摘 要:近年來,隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,房屋建設(shè)也在快速的發(fā)展。尤其是現(xiàn)在房屋價(jià)格一步步飆升,在房價(jià)飆升的同時(shí),用戶對房屋的質(zhì)量要求更高,所以設(shè)計(jì)者們需要采取不同的設(shè)計(jì)方式來滿足用戶的需求。對異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路上的一些思考,闡述一些關(guān)于異形柱框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),以及在設(shè)計(jì)中存在的問題。
關(guān)鍵詞:異形柱;框架結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);思考
隨著人們生活水平的不斷提高的同時(shí),也對住房的要求有所提高,更多的人喜歡要求住宅空間的靈活性以及方便性,現(xiàn)在建筑采用了異形柱框架結(jié)構(gòu)建設(shè),它更具有其建筑結(jié)構(gòu)不具有的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還有磚混結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),使用戶空間有效面積增加,有效解決了矩形柱占建筑空間的問題,為用戶提供了更加寬敞的空間,增加了用戶的體驗(yàn)感。避免框架柱結(jié)構(gòu)造成室內(nèi)凸出,占用了整個(gè)建筑的空間面積,而異形柱結(jié)構(gòu)在別墅以及通用的普通住宅中被廣泛運(yùn)用到。當(dāng)異形柱適用高度是普通框架的0.3~0.4時(shí),異形柱的抗震性能不如普通框架,所以在異形柱的設(shè)計(jì)的時(shí)候,要考慮到這一點(diǎn),從設(shè)計(jì)中尋求好的方法解決這寫問題。還有異形柱主要通過L形、T形以及十字形的異性截面柱子替代一般矩形截面的柱子,而且各個(gè)柱截面的肢高肢厚比例不大于4,由于異形柱存在著與矩形柱的特殊差異,所以在設(shè)計(jì)異形柱的時(shí)候要考慮到一些不能忽視的問題。
1 異形柱框架結(jié)構(gòu)概要設(shè)計(jì)
1.1 設(shè)計(jì)合適的房屋高度
對于混凝土的異形柱結(jié)構(gòu),從它的安全性和經(jīng)濟(jì)上考慮這種結(jié)構(gòu)比較適合多層的建筑結(jié)構(gòu)。異形柱框架結(jié)構(gòu)所適用的房屋的最大高度大約是普通框架結(jié)構(gòu)的0.3~0.4左右。當(dāng)檐口標(biāo)高附近設(shè)置樓板的時(shí)候,高度可以算至坡高的1/2;當(dāng)不設(shè)置樓板的時(shí)候,總高度只能算到檐口的標(biāo)高的地方。
1.2 高寬比例
高寬比例是對整個(gè)異形柱框架結(jié)構(gòu)的宏觀控制,對整個(gè)框架的承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性都有控制,F(xiàn)在的異形柱結(jié)構(gòu)的高寬比都比規(guī)定的限制更加嚴(yán)格。
1.3 異形柱框架抗震設(shè)計(jì)
為了提升抗震效果,設(shè)計(jì)異形柱的時(shí)候,不應(yīng)該采取多塔、連體以及錯(cuò)層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式與單跨框架結(jié)構(gòu)。在驗(yàn)算的過程中對于那些擁有很多的不等肢的情形,應(yīng)該適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充其他角度方向的水平地震作用的計(jì)算,在設(shè)計(jì)過程中要著重注意底部、角部,從中選擇不利的數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)。
對于層間受剪承載力突變的薄弱層,按照建筑文件的規(guī)范要求,房屋達(dá)到地震的剪力要乘以1.2的增大系數(shù),比以前的要求更加高。
2 異形柱設(shè)計(jì)運(yùn)用到的計(jì)算等效數(shù)學(xué)換算原理闡述
對于要求總體表面積的用戶來講,設(shè)計(jì)者們就需要在計(jì)算異形柱的架構(gòu),一般都是將異形柱截面換算成等效慣性矩的矩形柱來計(jì)算分析的。需要考慮到軸壓比要同時(shí)滿足3個(gè)條件:A′≥AR;I′x≥IRx;A′y≥IRy。其中A′表示的是異形柱的截面積,AR表示的是等效矩形柱截面積; 表示的是異形柱的x軸, 表示的是異形柱的y軸;I′x表示的是等效矩形柱截面積的x軸,I′y表示的是等效矩形柱截面積的y軸。
3 異形柱的剛度比在設(shè)計(jì)中思考
將異形柱的截面積按照等面積的折算方法,折算成矩形截面積的大小,一般的異形柱的慣性矩比矩形柱的大。如果僅僅按照面積等效的原則進(jìn)行計(jì)算,就會(huì)出現(xiàn)水平的分配力和實(shí)際設(shè)計(jì)水平的分配力不太一樣。此時(shí)就根據(jù)水平力分配的基本原理(按柱的剛度比分配),剛度比較大的則是分配到較大的水平力,如果雙向剛度比較接近,那么分配到的水平力就是很接近。所以在進(jìn)行等效的計(jì)算時(shí)(要遵循面積等效),還要按照面積等效后剛度比與異形柱的剛度比一致作為原則。
3.1異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的肢長取用的思考
異形柱的肢長不能夠太大,如果太大就會(huì)因?yàn)橹瞬渴芰μ^于集中而發(fā)生破壞。肢長的增大對整個(gè)異形框架結(jié)構(gòu)的受力性能都不利,當(dāng)肢厚的比例大于4的時(shí)候,應(yīng)該作為薄壁桿件考慮它的扭轉(zhuǎn)翹曲效應(yīng),根據(jù)異形柱肢長的比值不同,我們可以采取同的計(jì)算方式計(jì)算。
根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JGJ3-91)第2.4.4 條,“每個(gè)獨(dú)立墻段的總高度與長度之比不宜小于2,墻肢截面高度與厚度之比不宜小于3”;第5.3.4 條,“在抗震設(shè)計(jì)時(shí),小墻肢的截面高度不宜小于3bw”;而98ZG003中要求肢厚比小于等于4;為了按照框架結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)原則,根據(jù)剪力墻小墻肢的定義,肢厚比應(yīng)小于等于4,肢長度不應(yīng)該超過600mm。
4 結(jié)語
隨著我國建筑事業(yè)的不斷發(fā)展,各項(xiàng)新型建筑設(shè)計(jì)不斷出現(xiàn),采用比較適合用戶要求的建筑設(shè)計(jì),同時(shí)還能做到符合當(dāng)先的建筑要求,這些都非常重要。在近幾年里,我國的建筑工程采用了很多的異形柱結(jié)構(gòu),而在異形柱的本身截面形狀、變形、內(nèi)力以及抗震的性能與矩形截面相比都存在很大的差別,砼和鋼筋的使用量異形柱結(jié)構(gòu)比矩形柱的大百分之四到百分之九。但是異形柱的有效面積卻比矩形柱的多出了0.6%~1.2%,而且在房間里面沒有柱角,更加能夠被用戶所接受,有很多的設(shè)計(jì)者由于不能很好的理解異形柱的設(shè)計(jì)相關(guān)章程,所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)存在很多的安全隱患。
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