摘 要：在介紹鋼筋混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合《混凝土異形柱技術(shù)規(guī)程》(JGJ149—2006)及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2010)，探討異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊規(guī)定、要求。

　　關(guān)鍵詞：異形柱,框架結(jié)構(gòu),抗震規(guī)范

　　1 概 述

　　近年來(lái)，隨著人們物質(zhì)文化生活水平的提高，人們對(duì)住宅建筑使用要求也在日益提高。當(dāng)今人們對(duì)住宅建筑，除了滿足最基本的功能要求外，對(duì)室內(nèi)的美觀及使用的舒適度要求也越來(lái)越高。普通的矩形框架柱一般都比填充墻體要厚，凸出的柱角很大一部分露在房間內(nèi)部，使室內(nèi)布置和家具擺設(shè)受到一定的限制，特別是小面積住宅更顯影響。此外，外露的柱角也會(huì)影響、減少建筑的有效使用面積。普通剪力墻結(jié)構(gòu)雖然不會(huì)出現(xiàn)“柱楞”，但其對(duì)建筑空間的嚴(yán)格限定與分隔，使建筑空間不能靈活改變。人們普遍希望住宅既能像剪力墻結(jié)構(gòu)一樣房間內(nèi)部四角平整光滑、整齊美觀，又能像框架結(jié)構(gòu)一樣，可拆除填充墻體，靈活布置房間內(nèi)空間，于是異形柱框架結(jié)構(gòu)便應(yīng)運(yùn)而生。

　　2異形柱框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

　　2.1異形柱截面形式不同于普通框架柱的方形、矩形、圓形，而通常為“L、T、+”等異形柱截面，其截面各肢的肢高肢厚比不大于4。異形柱各肢肢長(zhǎng)可能相等，也可能不相等，但提倡采用等肢異形柱。當(dāng)不得不采用不等肢異形柱時(shí)，柱兩肢的肢高比不宜超過(guò)1.6。異形柱在滿足受力的前提下，肢厚宜與相連填充墻等厚，若比相連填充墻體厚，出現(xiàn)柱楞，則將失去美觀、使用方便的基本意義。

　　2.2 與普通框架相比，異形柱框架結(jié)構(gòu)總體側(cè)向剛度較小，豎向整體顯得較柔。異形柱截面有一根對(duì)稱軸或無(wú)對(duì)稱軸，對(duì)荷載方向較敏感，抗扭剛度較差，因此異形柱抗扭能力較普通框架差。異形柱框架中的梁柱截面較薄，施工時(shí)不易搗實(shí)，再加上梁柱交接處應(yīng)力集中，削減了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的體積，使節(jié)點(diǎn)抗剪承載力降低。

　　2.3 異形柱框架結(jié)構(gòu)的平面布置，除應(yīng)遵守一般框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施、相關(guān)規(guī)定、設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)綜合考慮自身的特點(diǎn)，注意以下幾方面的問(wèn)題：

　　2.3.1 平面布置宜盡量對(duì)稱，兩個(gè)主軸方向要協(xié)調(diào)，使合力中心盡可能和剛度中心重合，減少偏心距，盡量減少因扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不利影響;

　　2.3.2 考慮采用雙向承重體系，并縱橫向相連接;

　　2.3.3 各柱肢應(yīng)盡量對(duì)齊，使柱肢與梁一起構(gòu)成較規(guī)則、多跨的抗側(cè)力體系，

　　2.3.4 異形柱應(yīng)重點(diǎn)布置在房屋中影響使用的墻角部位，其它部位從受力合理和施工方便兩個(gè)方面考慮宜采用矩形截面柱。這樣兼顧了使用和安全兩個(gè)方面，充分發(fā)揮了異形柱使用和受力的特點(diǎn)。

　　3異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

　　異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已有了一段時(shí)間，通過(guò)了多年的實(shí)踐之后，現(xiàn)已經(jīng)頒布了統(tǒng)一的國(guó)家規(guī)范。異形柱不宜套用普通柱的配筋公式，也不宜直接用剪力墻的配筋公式，一般來(lái)說(shuō)，異形柱的計(jì)算方法遵循以下規(guī)則：

　　3.1 確定結(jié)構(gòu)布置形式

　　異形柱框架結(jié)構(gòu)一般采用規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案，這個(gè)是為了滿足抗震概念的設(shè)計(jì)要求。規(guī)則結(jié)構(gòu)有利于減少偏心，剛度和承載力均勻分布的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)根據(jù)建筑功能需要設(shè)置底部大空間時(shí)，可通過(guò)框架底部抽柱并設(shè)置轉(zhuǎn)換梁，形成底部抽柱轉(zhuǎn)換層的異形柱結(jié)構(gòu)。不落地的框架柱應(yīng)直接落在轉(zhuǎn)換層主結(jié)構(gòu)上。托柱梁應(yīng)雙向布置，可雙向均為框架梁，或一方為框架梁，另一方為托柱次梁。

　　3.2 確定結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)

　　對(duì)于有抗震設(shè)計(jì)要求的異形柱框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)該根據(jù)抗震設(shè)防烈度和房屋高度確定結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)，并據(jù)此對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算、設(shè)置構(gòu)造措施。

　　3.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)

　　對(duì)于居住建筑，其異形柱框架結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)應(yīng)采用二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限不應(yīng)少于50年。結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)該進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)計(jì)算和驗(yàn)算。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的地震作用，豎向荷載，風(fēng)荷載的最不利效應(yīng)組合對(duì)異形柱進(jìn)行正截面、斜截面、梁柱節(jié)點(diǎn)承載力進(jìn)行驗(yàn)算。

　　3.4 結(jié)構(gòu)分析模型和計(jì)算

　　利用彈性方法計(jì)算異形柱框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載、風(fēng)荷載和多遇地震作用下的內(nèi)力和位移。框架梁及連梁等構(gòu)件可考慮在豎向荷載下梁端局部塑性變形引起的內(nèi)力重分布。異形柱框架結(jié)構(gòu)應(yīng)采用空間桿系模型或其他組合有限元等分析模型。計(jì)算其結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移時(shí)，可假定樓板在其自身平面內(nèi)為無(wú)限剛性，并應(yīng)在設(shè)計(jì)中采取措施保證樓板平面內(nèi)的整體剛度。

　　3.5 截面計(jì)算

　　異形柱框架結(jié)構(gòu)的異形柱應(yīng)進(jìn)行雙向偏心受壓正截面承載力計(jì)算、雙向偏心受拉正截面承載力計(jì)算、斜截面受剪承載力計(jì)算以及梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力計(jì)算。當(dāng)處于抗震地區(qū)時(shí)，應(yīng)考慮地震作用組合的影響。

　　4結(jié)合《異形柱規(guī)程》及《抗震規(guī)范》探討異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊規(guī)定、要求。

　　4.1 異形柱框架結(jié)構(gòu)的最大適用高度

　　由于異形柱框架結(jié)構(gòu)是一種較新型的結(jié)構(gòu)形式，只經(jīng)過(guò)十余年的實(shí)踐。綜合考慮現(xiàn)有的理論研究、實(shí)驗(yàn)研究成果及設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，其房屋適用的最大高度較一般的混凝土框架結(jié)構(gòu)有所降低。現(xiàn)就將《混凝土異形柱技術(shù)規(guī)程》與《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)比如下:

　　4.2異形柱框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)

　　由于異形柱框架結(jié)構(gòu)的抗震性能相對(duì)于普通混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋較弱，異形柱框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)相對(duì)也交嚴(yán)格，相應(yīng)《混凝土異形柱技術(shù)規(guī)程》的抗震等級(jí)分類也較《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》更為詳細(xì)，現(xiàn)就將《異形柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》有關(guān)于抗震等級(jí)分類的對(duì)比如下表2、表3:

　　當(dāng)為7度(0.15g)時(shí)，建于Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地的異形柱框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)按提高一個(gè)級(jí)別采取抗震構(gòu)造措施，按“表3”中括號(hào)內(nèi)所示的抗震等級(jí)形式來(lái)具體表達(dá)。

　　4.3 異形柱框架結(jié)構(gòu)的水平位移限值

　　由于異型柱框架結(jié)構(gòu)的特殊性，《異型柱規(guī)程》對(duì)異型柱框架結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值也較《抗震規(guī)范》嚴(yán)格，現(xiàn)比較如下：

　　(表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字用于底部抽柱帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu))

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　異形柱框架結(jié)構(gòu)有著較大的市場(chǎng)需求，廣大建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極地去理解及應(yīng)用《混凝土異形柱技術(shù)規(guī)程》。只有理解異形柱框架結(jié)構(gòu)的受力破壞機(jī)理，選用合理的結(jié)構(gòu)平面布置，正確掌握規(guī)范進(jìn)行計(jì)算分析、截面配筋設(shè)計(jì)和處理好一系列的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，才能保證設(shè)計(jì)出來(lái)的異形柱框架結(jié)構(gòu)安全、可靠。

　　參考文獻(xiàn)

　　【1】JGJ149—2006, 《混凝土異形柱技術(shù)規(guī)程》。

　　【2】GB 50011—2010, 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。

　　【3】2007年4月1日, 《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程理解與應(yīng)用》，嚴(yán)士超。