【關(guān)鍵字】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 異形柱 

　　從結(jié)構(gòu)的整體安全性考慮，從結(jié)構(gòu)受力角度來說，異形柱博采框架加剪力墻體系之長(zhǎng)，平立面布置近于框架結(jié)構(gòu)，柱的截面形式又不拘泥于矩形，將截面積向工程軸外鋪開成T形、十字形、L型等，用較少的混凝土材料，獲得了較大的剛度；同時(shí)配合輕質(zhì)填充墻的使用，結(jié)構(gòu)重量比一般框架更輕。適中的剛度和較輕的自重，對(duì)減小地震作用很有利，是一種經(jīng)濟(jì)合理的抗震住宅結(jié)構(gòu)體系。異形柱結(jié)構(gòu)是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2～4，相對(duì)于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。 

　　1 異形柱框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 

　　 異形柱：截面幾何形狀為L(zhǎng)形、T形、和十字形，截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱�；炷�土異形柱框架結(jié)構(gòu)：是以異形柱代替一般框架柱，和梁剛性連接組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。 

　　1.1 異形柱與矩形柱具有不同的截面特性及受力特性，實(shí)驗(yàn)研究及理論分析表明：異形柱的雙向偏壓正截面承載力隨荷載(作用)方向不同而有較大差異。在L形、T形和十字形三種異形柱中，以L形柱的差異最為顯著。當(dāng)異形柱結(jié)構(gòu)中混合使用等肢異形柱與不等肢異形柱時(shí)，則差異情況更為錯(cuò)綜復(fù)雜，成為異形柱結(jié)構(gòu)地震作用計(jì)算中不容忽視的問題。所以對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)應(yīng)采用三維空間分析的方法，目前能用于這種結(jié)構(gòu)抗震分析的常用軟件有TAT，SATWE等。 

　　1.2 異形柱在單調(diào)荷載特別在低周反復(fù)荷載作用下粘結(jié)破壞較矩形柱嚴(yán)重。對(duì)柱的剪跨比不應(yīng)小于1.5的要求，是為了避免出現(xiàn)極短柱，減小地震作用下發(fā)生脆性粘 

　　結(jié)破壞的危險(xiǎn)性，為了設(shè)計(jì)方便，當(dāng)反彎點(diǎn)位于層高范圍內(nèi)時(shí)．柱的凈高與柱肢截面高度之比不宜小于4，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于3。 

　　1.3 異形柱多為兩肢、三肢、甚至四肢，剪切中心往往在平面尺寸之外，受力時(shí)要靠各肢交點(diǎn)處核心混凝土協(xié)調(diào)變形和內(nèi)力分布。由彈性分析知道這種變形協(xié)調(diào)使各柱肢存在相當(dāng)?shù)穆N曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力，而該剪應(yīng)力的存在，首先使柱肢混凝土先于普通壓剪構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，其次對(duì)各肢相交之核心混凝土，使其單元應(yīng)力呈三維剪壓狀態(tài)，由此使異形柱較普通框架柱變形能力低，脆性破壞明顯。 

　　1.4 根據(jù)試驗(yàn)研究和理論分析知道，影響框架柱和剪力墻肢破壞形態(tài)的主要因素有：軸壓比U，剪跨比入、配筋率及構(gòu)造處理。異形柱作為壓剪構(gòu)件，由于其肢長(zhǎng)與肢寬之比以及肢寬等介于普通框架柱和剪力墻肢之間，說明異形柱是介于兩者之間的一種“過渡性”構(gòu)件。試驗(yàn)和分析表明異形柱作為壓剪構(gòu)件，其破壞形態(tài)有：彎曲破壞，小偏壓破壞，粘接破壞，高壓剪破壞以及剪壓破壞，剪拉破壞和斜壓破壞。和其破壞形態(tài)相關(guān)的主要因素是：軸壓比、柱凈高與截面肢長(zhǎng)之比(即剪跨比)、縱筋配筋率等。通過必要的構(gòu)造措施可以防止粘結(jié)、剪拉及斜壓等脆性破壞，提高柱肢的小偏壓及剪壓破壞的延性。 

　　1.5 試驗(yàn)研究表明，異形柱框架梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受剪承載力低于截面面積相同的矩形柱框架梁柱節(jié)點(diǎn)的受剪承載力，是異形柱框架的薄弱環(huán)節(jié)。為確保安全，對(duì)抗震設(shè)計(jì)的二、 

　　2 異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意的問題 

　　四級(jí)抗震等級(jí)柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)以及非抗震設(shè)計(jì)的梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，均應(yīng)進(jìn)行受剪承載力計(jì)算。在設(shè)計(jì)中，尚可采取各類有效措施，包括例如梁端增設(shè)支托或水平加腋等構(gòu)造措施，以提高或改善梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受剪性能。對(duì)于縱橫向框架共同交匯的節(jié)點(diǎn)，可以按各自方向分別進(jìn)行節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力計(jì)算。在進(jìn)行異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除滿足高規(guī)中對(duì)結(jié)構(gòu)布置要求外，還應(yīng)注意幾個(gè)方面的問題： 

　　2.1 異形框架的計(jì)算 

　　由于其截面的特殊性，在柱截面對(duì)稱軸內(nèi)受水平力作用時(shí)，彈性分析計(jì)算其翹曲應(yīng)力很小，此時(shí)如同承受水平力的偏壓構(gòu)件，仍可按平截面假定分析，按砼設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算，特別是在框――剪，框――筒結(jié)構(gòu)中，對(duì)6度及其以下烈度區(qū)的Ⅰ、Ⅱ類場(chǎng)地，框架柱只承擔(dān)水平風(fēng)載的一小部分，如按一般偏壓柱計(jì)算，誤差較小。此時(shí)異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進(jìn)行整體分析。而在水平力較大，且水平力作用在非主軸方向，則翹曲應(yīng)力不容忽視，按平截面假定誤差較大，則應(yīng)對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，決定內(nèi)力和配筋位置及大小。在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算和配筋計(jì)算時(shí)，宜選用帶有異形柱計(jì)算功能的計(jì)算軟件�，F(xiàn)在有一些軟件沒有異形柱截面形式，如要用它進(jìn)行計(jì)算，要先進(jìn)行等剛度等面積換算成矩形柱，進(jìn)行整體分析，得到雙向內(nèi)力后再進(jìn)行異形柱的截面設(shè)計(jì)，其工作量相當(dāng)大，且截面設(shè)計(jì)的可靠性不高。目前，國內(nèi)可直接進(jìn)行異形柱截面內(nèi)力計(jì)算和截面設(shè)計(jì)的軟件有建研院的TAT、SATWE程序，廣東省建院的SS、SSW程序以及天津大學(xué)的鋼筋砼異形柱結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算程序CRSC.這些程序均用數(shù)值積分法進(jìn)行正截面配筋設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確性較高，經(jīng)過大量工程校算，能有效地滿足結(jié)構(gòu)安全性要求。 

　　2.2 軸壓比控制 

　　對(duì)框架結(jié)構(gòu)，框-剪結(jié)構(gòu)，柱的延性對(duì)于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起著十分重要的作用，且軸壓比又是影響砼柱延性的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。由試驗(yàn)結(jié)構(gòu)分析[3]，柱的側(cè)移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。在高軸壓比情況下，增加箍筋用量對(duì)提高柱的延性作用已很小，因而軸壓比大小的控制對(duì)柱的延性影響至關(guān)重要，特別是異形柱結(jié)構(gòu)剪力中心與截面形心不重合，剪應(yīng)力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生腹剪破壞，加上異形柱多屬短柱，這些導(dǎo)致異形柱脆性明顯，使異形柱的延性普遍低于矩形柱，因而對(duì)異形柱的軸壓比要嚴(yán)格控制。 

　　2.3 配筋構(gòu)造 

　　在正確的結(jié)構(gòu)選型及計(jì)算后，截面內(nèi)鋼筋的構(gòu)造也是保證異形柱受力性能的重要因素。由于異形柱截面的特點(diǎn)，柱肢端部會(huì)出現(xiàn)較大應(yīng)力，加上梁作用于柱肢上應(yīng)力的不均勻，一般越靠肢端應(yīng)力越大，對(duì)柱肢形成偏心壓力，進(jìn)一步加大肢端壓應(yīng)力。因而在異形柱配筋時(shí)，應(yīng)在肢端設(shè)暗柱，暗柱的外排鋼筋由計(jì)算而定。離端部厚度范圍內(nèi)設(shè)2Ф14的構(gòu)造縱筋，箍筋同柱，這樣可限制柱肢的砼裂縫的開展，提高異形柱局部抗壓抗剪強(qiáng)度及變形能力。柱上的箍筋不僅能抗剪，也可約束砼變形，增大其延性。異形柱由于不易形成多肢復(fù)合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直徑和加密間距來實(shí)現(xiàn)。相同配箍率下，箍筋直徑大，其延性指標(biāo)好，因而箍筋且用Ф8、Ф10，其間距可比普通柱箍筋間距小。 

　　3 小結(jié) 

　　總之，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)與異形柱框架結(jié)構(gòu)有著較大的市場(chǎng)需求，在設(shè)計(jì)中根據(jù)其受力的特點(diǎn)，充分了解其破壞的各種機(jī)理，選用合理的結(jié)構(gòu)形式，正確掌握計(jì)算機(jī)分析方法和截面配筋，其結(jié)構(gòu)才能有可靠的安全保證 。