61224161820205
异形柱结构体系的发展与应用
异形柱结构体系的发展与应用
摘要：异形柱结构自出现以来，以其独特的优越性，在全国范围内得到了广泛的推广应用。通过对异形柱结构的造价分析与设计要点介绍，便于快速确定结构方案，达到优化设计的目的。...
异形柱结构体系的发展与应用
(连云港市建筑设计研究院有限责任公司& 江苏连云港& 222001)
&&& 混凝土异形柱结构是以T形、L形、十字形的异形截面柱代替一般框架柱作为竖向支承构件而构成的结构，以避免框架柱在室内凸出，少占建筑空间，改善建筑观瞻，为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性；同时结合墙体改革，采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料作为框架填充墙及内隔墙，代替传统的烧结普通砖墙，以贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、保护环境的政策。
2.历史形成与发展
&&& 20世纪70年代以来，国家有关部门发布专门文件，将在全国范围内逐步禁止使用烧结黏土砖，异形柱结构体系就是在墙体材料革新推动下促进结构体系变革的产物。
&&& 广东、天津等省从20世纪80年代开始，在6层至9层的住宅工程中进行异形柱框架设计，获得了大量的研究数据和丰富的设计经验，并率先制订和实施了异形柱结构地方标准。
&&& 连云港市地处苏北地区，随着我国改革开放的不断深入，作为新亚欧大陆桥东桥头堡，江苏省唯一具有出海港口的沿海城市，其区位优势正逐渐显现出来，我市迎来了大开发、大建设的跨越式发展时期。城乡人民对住房需求日益增高，建设用地越来越紧张。住宅建筑必然向高的方向发展。几年前大量兴建的住宅层数，都还在5、6层，如今一般都在8．9层甚至10层以上。这样，通常的砖混结构已满足不了目前住宅建筑的要求，它自然被框架结构甚至性能更好的其它结构形式所代替，异形柱结构正是在此背景下为设计人员所熟知、所应用。
3.关于工程造价方面的问题
&&& 异形柱结构的填充墙、隔墙应优先采用轻质高效的墙体材料，避免了采用烧结实心黏土砖，由此带来的效益不仅是改善建筑的保温、隔热性能、节约能源消耗，而且减轻了结构自重，降低了墙体与基础造价，有利于减少结构的地震作用；采用工业废料制作轻质墙体，有利于节能环保，其综合效益值得重视。
&&& 异形柱框架结构在多层范围内若要做到与砖混结构造价接近，宜使用大柱网，但是一般住宅开间小、进深浅、纵横墙交叉多，层高较低，因此多采用小柱网方案。考虑到把框架梁跟砖混住宅中的圈梁合在一起，框架柱根跟构造柱合在一起．混凝土用量增加不多。经局部对比，采用异形柱框架的住宅比砖混住宅增加造价(直接费)20元／m2～25元／ m2。如果加上征地费用的平摊造价，总造价相差就很小，从整体和综合效益上来讲，很受住户和建设单位的欢迎。
4.关于结构设计方面的问题
&&& 4.1结构方案布置与构件截面选型
&&& 异形柱框架基本上是按墙体布置的要求来设置的，布置灵活，适应性强，整体刚度好。柱距和梁的跨度一般在3 m～6m之间，负荷面积较小，合理地解决了结构受力和小面积房间使用的问题。
&&& 柱载面常用T、L、十等形式，两柱肢中线的交点即为剪力中心。在选择柱截面形式时，要考虑受力合理，有利于柱的工作，尽量避免和减少柱的附加扭转与翘曲应力，还要注意形状不要过分复杂，节约材料，有利施工。异形柱配筋计算，按双偏心受压、拉构件计算，箍筋采用双剪配箍。梁按矩形截面来计算，考虑到整体现浇板会起加强刚度的作用，框架梁惯性矩可乘以l.5～2．0刚度提高系数(其中，边框梁取1.5，中框梁取2 0)。
&&& 根据笔者体会，柱肢壁厚以采用200 mm(或220mm)、柱高采用500mm-600mm较为常用。框架梁截面取200mm×350mm-500mm较为合适，其中横向粱200mm×400 mm，纵向梁200mm×370mm(梁底与门窗顶标高一致)使用最多。穿过大厅的梁高不宜超过350 mm，以满足建筑美观和结构安全的要求。在楼梯间、电表箱等处，暗埋的电线管比较密集，对梁削弱较多，从结构安全与方便施工的角度考虑，局部跨梁段应加宽至250 mm或300 mm。
&&& 4.2梁柱截面配筋注意点：
&&& 由于柱梁截面较小，为避免钢筋过密，纵向受力钢筋的根数宜少。如柱截面厚200 mm，钢筋直径不大于25 mm，柱每边纵向受力钢筋宜用两根，否则节点施工困难。在实际工程中，柱截面厚度可取220mm，就是在经粉刷处理后不影响房间使用情况下，有限地加大柱截面尺寸，改善钢筋过密的现象。当柱肢宽度较大，纵向受力钢筋的间距不能满足要求时．应设置纵向构造钢筋，构造筋选用直径12mm的即可，不必选用很粗的钢筋，构造筋间设置拉筋，间距与箍筋间距相同。
&&& 框架梁200mm宽，每排受力筋宜用两根，尽量避免和少用3根。当配筋面积较大时，可布置两排钢筋。
&&& 4.3关于配合使用小截面矩形柱的问题：
&&& 异形柱结构在住宅工程中大量应用，并取得成功，但柱的构造钢筋和模板用量较多，施工不如矩形柱方便。可以在房屋的楼梯间、电梯井、相邻两房间门垛等处，布置一般的矩形框架柱，这种矩形柱截面常用300 mm×500 mm～600mm。
&&& 连云港市的住宅工程，底层多用作车库或杂物间，可以结合底层柱受力大，储藏间使用要求低的特点，适当加大柱截面尺寸，布置矩形拄。采用异形柱与矩形柱配合使用的异(矩)形柱框架，不仅保持了异形柱框架的优点，而且比采用全异形柱框架降低造价，提高经济效益。
&&& 4.4关于局部使用梁拖柱的异形柱结构
&&& 异形柱结构体系中，除异形柱上下连续贯通落地的一般框架结构之外，根据建筑功能的需要可采用底部抽柱带转换层的异形柱结构，这种结构上部楼层的一部分异形柱根据建筑功能的要求，并不上下连续贯通落地(即底部抽柱)，而是落在转换大粱上(即梁拖柱)，完成上部小柱网到底部大柱网的转换，以形成底部大空间结构，但剪力墙应上下连续贯通房屋全高。
&&& 这种商住楼的底层(或转换层)框架，应采用大截面粱柱和较高强度等级的混凝土，转换层楼板刚度亦应适当加强。在上部结构中，即使每榀框架的负荷面积和单位荷载都一样，但不同梁柱的受力情况是有明显差另0的。转换层的框架大粱，尽管刚度很大，但毕竟有挠度，由其抬起来的粱上柱是“动支座”，而落地柱则是“固定支座”。梁上柱的内力就明显小于相对应的落地柱。以粱上柱为支座的框架梁，其内力情况与以落地柱为支座的框架梁有明显不同。例如，以梁上柱为支座的粱端负弯矩就明显小于以落地柱为支座的粱端负弯矩，而它们的梁端正弯矩恰恰相反。这些在应用计算机程序进行截面配筋、辅助设计时应予以注意。
&&& 近年来国内各高等院校、设计、研究单位对异性柱结构的基本性能、设计方法、构造措施及工程应用等方面进行了大量的科学研究与工程实践，特别是国家行业标准&混凝土异形柱结构技术规程&的发布，为异形柱结构设计施工、工程审查及质量监控，提供了依据。
综上所述，异形柱结构有着广阔的市场前景，在设计中应根据其受力特点，充分了解其破坏机理，选择合理的截面形式，正确掌握计算机分析方法与截面配筋，其结构才能有可靠的安全保证。
参考文献：
[1]JGJl49―2006混凝土异彤柱结构技术规程[S]．中国& 建筑l业出版社，2006．
[2]江苏省质量技术监督局，江苏省建设厅，DB32／512― 2002钢筋混凝土异彤柱框架结构技术规程[S]．
[3]全国民用建筑工程设计技术措施(结构)[S]．中国计划出版社
(本文来源：陕西省土木建筑学会& 文径网络：尚雯潇 尹维维 编辑& 文径 审核)
的相关文章
版权所有 &2017 文径网络保留一切权力&&土木建筑网2.0版由CCRRN在中国西安设计&&数据支持文径网络数据中心&&技术支持文径网络技术中心混凝土异形柱结构技术规程 [附条文说明] JGJ149-2006 众智建筑资源
6．2 异形柱结构
6．2．1 异形柱的剪跨比宜大于2，抗震设计时不应小于1．5。
6．2．2 抗震设计时，异形柱的轴压比不宜大于表6．2．2规定的限值。
注：1 轴压比N/(fcA)指考虑地震作用组合的异形柱轴向压力设计值N与柱全截面面积A和混凝土轴心抗压强度设计值fc乘积的比值；
2 剪跨比不大于2的异形柱，轴压比限值应按表内相应数值减小0．05；
3 框架-剪力墙结构，在基本振型地震作用下，当框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％时，异形柱轴压比限值应按框架结构采用。
6．2．3 异形柱的钢筋应满足下列要求(图6．2．3)：
1 在同一截面内，纵向受力钢筋宜采用相同直径，其直径不应小于14mm，且不应大于25mm；
&&&&2 内折角处应设置纵向受力钢筋；
&&&&3 纵向钢筋间距：二、三级抗震等级不宜大于200mm；四级不宜大于250mm；非抗震设计不宜大于300mm。当纵向受力钢筋的间距不能满足上述要求时，应设置纵向构造钢筋，其直径不应小于12mm，并应设置拉筋，拉筋间距应与箍筋间距相同。
6．2．4 异形柱纵向受力钢筋之间的净距不应小于50mm。柱肢厚度为200～250mm时，纵向受力钢筋每排不应多于3根；根数较多时，可分二排设置(本规程图6．2．3d)。
6．2．5 异形柱中全部纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于表6．2．5规定的数值，且按柱全截面面积计算的柱肢各肢端纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于0．2；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百分率应按表6．2．5中的数值增加0．1采用。
6．2．6 异形柱全部纵向受力钢筋的配筋率，非抗震设计时不应大于4％；抗震设计时不应大于3％。
6．2．7 异形柱应采用复合箍筋(图6．2．7)，严禁采用有内折角的箍筋。箍筋应做成封闭式，其末端应做成135°的弯钩。
&&&&弯钩端头平直段长度，非抗震设计时不应小于5d(d为箍筋直径)；当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于3％时，不应小于10d。抗震设计时不应小于10d，且不应小于75mm。
&&& 当采用拉筋形成复合箍时，拉筋应紧靠纵向钢筋并钩住箍筋。
6．2．8 非抗震设计时，异形柱的箍筋直径不应小于0．25d(d为纵向受力钢筋的最大直径)，且不应小于6mm；箍筋间距不应大于250mm，且不应大于柱肢厚度和15d(d为纵向受力钢筋的最小直径)；当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于3％时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，且不应大于10d(d为纵向受力钢筋的最小直径)；箍筋肢距不宜大于300mm。
6．2．9 抗震设计时，异形柱箍筋加密区的箍筋应符合下列规定：
&&& 1 加密区的体积配箍应符合下列要求：
&&&&式中 ρv——箍筋加密区的箍筋体积配箍率，计算复合箍的体积配箍率时，应扣除重叠部分的箍筋体积；
&&&&&fc——混凝土轴心抗压强度设计值，强度等级低于C35时，应按C35计算；
&&&&&fyv——箍筋或拉筋抗拉强度设计值，超过300N/mm2时，应取300N/mm2计算；
&&&& λc——最小配箍特征值，按表6．2．9采用。
&&& 2 对抗震等级为二、三、四级的框架柱，箍筋加密区的箍筋体积配箍率分别不应小于0．8％、0．6％、0．5％。
&&&&3 当剪跨比λ≤2时，二、三级抗震等级的柱，箍筋加密区的箍筋体积配箍率不应小于1．2％。
6．2．10 抗震设计时，异形柱箍筋加密区的箍筋最大间距和箍筋最小直径应符合表6．2．10的规定。
6．2．11 异形柱箍筋加密区箍筋的肢距：二、三级抗震等级不宜大于200mm，四级抗震等级不宜大于250mm。此外，每隔一根纵向钢筋宜在两个方向均有箍筋或拉筋约束。
6．2．12 异形柱的箍筋加密区范围应按下列规定采用：
1 柱端取截面长边尺寸、柱净高的1/6和500mm三者中的最大值；
&&&&2 底层柱柱根不小于柱净高的1/3；当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上、下各500mm；
&&& 3 剪跨比不大于2的柱以及因设置填充墙等形成的柱净高与柱肢截面高度之比不大于4的柱取全高；
&&&&4 二、三级抗震等级的角柱取柱全高。
6．2．13 抗震设计时，异形柱非加密区箍筋的体积配箍率不宜小于箍筋加密区的50％；箍筋间距不应大于柱肢截面厚度；二级抗震等级不应大于10d(d为纵向受力钢筋直径)；三、四级抗震等级不应大于15d和250mm。
6．2．14 当柱的纵向受力钢筋采用绑扎搭接接头时，搭接长度范围内箍筋直径不应小于搭接钢筋较大直径的25％，箍筋间距不应小于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm。
微信公众号503 Service Temporarily Unavailable
503 Service Temporarily Unavailable
openresty/1.11.2.4}