形柱框架或异形柱框架-剪力墙结构作为一种全新的结构形式广泛用于多层,小高层住宅建筑中,相对于传统的短肢剪力墙或框架结构,能更好的满足建筑需求且造价略有降低,因此具有更好的经济效益和社会效益。
异形柱框架结构是指全部或部分柱截面为L形、T形、十字形(以L形柱作角柱,T形柱作边柱,十字形柱作中柱),截面高与肢厚之比小于或等于4的框架结构。
结合实际设计施工图纸,异形柱结构的形状也不再拘泥于L、T、十字型这些基本图形,还出现了各种其他图形,在计算时需要灵活应对,适用抗震设防烈度为6度或7度的地区。
1 关于异形柱框架结构的特点(1)异形柱与矩形柱具有不同的截面特性及受力特性,实验研究及理论分析表明:异形柱的双向偏压正截面承载力随荷载(作用)方向不同而有较大差异。
在L形、T形和十字形三种异形柱中,以L形柱的差异最为显著。
当异形柱结构中混合使用等肢异形柱与不等肢异形柱时,则差异情况更为错综复杂,成为异形柱结构地震作用计算中不容忽视的问题。
实验表明,异形柱在单调荷载特别在低周反复荷载作用下粘结破坏较矩形柱严重。
对柱的剪跨比不应小于1.5的要求,是为了避免出现极短柱,减小地震作用下发生脆性粘结破坏的危险性,为了设计方便,当反弯点位于层高范围内时.柱的净高与柱肢截面高度之比不宜小于4,抗震设计时不应小于3。
住宅建筑异形柱框架结构设计的探讨一、前言当前,我国建筑行业飞速发展,先进的工程技术应用其中,为建筑业长远发展奠定基础。
民用建筑和人们的日常生活紧密相关,设计质量的好坏直接影响到舒适度。
二、异形柱框架结构概述1、异形柱框架结构分析目前,异形柱框架结构应用范围越来越广,深受建筑业的喜爱,并在现代民用住宅设计中得到了十分广泛的应用,成为了很多建筑工程项目建设中常用的布置形式。
在早起的民用住宅设计中,大部分设计人员都比较喜欢应用矩形柱框架结构,这种结构形式略微单一,已经很难在满足于当前大众对住宅建筑的个性化需求。
但是,自动异形框架柱结构出现之后,不仅使得住宅屋面平面布置达到了较为理想的效果,同时也为居民创造了更大的可利用面积,并为后续装饰工程施工的顺利开展提供了一定的便利。
相关技术人员在对这种建筑结构进行一系列技术测试之后得出结论,相比于传统矩形框架结构来说,无论是在抗争能力,还是稳定性方面,异形框架柱结构都具有十分明显的优势,应该值得大力推广与应用。
2、异形柱框架结构的应用前景近些年来,我国建筑业处于高速发展时期,建筑结构类型也变得越来越多样、丰富性,这就为建筑市场发展提供了很多充足的资源,使得建筑业逐渐向着现代化方向而发展。
并且,随着人们审美水平的日益提升,对于住宅建筑设计方面也提出了更高层次的要求,传统的住宅矩形框架结构已经无法在满足于现代社会的发展需求,因此为了适应新时期建筑领域多元化发展需要,异性柱框架结构应运而生,这种新型建筑结构具备明显的经济节能性。
由于异形柱框架结构自身具备了较强的受力能力,能够有效提高室内空间利用率,还可以通过与剪力墙结构混合应用,形成互补的关系,组成相对完整的综合建筑结构。
目前,异形柱框架结构已经成为了建筑业未来主要的发展趋势。
三、异形柱的受力特点1、相比于常规的建筑结构形式而言,异形柱框架的承重性能有着明显的优势,这也是深受建筑业喜爱的重要因素之一。
并且,由于该类结构类型属于具有以异性特点,在受到双向压弯作用力下,其荷载力将会随着弯度变化而发生改变,但受压部分的几何形态并不会有所变动。
异形柱框架结构设计问题分析文章深入的分析了异形柱以及短肢剪力墙的区别,异形柱框架结构设计的一般规定、受力特点及轴压比控制,并且讲解了在开展結构设计的时候,要遵循的方法体系等,而且提出了一些个人的看法。
标签:异形柱;短肢剪力墙;长细比;短柱;轴压比;构造1 概述在过去的时候,建筑普遍的使用多层的框架体系,然而最近的一段时间开始朝着异性柱样式的发展。
它可以更好地合乎建筑体的使用规定,而且合乎其构造等的特征,所以被大范围的使用。
它一般是用到多层的建筑体中,填充墙采用粉煤灰加气混凝土砌块,厚度与异形柱肢厚相同,屋中没有柱楞,它的特征有以下的一些:(1)有着常见的体系具有的整体性,而且它的抗振性非常好。
(2)还具有砖混体系的独特性,它的使用规模变大了。
而且又能够合理的应对砖混体系面对的不利现象。
(3)其具有非常宽的空间,而且非常的方便使用者进行改装等活动。
现在,我国的规定和条例中还没有对其进行详细的论述,设计者在开展工作的时候,唯一可以分析的是区域性的内容,他们在开展活动的时候经常性的会遇到一些在条例中没有提到的内容,此时就要靠他们长久的工作知识,进行合理的分析。
2 其在构造设计中的常见规定内容2.1 关于构造的布局当平面布局的时候,通常按照如下的理念进行活动:对于其单独的结构来讲,应该确保平面的状态以及刚度等是匀称的,如果很显然的失衡的构造要分析扭转力对于构造的干扰,要确保其是双向存在。
对于垂直方向的布局:它的垂直体型要确保匀称,防止有太大的外挑以及内收等现象发生。
2.2 关于其何时的尺寸等的论述2.2.1 异形柱根架在7度抗震设防烈度区,要求房屋高度不大于35m,高宽比不宜超过5;8度区房屋高度不大于25m,高宽比不宜超过4。
2.2.2 柱净高与截面长边之比即长细比不宜小于4且不大于8.结合结构内容,长细比小于4即短柱,一般短柱容易被影响,在设计的时候最好别存在短柱。
2.2.3 根据长细比不直小于4,在梁高为600mm的前提下,当标准层层高为3.0m时,其肢的长度最长可以达到600mm;底层层高为4、2m时,肢长可为900mm。
分析建筑工程中异形柱的结构设计摘要:本文分析了异形柱框架结构与普通矩形柱框架结构的差异,并提出了自己的一些看法。
关键词:建筑工程;异形柱;结构设计;构造措施1 引言异形柱结构的主要优点是柱肢的厚度与填充墙的厚度相等且柱肢较短,避免了普通框架柱凸出室内的缺点,扩大了建筑有效使用面积,提高了建筑布置的灵活性,改善了住宅室内空间视觉效果,且异形柱结构较剪力墙或短肢剪力墙结构更经济。
民用建筑的市场需求日益朝着大开间、大空间的方向发展,给异形柱框架结构体系带来了广泛的应用前景。
2 异形柱结构特点及设计的基本规定异形柱是截面几何形状为L形、T形、十形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
异形柱肢厚一般同墙厚,肢高不小于500mm。
与普通的矩形柱结构相比,异形柱结构存在以下主要特点:(1)由于异形柱肢厚较小,柱肢高厚比较大,抗扭性能差,异形柱柱肢相交处应力集中,甚至产生严重的翘曲变形。
因此,异形柱结构平面布置应力求简单、对称、规则,刚度和承力、质量分布均匀,纵、横向框架柱对齐拉通,以减小地震作用下的扭转效应。
对薄弱部位可合理布置部分剪力墙或一般框架柱。
《混凝土异形柱结构技术规程》对不规则的异形柱结构提出了更严格的要求。
(2)异形柱柱肢厚度小,延性比普通矩形柱差,轴压比是影响异形柱破坏形态以及延性的一个非常重要的因素。
因此,为保证异形柱具有足够的延性,《混凝土异形柱结构技术规程》对异形柱轴压比的限值要求比《建筑抗震设计规范》对矩形框架柱的要求要严得多。
工程设计时,应严格按规程的要求控制轴压比,防止异形柱出现小偏压破坏,提高异形柱的变形能力,满足抗震要求。
(3)异形柱与矩形柱具有不同的截面特性及受力特性,异形柱截面形状特殊,在双向偏心压力作用之下,其截面中和轴通常不与弯矩作用方向垂直,也不与截面边缘平行,其位置随截面尺寸、混凝土强度等级、配筋、弯矩作用方向角及大小等诸多因素变化而变化,这使得异形柱在双向偏心压力作用下的受力性能十分复杂。
对异形柱结构设计的几个问题的分析田剑峰(张家界市城市规划设计服务中心,湖南张家界 427000) 摘 要:本文对异形柱结构设计中容易出现的一些问题进行分析,并探讨相应的对策和解决方案。
以供同行参考借鉴。
关键词:异形柱;结构设计;问题的分析 中图分类号:T U37513文献标识码:B文章编号:1672-4011(2010)02-0027-021 前 言在异形柱结构设计中,规范要求应优先采用能准确反映异形柱结构各构件实际受力状况、基空间工作的计算程序进行内力与位移分析。
中国建筑科学研究院的T AT 、S AT W E 结构设计软件是应用比较成熟,又满足以上要求的适用程序,可以很好地进行建模和计算分析。
但是,目前版本的计算程序都远没有充分考虑异形柱结构的众多构造要求在程序中的具体实现。
所以,这就要求设计人员需要进行很多构造措施的条件校核和配筋调整。
设计中不进行认真、全面的手工比照和手工调整,往往容易产生错漏。
2 异形柱结构设计的几个问题211 异形柱轴压比的控制异形柱在单调荷载,特别在低周反复荷载作用下,粘结破坏较矩形柱严重,延性比普通矩形柱差,因此,异形柱的轴压比限值比矩形柱严格得多。
《规程》根据截面类型、箍筋间距与纵筋直径比s/d 、箍筋直径d 和抗震等级确定,在013~017之间波动,比矩形柱结构的柱轴压比限值低很多。
所以,在程序试算后,应按上述条件初步确定出各柱的轴压比具体限值,并在配筋简图中仔细查看各层柱的计算轴压比是否有超限的。
因为此时异形柱的实配纵筋和箍筋还是未知的,PKP M 程序无法判断每个柱的轴压比具体限值,只有在轴压比超过矩形柱结构的轴压比限值时,程序才会报告轴压比超限。
因此,异形柱的轴压比超限,必须逐一手工核算。
212 异形柱结构框架梁柱配筋率的控制为了保证异形柱有更高的安全度,节点有更好的延性和粘结强度,同时也减小节点钢筋配置的困难,异形柱结构的框架柱全部纵向受力钢筋(不包括纵向构造钢筋)的最大总配筋率为3%,普通矩形柱结构的框架柱最大总配筋率却为5%;异形柱结构的框架柱全部纵向受力钢筋最小总配筋率的要求见表1,异形柱结构的框架柱各肢端受力纵筋配筋率不应小于012%。
关于异形柱框架结构设计几点体会的分析
作者:汤洪钢
来源:《建筑工程技术与设计》2014年第02期
【摘要】在结构设计中,异形柱框架结构设计是其中的重要因素之一。
本文主要是论述了异形柱具有的性能,并论述了异形柱框架结构设计的常见问题,以供参考。
【关键词】异形柱框架结构设计;性能;问题
1 异形柱结构
异形柱是指在满足结构刚度和承载力等要求的前提下,根据建筑使用功能、建筑设计布置的要求而采取不同几何形状截面的柱。
异形柱框架结构是指全部或部分柱截面为L形、T形、十字形(以L形柱作角柱,T形柱作边柱,十字形柱作中柱),截面高与肢厚之比小于或等于4的框架结构(见图1)。
图1
2 异形柱具有的性能
2.1承载能力
异形柱是由多肢构成的,柱肢截面高度与其宽度之比在2.5 ~ 4范围,墙肢平面内向刚度不同于外向刚度,两者相差较大,刚度也不同,因此,各向的承载能力也不相同。
2.2抗震能力
异形柱框架结构的抗震等级,应根据建筑的结构类型、高度和地区的抗震设防烈度进行选择,而且要达计算要求及设计构造标准,设计规定:(1)三级抗震:抗震设防烈度为7度且建筑高度
2.3变形能力
大多数建筑层高为2.8 ~ 3.1m,异形柱肢厚约为0.2m,一般为了确保足够的承载力,异形柱肢长不能太小,否则会出现太小的柱剪跨比值,造成短柱现象,出现剪切变形,降低了构件的变形能力。
假如异形柱的轴压比较小,但当柱壁构件太薄时,截面曲率就会较小,也会导致异形柱出现弯曲变形性,降低了异形柱的延性。
3 异形柱框架结构设计的常见问题
3.1结构计算方面
(1)进行柱的配筋计算时,单偏压、双偏压计算均适用于一般框架结构,但单偏压计算不适用于异形柱结构,因此,只能选用双偏压计算。
(2)两个主轴方向除了计算水平地震作用,还要验算抗震验算,此外,7度与8度还要验算与主轴成45°方向。
(3)柱框架结构扭转不规则时,根据《抗震》相关规定:建筑楼层竖向构件的最大水平位移与层间位移,对比该层两端弹性水平位移与层间位移之间的平均比值要小于1.5,但对于异形柱结构此比值应小于1.45。
(4)按照规定,建筑楼层承载力出现变换时,薄弱层地震剪力按照1.15倍系数增加,但异形柱结构应按照1.2倍系数增加,设计者应该注意此系数并进行调整。
3.2截面方面
一般矩形结构,当其截面高宽之比值小于4且厚度小于300时,结构柱的受力性能就会下降,异形柱不适用,用于异形柱必须加强其结构设计。
3.3配筋方面
一般来说,框架梁配筋的布置遵循梁宽同柱宽的方式,但是在梁与柱的节点位置,需要把梁的钢筋弯入柱的纵筋内侧,由于异形柱柱肢厚度不足,容易导致节点位置的钢筋间距过
密,因此,框架梁配筋应结合异形柱的结构特点。
举例说明:当框架梁宽度为200mm且柱纵筋直径为1.6cm时,对于普通框架梁,其上部配置3根纵筋即可,假设梁纵筋直径为a,当在异形柱结构的梁上部配置3根纵筋时,便出现如下结果:2×30-2×16-3a-3×1.5a=200,那么a=14.4mm,结果表明:在异形柱200mm宽的梁上部按普通框架梁一样配置3根纵筋时,其直径必须小于14mm,此值未考虑施工误差;假如只配置3根14mm宽的钢筋,在实际工程中,现梁柱节点位置也可能出现钢筋过密的问题,所以,异形柱结构梁柱节点处的钢筋数应≤2根。
3.4梁柱节点剪承载力方面
对于异形柱框架结构,由于其柱肢厚度较小,异形柱结构梁柱节点核心区的受剪承载力会小于普通框架结构的受剪承载力,造成异形柱梁柱节点核心区的受剪承载力出现超限情况,所以,进行异形柱结构设计时,应通过提高混凝土强度等级等方法解决此问题。
3.5柱距的影响
影响异形柱柱距的因素包括有建筑使用功能、层数因素、结构自重等。
应确保建筑功能同时,使柱距轴压比控制在施工规定的范围内,当柱距太大时,会导致梁高太高,容易出现柱的净高太小,便形成短柱或极短柱问题,影响抗震性能。
4 异型柱框架结构的设计要点
4.1异形柱框架结构布置
(1)框架结构扭转肯定会带来不利影响,因此,设计时结构平面要对称,平面与刚度尽量做到一致,柱上两个主轴方向的布置要协调对称,否则要充分分析扭转对结构受力的影响。
(2)异形柱框架结构应该进行双向设置,对齐框架柱,拉通框架梁,纵横框架梁不要相互支撑,确保结构空间受力,保证结构的承载力、刚度、抗震性及稳固度,形成良好的统一整体。
(3)不要出现错层,这样能有效预防建筑楼层出现竖向的刚度突变,而且竖向的体型规则布置。
(4)对于个别部位,其受力较为复杂的,应改为选用一般框架柱。
4.2最大适用的高度与高宽
异形柱框架结构最大适用高度与宽度:
4.3明确抗震等级
异形柱框架结构对抗震性能有严格的要求,抗震等级高低的确定,影响着计算、结构延性及其变形能力,通过抗震等级制定相关必要措施。
抗震等级的确定由当地的抗震设防烈度、结构类型及其高度来决定。
异形柱框架结构的延性比矩形柱框架的要低,所以,异形柱框架结构的抗震等级相对较高。
4.4异形柱结构的计算
异形柱结构的截面尺寸除了考虑主要的轴压比外,也要综合考虑其他相关影响因素。
异形柱结构设计其计算内容主要有:计算截面承载力;计算结构的延性及其刚度;计算结构的抗震性能等。
异形柱的两种计算方法:
(1)在异形柱框架结构规范中规定,当异形柱断面剪力墙的墙肢长与墙肢宽之比
目前,我国计算异形柱的电算程序主要有两种:①中国建科院的空间分析程序TBSA和TAT;②广厦新开发的GSCAD结构计算。
目前广厦的GSCAD软件被应用的不多,大多数设计单位把异形柱作为剪力墙输入,计算后再根据结果进行异形柱配筋。
(2)可以先假设异形柱的断面尺寸,再根据异形柱的面积和惯性矩等量的原则,计算为矩形断面B×H,然后再按照矩形柱计算整个结构的配筋,最后再把按矩形柱计算的结果转换成异形柱结构的配筋。
5 结语
异形柱框架结构在建筑市场的发展需求中被广泛应用,发展前景广阔,对于抗震设防烈度小于7度的地区,属于一种安全、经济的结构选择方案,但是异形柱框架结构也存在一定的劣势,因此,进行异形柱框架结构设计时,要按照设计规范的要求,并充分了解异形柱的受力特点及其破坏机理,选用最优化合理的结构布置,有效优化结构构造,利用合适的计算程序分析方法,这样才能保证建筑结构安全、稳固,取得最大经济效益。