异型柱结构设计中需要注意的问题

异形柱框架结构设计中的相关问题分析摘要结合多年工作实践,通过对多层住宅异形柱框架结构的分析和比较,阐述异形柱框架结构的使用范围、受力分析、结构布局、结构计算、构造措施等方面,供结构设计人员参考。

关键词异形柱框架;结构设计;构造措施随着人们对住宅使用功能、空间划分上的要求不断提高,要求有较大的厅,甚至挑空跃层,房间的开间越来越大,平面布置要求灵活,传统的砖混结构的住宅己经越来越不能满足人们的需要了,于是框架结构被逐渐运用于多层住宅中。

异形柱框架住宅以其室内不露梁柱、增大使用空间、填充墙可采用新型轻质材料、改善建筑热能性、减轻建筑自重使地震作用减小、节省基础投资等优点,得到了普遍推广及应用。

笔者结合工程设计中一些体会阐述如下:1异形柱的受力性能异形柱(L、T、+)是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种结构构件。

试验和分析表明,异形柱作为压剪构件其破坏形态有弯曲、小偏压、粘接、高压剪以及剪压、剪拉和斜拉破坏,与其破坏形态相关的主要因素有轴压比、柱净高与截面肢长之比、纵筋配筋率、体积配箍率。

异形柱因多柱肢的存在,其剪力中心往往与形心不重合。

在受力状态下,各肢产生翘曲正应力和剪应力,使得异形柱混凝土与普通矩形压剪构件相比更宜出现裂缝即产生腹剪裂缝,导致异形柱脆性变形明显,使异形柱较普通矩形柱变形能力降低。

另外,在异形柱住宅设计中,层高大多在2.8～3m之间,对于柱肢多在600～800mm的异形柱来讲,不可避免地存在短柱现象。

故在水平力作用下剪切变形占有相当大的比例,构件明显呈现脆性破坏。

框架结构中梁桥构件应有足够的延性,以保证主体结构在各种荷载作用下具有良好的变形能力,结构设计中柱轴压比限制就是最为直观地反映这一性能的指标之一。

《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)规定了钢筋混凝土柱轴压比限值。

该限值主要是基于框架柱出现受拉钢筋屈服为先导的大偏心受压破坏理论,防止小偏心受压脆性破坏,针对矩形截面柱计算分析而得出的。

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。

异形柱结构力学特性和设计要点剖析发布时间：2021-01-22T07:52:52.172Z 来源：《防护工程》2020年29期作者：韩珲[导读] 宜按墙的要求进行设计。

但对于肢高肢厚比在4~5范围内的结构，无法找到相应的规范作为参考。

泛华建设集团有限公司南京设计分公司江苏南京 210000摘要：异形柱结构在实际应用时，优点与缺点并存，设计时具有一定的难度。

异形柱结构由于自身的特殊性能，与其他结构有很大的区别，各种规范也对其做了大量的约束。

在首次进行异形柱结构设计时，有一些问题容易被忽略。

因此笔者结合自己的异形柱结构设计经验，对异形柱结构设计时应重点关注的问题作出了总结，并针对各个问题阐述了处理的建议，以供参考。

关键词：异形柱结构；力学特性；节点核心区；抗震设防Analysis of mechanical characteristics and design key points of special-shaped column structureHan HuiFanhua Construction Group Co.，Ltd. Nanjing Design Branch，Nanjing，Jiangsu 210000Abstract：In practical applications，special-shaped column structures have advantages and disadvantages coexisting，and it is difficult to design. The special-shaped column structure is very different from other structures due to its own special performance，and various specifications also place a lot of constraints on it. When the special-shaped column structure was designed for the first time，some problems were easily overlooked. Therefore，the author combines my own special-shaped column structure design experience，summarizes the problems that should be paid attention to when designing the special-shaped column structure，and elaborates the handling suggestions for each problem for reference.Keywords：heterogeneous column structure；mechanical properties；node core area；seismic fortification1.引言尽管异形柱结构是从剪力墙结构演化形成，但其力学特性与剪力墙还是存在较大的区别，主要还是因为截面形式不同而引起的。

住宅建筑异形柱框架结构设计摘要：随着建筑行业的快速发展，住宅建筑的形式变得更为多样，同时功能也变得更为优化，其中就包括了异形柱结构的应用。

通过应用该结构，除了能够满足建筑空间布局和造型要求之外，也能够对结构安全性进行有效的提高。

本文首先对住宅建筑异形柱框架结构的概念和特点进行阐述，从而对异形柱框架结构设计进行探讨，最后对异形柱框架结构设计中需要注意的问题进行研究。

希望通过本文，能够为住宅建筑异形柱框架结构设计提供一些参考和帮助。

关键词：住宅建筑；异形柱框架；结构设计引言：如今在民用住宅建筑中，对于异形柱结构的应用已经十分广泛，相比于传统的钢筋混凝土结构，异形柱结构不管是在受力特性方面，还是在计算方法上都较为特殊，需要在设计的过程中对异形柱结构的计算方法和受力特性进行准确把握，从而使得该结构达到实用性和安全性等方面的要求。

异形柱结构的应用不仅能够增加建筑的美观度，还能够提高建筑的承载能力和抗震性能，因此受到越来越多的关注和应用。

但在设计过程中，需要充分考虑异形柱结构的特点，采用合适的计算方法和分析手段，确保结构的安全可靠。

1.异形柱结构的概念和特点阐述异形柱结构是指截面和常规矩形截面之间具有差异性的柱，之所以要使用该结构，是为了达到空间和功能等方面的要求。

且在实际应用过程中需要达到承载力和结构刚度的要求。

较为常见的异形柱结构具体包括了十字形、L形以及T形。

以往所采用的框架结构柱因为截面尺寸和墙体厚度之间存在着一定的差异，所以会存在裸露的柱角，这会对住宅空间造成影响。

异形柱结构的优势就在于能够和墙体有效的衔接在一起，在达到承载力需求的同时，也能够满足功能和美观等方面的要求。

异形柱结构具体是利用L形、T形和十字形截面柱来对普通框架柱结构进行替代，如今已经在多层住宅和别墅当中广泛的应用。

传统住宅更多应用的是砖混结构，通常开间相对较小，结构布置缺乏足够的灵活性，普通框架结构虽然能够达到灵活性要求，但会对整体的美观性带来影响。

河南建材2020年第7期参考文献:[1]史三元,陈明,郭长印,等.碎石注浆桩复合地基技术及承载力分析[J].河北工程大学学报,2018,25(1):14-16.异形柱框架结构体系的设计要点钱坤李渊哲长春建筑学院（130607）摘要:结构选型是建筑结构设计初期非常重要的工作内容，异形柱框架结构是一种较为常见的建筑结构形式。

文章从异形柱结构自身特点出发，从构造形式上分析了异形柱框架结构的计算方式、构造措施以及设计过程中应注意的相关问题。

关键词:异形柱框架结构；计算分析；构造措施1引言结构体系是建筑的支撑部分,是载体,是工业化的首选,为构件一体化设计创造首要条件。

建筑设计的过程中,对于结构体系的选择至关重要。

结构体系决定了整体设计的施工工艺,以及对于建筑材料和施工方式的选择,影响到诸多后续的设计方案。

异形柱框架结构是我国近几年来大力推广的建筑结构形式,与普通框架结构相比,其结构在室内布置中作为主要承重构件,将框架及剪力墙结构构件的优点融合,为建筑设计与建筑空间的有效利用提供了有利条件,有良好的经济与社会效益。

1.1异形柱结构体系的概况异形柱,顾名思义即是不规则形态的柱子,柱子的截面形状常见的有T 型、L 型、十字型,因其特殊的截面形状,所以梁柱节点处核心区面积会很小,节点处抗震性能较差,这种特殊构造对整体结构抗震性能的影响尚处于进一步研究当中。

通常情况下,对异形柱各肢长度是否一致没有明确的设计要求,但为设计及后续计算方便,需设计为等肢异形柱,若因结构需要而设计为不等肢时,肢高比要小于1.6。

考虑到结构的空间布置,要尽量使肢厚与连墙厚度相等,避免出现凸柱,否则会失去结构空间排列的意义。

1.2异形柱框架结构的优点对于大众而言,更关心的是住房内部的实际使用面积,在有限的空间内如何将家具布置得更合理,这也就对结构形式有了实际要求。

传统的矩形柱框架结构因其结构形式单一,建筑空间无法得到充分利用,已无法满足大众需求。

异型柱框架结构设计需关注的几个问题作者：刘成勇祝奕君来源：《中国科技博览》2012年第12期[摘要]：现代住宅建筑要求房间开间大，平面布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁，以便于住户二次装修。

与普通矩形柱结构相比，异形柱结构能较好地满足现代住宅建筑的这种要求，因而逐渐得到了推广应用。

本文结合笔者的设计实践，对异型柱框架结构设计中需注意的一些问题归纳总结，供结构设计人员参考。

[关键词]：异型柱结构设计中图分类号：F121.3 文献标识码：F 文章编号：1009-914X（2012）12- 0294 -01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，普通的矩形框架柱会给室内装饰和家具布置带来极大的不便。

普通框架结构露梁露柱的缺点已经不能满足人们对住宅平面和空间的要求，如何合理地利用建筑物的有效面积，这对住宅结构设计提出了一项新的要求。

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。

1 异型柱受力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。

异性柱采用T型、L型、十字型等截面形式，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；异型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；异型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；同时节点区较大且薄，在弹塑性阶段，应计入节点区变形对结构变形的影响。

异型柱结构节点区的受力性能与矩形柱节点有较大区别，一方面由于梁柱薄，施工时混凝土不易振捣密实，再加上梁柱交接处应力集中和后期破坏较重，削减了节点核心区的有效体积，使节点抗剪承载力降低；另一方面，节点区破坏部位向梁端外移，缓解了节点区受力的复杂程度，有利于强节点的实现。

异形柱结构设计要点详解1.异形柱框架结构的使用范围.1)抗震设防裂度为7度及7度以下地区;2)柱网尺寸不宜过大,一般不大于6M,不应超过7.2M,这是因为该种结构一般是用于6度不超过27M,7度不超过24M的8层以下的房屋,多用于住宅建设,由于住宅的层高一般为2.8M,要保证2.4M的净高,在梁高不小于跨度1/15的情况下,故跨度不宜太大;3)应采用轻质墙体材料,异将建筑物地平均自重控制在9KN/M2以下;2.异形柱框架设计应符合以下规定.1)为保证异形柱框架结构的整体抗震性能,应采用现浇梁板结构;2)异形柱框架应设计为双向刚接梁柱抗侧力体系,根据结构平面布置和受力特点,可部分布置异形柱,部分布置矩形柱;3)底层为大空间的异形柱框架结构,底层柱应采用矩形柱,此时底层形成转换层,该层楼板应用厚度不小于180MM现浇板,双层双向配筋,上下层相关柱截面面积比宜接近于1,刚度比宜在1--1.5之间,上下层异形柱与矩形柱相交时重合面积不应小于2/3.4)异形柱框架结构平面布置宜使结构的平面刚度均匀.对称,避免扭转;竖向布置应注意体型力求规则.均匀,避免有过大的外挑和内收,避免楼层刚度沿竖向突变;5)异形柱框架结构在6度区高度小于或等于22M时,其结构抗震等级按四级考虑,在6度区高度大于22M时,其结构抗震等级按三级考虑;在7度区高度小于或等于22M时,其结构抗震等级按三级考虑,在6度区高度大于22M时,其结构抗震等级按二级考虑;如底层抽柱形成转换层时,该层的框架抗震等级应提高一级;6)异形柱截面肢高与肢宽比不应大于4,也不应小于2.5,肢宽不应小于180MM,"一"字型扁肢柱肢宽不应小于300MM;当角柱为异形柱时,6度区肢高不宜小于500MM,7度区不宜小于600MM;7)异形柱梁及节点的混凝土强度等级不应低于C25;柱中的纵向受力筋直径不应大于25MM,也不应小于14MM;8)异形柱的轴压比限值各地规定不尽相同,但总的来说比普通的框架柱要严一些;3.结构分析.1)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;2)异形柱框架结构可用"TAT"."SATWE"等程序计算;3)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;5)"Z"形柱应按剪力墙输入计算程序计算.。