异形柱框架结构设计中几个问题

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。

采用PKPM 进行异形柱结构设计时应注意的问题赵 兵（中国建筑科学研究院PKPMCAD 工程部 北京 100013）新版SATWE 程序应广大设计人员的要求，按照2006年8月颁布的《混凝土异形柱结构技术规程》（JGJ149－2006）（简称《异形柱规程》）的相关规定，对原有的异形柱计算方法进行了修改。

下面结合《异形柱规程》的具体规定，介绍采用PKPM 软件进行异形柱结构设计中应注意的问题。

1 “梁柱节点重叠作为刚域”的选择异形柱结构设计时要选择该选项。

选择此项后，程序对梁进行如下的力学模型简化：1）梁的自重按扣除刚域后的梁长计算；2）梁上的外荷载按梁两端节点间长度计算；3）截面设计按扣除刚域后的梁长计算。

2 异形柱单双偏压的选择及计算不管用户如何选择，异形柱的配筋计算都按双偏压计算。

需要说明的是，SATWE 和TAT 程序进行异形柱的双偏压计算时采用的是《混凝土规范》附录F 提供的方法，即异形柱的固定钢筋和分布钢筋均为受力钢筋。

这与《异形柱规程》第5.1.1-3条规定的只有固定钢筋才为受力钢筋的计算方法不一致。

3 异形柱最小配筋率的控制《异形柱规程》6.2.5条规定：1）异形柱中全部纵向受力钢筋的配筋率不应小于表6.2.5规定的数值；2）按柱全截面面积计算的柱肢各肢端纵向受力钢筋的配筋率不应小于0.2％；3）建于Ⅳ类场地且高于28m 的框架，全部纵向受力钢筋的最小配筋率应按表6.2.5中的数值增加0.1％采用。

表6.2.5 异形柱全部纵向受力钢筋的最小配筋率（％）抗震等级 柱类型二级三级四级非抗震中柱、边柱 0.8 0.8 0.8 0.8 角柱1.0 0.9 0.80.8注：采用HRB400级钢筋时，全部纵向受力钢筋的最小配筋率应允许按表中数值减小0.1％，但调整后的数值不应小于0.8％。

对于上述条款，程序执行情况如下：（1）《异形柱规范》规定的最小配筋率仅包含端部受力钢筋，不包含竖向分布筋；而程序计算的最小配筋率包含固定钢筋和分布钢筋。

【专业知识】异形柱结构要主要的问题【学员问题】异形柱结构要主要的问题？【解答】（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[3]，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35m.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。

异形柱框架结构设计问题分析摘要：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，并且讲解了在开展结构设计的时候，要遵循的方法体系等，而且提出了一些个人的看法。

关键词：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。

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。