關(guān)鍵詞：異形柱；框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì) 

abstract: along with our country residential building and expanding the size of housing industry modernization energetically promoting, building function is better than that of ordinary frame structure of special shaped column frame lightweight wall structure system is gradually popularized and applied. special shaped column frame structure house has good economic benefit, environmental benefit and social benefit, show good development prospect. this paper introduces the short limb shear wall with special-shaped columns, the difference between, on special-shaped column in structural design rules, design of special-shaped column frame structure construction are discussed. 

key words: special-shaped column frame structure; design; 

中圖分類號：tu318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號： 

1 異形柱的定義 

異形柱是指柱截面區(qū)別于常用的矩形柱，而采用多個(gè)小墻肢的組合截面柱子，是由剪力墻演變而來的。柱肢截面中各肢的肢高與肢厚比不大于4，常用的有l(wèi)形、t形和十字形，也有的采用z形。l形截面柱多用于墻的轉(zhuǎn)角部位，而t形和十字形截面柱多用于縱橫墻交接處。柱肢寬度一般使用與填充墻體相同的厚度，為200～250mm，不大于300mm。肢長較大，一般為600～800mm。除此之外，不等肢異形柱肢高比一般不超過1.6，各肢截面厚度不能相差過大。 

2異形樁受力性能特點(diǎn)及軸壓比控制 

（1）異形柱設(shè)計(jì)要比常規(guī)矩形截面柱設(shè)計(jì)復(fù)雜得多，對于偏壓構(gòu)件，矩形截面的受壓區(qū)總是矩形，內(nèi)力臂較大；而對異形柱，受壓區(qū)圖形通常比較復(fù)雜，可能為二邊形，也可能為多邊形。對于受壓區(qū)呈多邊形分布的截面，壓區(qū)邊緣砼應(yīng)力過于集中，一旦達(dá)到受壓強(qiáng)度極限，破壞區(qū)域往里滲透得過陜，不利于外邊緣的砼纖維經(jīng)歷下降段，從而影響整個(gè)截面和構(gòu)件的延性。 

（2）異形柱由于多肢的存在，其剪力中心與截面形心往往不重合，在受力狀態(tài)下各肢將產(chǎn)生翹曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力，剪應(yīng)力使柱肢砼先于普通矩形柱出現(xiàn)裂縫，即產(chǎn)生腹剪裂縫，導(dǎo)致異形柱脆性明顯，使異形柱的變形能力比普通矩形柱降低。 

（3）異形柱在水平力作用下產(chǎn)生的雙向偏心受壓給承載力帶來的影響不容忽視，因此，對異形柱結(jié)構(gòu)應(yīng)按空間體系考慮，宜優(yōu)先采用具有異形柱單元的計(jì)算程序進(jìn)行內(nèi)力與位移分析，pkpm、gscad、tbsa等國產(chǎn)結(jié)構(gòu)軟件均可做異形柱框架結(jié)構(gòu)計(jì)算。 

但以上計(jì)算理論均基于平截面假定，未曾考慮截面翹曲自由度，對于異形柱來說，很可能出現(xiàn)各柱肢單獨(dú)作用的情況，因此常見的基于平截面假定的公式受到挑戰(zhàn)。而對異形柱的分析、試驗(yàn)以及設(shè)計(jì)方法等一套體系還沒有完全建立起來，這就給異形柱設(shè)計(jì)帶來一定的難度，必須在概念設(shè)計(jì)上予以加強(qiáng)。 

作為異形柱延性的保證措施，必須嚴(yán)格控制軸壓比，柱應(yīng)具有足夠大的截面尺寸，以防止出現(xiàn)小偏壓破壞，滿足抗震要求，同時(shí)避免長細(xì)比小于4的短柱�？拐鹪O(shè)計(jì)中規(guī)范對框支柱的內(nèi)力、軸壓比、配筋等的要求都嚴(yán)于普通柱。天津大學(xué)的試驗(yàn)研究結(jié)果表明：軸壓比對異形柱的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對普通矩形柱的影響，因此異形柱的參數(shù)控制應(yīng)比框肢柱更為嚴(yán)格。 

從表l、表2可以看出，l型截面柱(在結(jié)構(gòu)中通常以角柱出現(xiàn))，由于它的彎曲主軸是傾斜與柱肢的，所以當(dāng)彎矩作用于柱肢方向時(shí)截面就會產(chǎn)生雙向彎曲，故對其提出了嚴(yán)格的軸壓比限值。“十型柱”的受力狀態(tài)相對比較理想，故表中軸壓比限值較高。 

s/d箍筋間距與主筋直徑一箍筋直徑 

表1l型、t型、十型截面柱的軸壓比限值 

 

表2異形柱框架結(jié)構(gòu)的抗震等級 

3 異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造 

3.1框架柱 

（1）柱縱筋與箍筋設(shè)置形式有“l”、“t”、“十”及雙排布置等形式。在同一截面內(nèi)，縱向受力鋼筋宜采用相同直徑，其直徑不應(yīng)大于25mm，且不小于14mm。縱筋間距大于250mm時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向構(gòu)造筋，其直徑可采用12mm，并設(shè)拉筋，拉筋間距為箍筋間距的兩倍。 

（2）柱截面厚度小于200mm時(shí)，縱向受力鋼筋每排不應(yīng)多于2根；肢厚在200—250mm時(shí)，每排鋼筋不應(yīng)多于3根，必要時(shí)可分二排設(shè)置，二排鋼筋之間的凈距不應(yīng)小于50mm。 

（3）框架柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率：抗震等級為2級時(shí)，中柱、邊柱不應(yīng)小于0.7％，角柱不應(yīng)小于0.9％；抗震等級為3級時(shí)，中柱、邊柱不應(yīng)小于0.6％，角柱不應(yīng)小于0.8％�？蚣苤�中全部縱向鋼筋的配筋率，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，對ⅱ、ⅲ級鋼筋不宜大于3％。 

（4）框架柱應(yīng)采用復(fù)合箍，嚴(yán)禁采用具有內(nèi)折角的箍筋，箍筋必須做成封閉式。箍筋未端做成不小于135°的彎鉤，彎鉤端頭直段長度不應(yīng)小于10d(d為箍筋直徑)。 

（5）箍筋加密區(qū)長度取柱截面的長邊尺寸、層間柱凈高的1/6和500mm者中的最大值，在加密區(qū)內(nèi)，箍筋的直徑不變，間距100mm。 

3.2框架節(jié)點(diǎn) 

（1）框架梁的截面寬度與異形柱的肢寬相等或梁截面寬度每側(cè)凸出柱邊小于50mm時(shí)，在梁四角上的縱向受力鋼筋應(yīng)在離柱邊大于800mm處，且滿足小于l/25坡度的條件下向柱筋內(nèi)側(cè)彎折伸入框架節(jié)點(diǎn)內(nèi)。 

（2）當(dāng)框架梁的截面寬度的任一側(cè)凸出柱邊大于等于50mm時(shí)，則該側(cè)梁角上的縱向受力鋼筋可在本肢柱筋外側(cè)伸入梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)。 

3.3柱與填充墻的連接 

（1）異形柱框架結(jié)構(gòu)的填充墻應(yīng)采用輕質(zhì)墻體材料，并必須與框架可靠地連接。當(dāng)采用砌體填充墻時(shí)，在框架與填充墻的交接處，沿高度每隔500mm或砌體皮數(shù)的適當(dāng)倍數(shù)，用鋼筋與柱拉接，鋼筋由柱的每邊伸出，進(jìn)入墻內(nèi)的長度：2級抗震時(shí)沿填充墻全長設(shè)置；3級時(shí)不小于填充墻長的1/5及700mm填充墻的砌筑砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于m2.5。 

（2）填充墻長度大于5m時(shí)，墻頂部與梁宜有拉結(jié)措施；填充墻高度超過4m時(shí)，宜在墻高中部設(shè)置與柱連接的通長鋼筋砼水平墻梁。 

4 異形柱框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問題 

（1）由于異形柱的柱肢較長，梁柱重疊部分較大，因此在電算時(shí)需點(diǎn)取“梁柱重疊部分作為剛域”選項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算；建議采用雙向偏心受壓、雙向偏心受拉、正截面承載力計(jì)算。 

（2）在一般的矩形柱的多層框架結(jié)構(gòu)中側(cè)移多不起控制作用，而對于異形柱框架結(jié)構(gòu)，由于側(cè)向剛度較小，有時(shí)側(cè)移會超過規(guī)范允許值。 

（3）因?yàn)楫愋沃�荷載方向角具有任意性，所以在異形柱內(nèi)折角處應(yīng)設(shè)置同樣直徑的受力筋。 

（4）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的異形柱結(jié)構(gòu)，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移與該樓層兩端彈性水平位移和層間位移的平均值的比值不應(yīng)大于1.45，而矩形框架的該比值為1.5。 

（5）非抗震設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)的異形柱結(jié)構(gòu)均應(yīng)對梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受剪承載力計(jì)算，而矩形框架柱結(jié)構(gòu)只有抗震等級為一、二級框架，才要求必須進(jìn)行梁柱節(jié)點(diǎn)受剪承載力驗(yàn)算。 

（6）異形柱的延性比普通矩形柱的差。軸壓比、高長比(即柱凈高與截面肢長之比)是影響異形柱破壞形態(tài)及延性的兩個(gè)重要因素。作為異形柱延性的保證措施，必須嚴(yán)格控制軸壓比，同時(shí)避免高長比小于4(短柱)。只有保證柱具有足夠大的截面尺寸，才能防止出現(xiàn)小偏壓破壞，提高柱的變形能力，滿足抗震要求。對于高長比小于4的異形柱，箍筋應(yīng)沿柱全高加密，從而減小地震作用下柱剪切脆性破壞，改善異形柱的變形能力。但是按肢長與肢寬之比定義異形柱或短肢墻很大程度是為了學(xué)術(shù)上的便利。用tat程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)，按異形柱模式可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度下降，應(yīng)適當(dāng)增加抗地震力；當(dāng)按短肢剪力墻模式計(jì)算可使梁配筋偏小，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整配筋。 

5 結(jié)語 

異型柱框架結(jié)構(gòu)的平面布置比普通矩形柱框架靈活，可以較好地滿足建筑功能的要求，具有良好的發(fā)展前景。在設(shè)計(jì)中應(yīng)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。只有這樣，其結(jié)構(gòu)才能有可靠的安全保證。 

參考文獻(xiàn)： 

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