摘要：文章著重闡述了異形柱的結(jié)構(gòu)選型、使用范圍、內(nèi)力計(jì)算和構(gòu)造要求。 

　　關(guān)鍵詞: 異形柱 住宅 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 構(gòu)造 

　　中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 

　　1 前言 

　　近年來(lái)，從多層框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)衍生發(fā)展的異形柱框架結(jié)構(gòu)，由于其避免了框架柱在室內(nèi)的凸出，改善建筑觀瞻，為建筑設(shè)計(jì)及其使用功能帶來(lái)更多的靈活和方便，使得異形柱結(jié)構(gòu)在多層、住宅建筑中逐漸得以推廣應(yīng)用。鋼筋混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)： 

　　(1).具有一遍矩形柱框架結(jié)構(gòu)整體性較強(qiáng)，抗震延性好的優(yōu)點(diǎn)； 

　　(2).兼有磚混結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，使用面積增加8~10%，同時(shí)又有效解決了磚混房屋超高的技術(shù)問(wèn)題； 

　　(3).提供了大空間及住戶拆改裝修的便利條件。 

　　一、 異形柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

　　1.異形柱的選型 

　　《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》）明確：異形柱是指截面何形狀為L(zhǎng)形、T形和十字形。且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。在工程設(shè)計(jì)選型時(shí)，一般根據(jù)墻體布置，在有丁字墻、十字墻部位設(shè)置T行柱或十字柱，墻體轉(zhuǎn)彎處設(shè)置L形柱，直墻體處設(shè)置扁柱，具有獨(dú)立性且不與任何墻體連接的柱子應(yīng)設(shè)計(jì)為矩形或圓形柱子。在將柱子隱與墻身的情況下，選擇能最大限度地發(fā)揮柱子力學(xué)性能的柱形。 

　　2.異形柱結(jié)構(gòu)形式 

　　異形柱結(jié)構(gòu)可采用框架結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。異形柱框架結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)體系中的框架柱全部或大部分采用異形柱的結(jié)構(gòu)，不包括由于建筑造型等需要而設(shè)置的極個(gè)別異形柱的情況。異形柱框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)建筑高度較高或結(jié)構(gòu)分析需提高結(jié)構(gòu)剛度而增設(shè)剪力墻時(shí)，即形成異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。這里應(yīng)注意到，剪力墻通常不宜設(shè)置成短肢剪力墻（一般墻長(zhǎng)與墻厚之比大于8倍的剪力墻），因?yàn)樵O(shè)置短肢剪力墻本身就是為了提高結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度或抗扭剛度，來(lái)滿足受拉、位移等要求，起到抗震概念設(shè)計(jì)中的第一道防線作用。 

　　二、 異形柱結(jié)構(gòu)的適用范圍 

　　異形柱結(jié)構(gòu)主要適用于非抗震設(shè)計(jì)和抗震設(shè)防烈度為6度、7度（0.10g,0.15g）和8度(0.20g)抗震設(shè)計(jì)的一般居住建筑。由于我國(guó)目前尚無(wú)在8度（0.30g）及9度抗震設(shè)防地區(qū)異形柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也沒(méi)有響應(yīng)的可資依據(jù)的研究成果，且考慮到異形柱結(jié)構(gòu)的抗震性能特點(diǎn)，故未將抗震設(shè)防烈度為8度（0.30g）及9度抗震設(shè)計(jì)的建筑列入其適用范圍。 

　　三、結(jié)構(gòu)體系布置 

　　影響建筑結(jié)構(gòu)安全的因素有三個(gè)層次：結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)計(jì)算和結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施。結(jié)構(gòu)選型屬于概念設(shè)計(jì)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)；結(jié)構(gòu)計(jì)算是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)、依據(jù);結(jié)構(gòu)構(gòu)造是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的保證。異形柱結(jié)構(gòu)體系應(yīng)通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和使用條件的綜合分析比較確定。鑒于異形柱結(jié)構(gòu)的特殊性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)更應(yīng)從嚴(yán)把控。如異形柱結(jié)構(gòu)中不應(yīng)采用部分由砌體墻承重的混合結(jié)構(gòu)形式；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)采用多塔、連體和錯(cuò)層等復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式等。 

　　體系要求 

　�。�1）、結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向抗側(cè)力體系；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)兩主軸方向應(yīng)設(shè)置剪力墻。 

　�。�2）、柱肢厚度、剪力墻厚度一般應(yīng)與梁截面寬度協(xié)調(diào)一致，也應(yīng)與填充墻協(xié)調(diào)一致。 

　�。�3）、框架柱應(yīng)盡量避免形成短柱，一般柱凈高（減去框架梁高）與截面尺寸之比宜大于4（即剪跨比λ≤2，為短柱），應(yīng)大于3（即剪跨比λ≤1.5，為極短�。�。 

　　2.結(jié)構(gòu)布置 

　　合理的結(jié)構(gòu)布置（包括平面布置和豎向布置）對(duì)抗震設(shè)計(jì)具有非常重要的意義，異形柱結(jié)構(gòu)宜采用規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案，不應(yīng)采用特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案。異形柱結(jié)構(gòu)的平面形狀宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，平面對(duì)稱，減少偏心，剛度和承載力分布宜均勻。建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則、均勻，避免過(guò)大的外挑和內(nèi)收；結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力沿豎向的突變，豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度不宜在同一樓層變化。 

　　3.結(jié)構(gòu)抗震等級(jí) 

　　抗震設(shè)計(jì)的混凝土異形柱結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型、房屋高度劃分為不同的抗震等級(jí)，有區(qū)別地分別采用相應(yīng)的抗震措施，包括內(nèi)力調(diào)整和抗震構(gòu)造措施。在確定異形柱抗震等級(jí)是應(yīng)注意到，當(dāng)建筑場(chǎng)地為Ⅰ類時(shí)，除6度外，應(yīng)允許按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度降低一度所對(duì)應(yīng)的抗震等級(jí)采取抗震構(gòu)造措施，但相應(yīng)的計(jì)算要求不應(yīng)降低。 

　　四、結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析 

　　1.地震作用 

　　抗震設(shè)防烈度為6度、7度（0.10g、0.15g）及8度（0.20g）的異形柱結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行地震作用計(jì)算及結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算�；�于異形柱受力性能及設(shè)計(jì)、構(gòu)造特點(diǎn)，異形柱結(jié)構(gòu)中的異形柱正截面、斜截面及梁柱節(jié)點(diǎn)的承載力均應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。異形柱結(jié)構(gòu)地震作用計(jì)算的方法，根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011的規(guī)定，振型分解法和底部剪力法都是地震作用計(jì)算的基本方法，但考慮到現(xiàn)今在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中計(jì)算機(jī)應(yīng)用日益普遍，和實(shí)際工程中大部分存在著不同程度的不對(duì)稱、不均勻等情況，已很少應(yīng)用底部剪力法，故建議采用振興分解反應(yīng)譜法；平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響顯著，應(yīng)采用扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解反應(yīng)反應(yīng)譜法。 

　　框架部分的剪力調(diào)整 

　　框架-剪力墻結(jié)構(gòu)在水平地震作用下，框架部分計(jì)算所得剪力一般很小，而剪力墻作為第一道防線在設(shè)防地震、罕遇地震下先于框架破壞，塑性內(nèi)力重分布后框架部分的剪力會(huì)比多遇地震下加大。為保證第二道防線框架抗側(cè)能力，需對(duì)其剪力進(jìn)行調(diào)整。對(duì)異性柱框架-剪力墻更應(yīng)加強(qiáng)異形柱作為抗震第二道防線的能力。《高規(guī)》、《抗規(guī)》均有要求；任一層框架承擔(dān)剪力不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總剪力的20%和按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算框架部分各樓層地震剪力中最大值1.5倍二者的較小值。 

　　地震傾覆力矩 

　　框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中底部框架承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比值不同對(duì)結(jié)構(gòu)性能有很大的差別。異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)設(shè)置適當(dāng)剪力墻，即框架承受的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的10%但不大于50%。 

　　當(dāng)框架承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%但不大于80%時(shí)，意味剪力墻布置偏少，框架承擔(dān)較大地震作用。當(dāng)框架承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的80%時(shí)，意味著結(jié)構(gòu)中剪力墻數(shù)量極少，屬于少墻框架結(jié)構(gòu)，其抗震性能差�？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)采用，以避免剪力墻受力過(guò)大、過(guò)早破壞。 

　　核心區(qū)受剪承載力 

　　由于異形柱特點(diǎn)，使得異形柱框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受剪承載力低于截面面積相同的矩形框架節(jié)點(diǎn)受剪承載力，這是異形柱框架的薄弱環(huán)節(jié)。為確保結(jié)構(gòu)安全，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別關(guān)注�！兑�(guī)程》強(qiáng)制條文要求：“異形柱框架應(yīng)進(jìn)行梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力計(jì)算”，無(wú)論非抗震設(shè)計(jì)還是抗震設(shè)計(jì)均應(yīng)進(jìn)行。設(shè)計(jì)中也可采用取梁端增設(shè)支托或水平加腋等措施增加節(jié)點(diǎn)有效面積，提高梁柱節(jié)點(diǎn)承載力及延性。 

　　位移比限制 

　　對(duì)結(jié)構(gòu)位移的控制，實(shí)際上是對(duì)構(gòu)件截面大小、結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大小的宏觀控制。從而達(dá)到保證主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài)。異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)形式的位移比較一般的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格。 

　　五、結(jié)語(yǔ) 

　　異形柱結(jié)構(gòu)形式在住宅建筑中具有廣泛的應(yīng)用前景，特別是在非抗震地區(qū)及低烈度地區(qū)。鑒于異形柱自身截面的特殊性，以及在對(duì)不同角度方向受力的差異復(fù)雜性、地震作用的不確定性，對(duì)異形柱-框架剪力墻結(jié)構(gòu)在具體規(guī)定掌握上嚴(yán)格一點(diǎn)是很必要的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中若能兼顧“承載力、剛度、穩(wěn)定、延性”的平衡協(xié)調(diào)，使結(jié)構(gòu)具有良好整體性和延性、足夠強(qiáng)度和適當(dāng)剛度，能夠達(dá)到安全使用、經(jīng)濟(jì)合理目的，是居住建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的很好選擇。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010).京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2010.12-01實(shí)施