当前位置:文档之家› 异形柱结构设计问题综述

异形柱结构设计问题综述

异形柱结构设计问题综述
异形柱结构设计问题综述

异形柱结构设计问题综述

1概述

住宅开发商及用户对建筑住宅中柱甚至主梁不突出墙面的呼吁,日益高涨,从而极大地推动了柱截面形式的变革,促使异形柱结构的诞生,并在全国广大地区蓬勃发展。异形柱指的是除矩形、圆形以外的截面形式,如T形、十字形、形等截面形式它的优点是,柱肢基本与填充墙等厚,使室内不出现柱楞,便于室内灵活布置,又可增加使用面积。异形柱结构分为异形柱框架结构和异形柱框架一剪力墙结构,各种结构各有不同的适用高度,且均比普通柱结构要求更严。

2异形柱的受力性能

2.1承载能力

异形柱不同于矩形柱,它由多肢组成,柱肢截面高度与柱肢宽度的比值一般在2~4,墙肢平面内外2个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异。

2.2变形特征

一般住宅的层高在2_8~3.0m,异形柱肢厚在200mm左:占,异形柱为了获得足够的承载力,肢长一般不会太小,这就容易造成柱剪跨比过小,形成短柱(柱净高H/柱肢长h小于4),以剪切变形为主,构件变形能力下降。即使存在轴压比较小的柱H/h>4,由于异形柱属薄壁构件,也会因截面曲率M/EI或ecufX(ecu为混凝土的极限压应变,x为截面受压区高度)较小,使弯曲变形性能有限,延性较差。

2.3破坏机理

异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土协调变形,这种变形协调,使各柱肢内存在比较大的翘曲应力和剪应力。而该剪应力的存在,使柱肢极易先出现裂缝,即产生腹剪裂缝,使得各肢的核心混凝土处于三向剪力状态,导致异形柱脆性增加,使得异形柱较普通截面柱变形能力低。同时,异形柱存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差,不对称截面导致不对称延性。当荷载作用在腹板平面内,翼缘在受拉侧,异形柱小偏压脆性破坏;翼缘在受压侧时,异形柱大偏压延性破坏。由国内外大量的试验资料和理论分析表明,异形柱的破坏形态为:弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等。影响其破坏形态的因素有:荷载角、轴压比、剪跨比、配箍率以及箍筋问距S与纵筋直径d的比值等。异形柱由于其截面的特殊性及受力性能的复杂性,在设计中,必须通过可靠的计算分析和必要的构造措施,来保证其强度和延性。

3异形柱的计算分析

3.1计算方法

在低烈度区,且水平力作用在截面对称轴内时(如异形柱为十字形),弹性分析计算其翘曲应力很小,此时如同承受水平力的偏压构件,仍可按平截面假定分析,按混凝土设计规范计算。而在高烈度区,且水平力作用在非主轴方向,则翘曲应力不容忽视,按平截面假定误差较大,则应对异形柱结构进行有限元分析,决定内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时,应选用带有异形柱计算功能的软件,如中国建筑科学研究院的TAT,SATWE程序等。TBSA软件不能直接输入异形柱的截面形式,需按柱子双向刚度相等原则,将异形截面简化为矩形截面,但此时存在面积误差,

同时,柱截面形心主轴的角度也发生了变化,进而影响构件内力的计算及其它计算结果,同时柱的定位、梁的计算长度,都存有问题。TAT,SATWE 程序可直接输入异形柱的截面,不存在这一类问题。在计算异形柱的刚度时,以其主形心的主轴坐标为参考点,求出异形柱主形心惯性矩,与之相连的梁的刚度也均向异形柱主形心叠加。计算时,按材料力学的经典公式,求出各种异形截面在主轴的惯性矩和方向角,并建立主轴的单元刚度,与梁元刚度、墙元刚度一起,参与结构的整体分析,分析更为合理。

3.2计算模型

由于在实际工程中,所布置的竖向构件往往不全是异形柱,其中经常会混合采用墙肢相对较长的剪力墙(一般剪力墙或部分短肢剪力墙),形成异形柱框架一剪力墙结构。在这类结构的计算模型输入时,有的设计人员常会把异形柱,按短肢剪力墙输入,有的甚至将异形柱框架结构的全部异形柱,按短肢剪力墙输入,这样势必造成计算误差,而且发现有些构件的误差会影响结构、构件的安全。如框架梁,按异形柱输入的,粱长取两端异形柱形心长度;而按短肢剪力墙输入的,梁长取墙肢端点长度,两种方法引起梁内力、配筋有较大出入。下面举例分析2种输入方法引起的自振周期、地震作用及结构侧移,结构内力的差异。例:某结构柱网尺寸为4.2rex4.2m,平面布置见图1。共4层异形柱框架结构,层高3.0m,8度,Ⅱ类场地,主梁200mmX500mm,次梁200mmX400mm,混凝土强度等级C25,楼面静、活荷载标准值分别取4.5kN/m,2.0kN/m,梁上墙的线荷载标准值取7.5kN/m。模型1全按异形柱形式输入,模型2周边异形柱按短肢剪力墙形式输入。用TAT软件进行抗震分析比较,结果见表1。

计算结果反映出:按短肢剪力墙形式输入的模型2,同模型1相比,自振周期小了10.4%,地震作用大了15.2%,结构侧移小了32%,结构内力均较模型1小。算例分析表明,不同的计算模型无论对异形柱结构体系的自振周期、结构侧移,还是基底弯矩和剪力、梁柱内力都产生了很大的影响。因此,在实际工作抗震分析时,需要注意以下几点:①对于肢长与肢宽之比不大于4的异形柱,由于它已接近柱的特征,应采用异形柱形式输入;②对于肢长与肢宽之比稍大于4的,不应采用过高的轴压比,宜接异形柱套用。另外,建议对异形柱结构体系,宜采用2种不同计算模型的软件(如TAT,SATWE)进行计算分析,以便校核。

4轴压比的控制

对框架结构,框一剪结构,柱的延性对于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起着十分重要的作用,且轴压比又是影响混凝土柱延性的一个关键指标,柱的侧移延性,随着轴压比的增加而急剧下降。在高轴压比情况下,增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小,因而轴压比大小的控制,对柱的延性影响至关重要。特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合,剪应力使混凝土柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝,产生腹剪破坏,加上异形柱多属短柱,这些导致柱脆性增加,使异形柱的延性普遍低于矩形柱,因而对异形柱的轴压比要严格控制。在目前设计过的工程中,由于本地建筑主管部门的严格控制,异形柱结构的适用高度,一般不高,异形柱的轴压比不会太大,一般可控制在比普通柱结构规范规定的限值小O_3的水平。另外,不同的柱截面形式,如L形、T形、十字形,在相同水平侧移下,其延性性能也有较大差异,对双向对称的十字形,轴压比限值可适当放宽,

而双向均不对称的L形就应严格控制,T形次之,这与结构布置中的角柱轴力小,布置L形,边柱,布置T形,中柱轴力大,布置十字形基本吻合。5结构构造

5.1配筋构造

在正确的结构选型及计算后,截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点,柱肢端部会出现较人应力,加上梁作用于柱肢上应力的不均匀,一般越靠肢端应力越大,对柱肢形成偏心压力,进一步加大了肢端压应力。因而在异形柱配筋时,纵向受力钢筋应按计算所需,集中布置在肢端和柱肢交接的内折角区域,其余部位均匀设置间距不大于200mm的构造钢筋,直径可用14mm,并设拉筋,拉筋直径和间距可同柱箍筋,这样可限制柱肢的混凝土裂缝的开展,提高异形柱局部抗剪强度及变形能力。柱箍筋由计算确定,箍筋的设置不仅能抗剪,也可约束混凝土变形,增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍,因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下,箍筋直径大,其延性指标好,因而箍筋可用4,8,4,10,其间距可比普通柱箍筋间距小。5.2其余构造

5.2.1材料要求

(1)混凝土的强度等级不应低于C25,且不应高于C50。C50级以上的混凝土在力学性能等方面,与一般强度混凝土有着较大的差异;

(2)纵向受力钢筋宜选用高强的HRB400,HRB335级钢筋。高强钢筋的采用,使钢筋直径不至于过大,且减少了根数便于布置;若钢筋直径过大,则会造成锚固和节点构造的施工困难。

5.2.2截面要求

(1)异形柱截面各肢肢高、肢厚比,不应大于4,肢厚不应小于200mm。肢厚小于200mm时,会造成梁柱节点核心区的钢筋设置困难及钢筋与混凝土的粘结锚固强度不足,难以保证结构的安全且施工不便。

(2)异形柱不应采用一字形和z字形。一字形截面柱由于柱肢薄且没有翼缘的约束,平面外刚度较差,特别是一侧搭梁时,在地震作用下极易产生破坏。z字形截面柱受力复杂,柱肢存在翘曲应力和剪应力,柱腹板还存在较大的扭矩作用,易造成复杂应力作用下的破坏。(3)尽可能地避免短柱和极短柱,异形柱的剪跨比宜大于2,减小地震作用下发生脆性粘结破坏的危险性。

6节点核心区受剪承载力

由异形柱的截面特性,决定了梁柱节点核心区域面积较小,而梁柱纵筋交汇使得箍筋配置不可能太多。为了满足抗剪承载力的要求,只能提高混凝土的标号,但随之带来的问题是构件变脆,同时与梁板混凝土强度的协调也成问题,有时为了个别柱的需要,而使全部柱的混凝土标号提高,也造成了投资上的浪费。为了解决这一问题,我们在已建成的工程中采用了在节点核心区的柱内加竖向钢板的方法,钢板伸过节点核心区上下一定的长度锚固,按钢板与混凝土协同工作来计算分析,确定钢板的截面尺寸。最终设计的结果是钢板截面尺寸较小,不影响梁柱钢筋的布置,且钢板设置灵活,哪里需要哪里加。该工程已建成使用,效果较好。

7结语

异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形(圆形)柱结构

不同,设计中应根据其受力的特点,充分了解其破坏的各种机理,选用合理的结构布置形式及计算模型,正确掌握计算机分析方法和结构构造,保证结构的安全可靠,以便促进这种有着较大市场需求的异形柱结构体系的健康发展。

异形柱结构设计要点

异形柱结构设计要点 异形柱结构体系 异形柱结构体系是指采用轻质填充墙及隔墙的现浇钢筋混凝土异形柱框架及异形柱框架-剪力墙结构体系。柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4,相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。 一、异形柱结构特点 1、由于截面的这种特殊性,使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异; 2、对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好。而对短柱(H/h<4),剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。异形柱通常在短柱范围,且属薄壁构件,即使发生延性的弯曲形破坏,也因截面曲率M/EI或εcu/χ(εcu 为砼的极限压应变,χ为截面受压区高度)较小,使弯曲变形性能有限,延性较差; 3、异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显; 4、特别是异形柱不同于矩形柱,它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差。由国内外大量的试验资料和理论分析[2],异形柱的破坏形态为:弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等,影响其破坏形态的因素有:荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比(剪跨比),配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂,设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。 二、异形柱结构适用条件 1、居住建筑(住宅及宿舍); 2、抗震设防烈度为7度(0.10g及0.15g)和8度(0.20g,I、II、III类场地); 3、柱网尺寸不宜大于6.6m; 4、房屋总高度的限制。 三、异形柱结构的平面布置: 1、在异形柱结构的一个独立结构单元内,宜使结构平面形状简单、规则,刚度和承载力分布均匀。 2、结构平面布置应减小扭转效应的不利影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移分别不宜大于该楼层两端相应平均值的1.2倍,不应大于该楼层两端相应平均值的1.4倍。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.85。 3、异形柱框架结构和异形柱框架-剪力墙结构均应设计成双向抗侧力结构体系。 4、异形柱结构的框架纵横柱网轴线宜对齐拉通;异形柱肢截面厚度中线与梁及剪力墙中线宜对齐重合。 5、异形柱结构不应用于单跨框架结构。 四、异形柱结构的竖向布置: 1、结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。 2、异形柱结构的侧向刚度沿竖向宜均匀分布,楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的75%,或其上相邻三层刚度平均值的85%。 3、楼层抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的85%,不应小于其上一层受

剪力墙结构特点

高层剪力墙异形柱随着人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结构的优点,逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式,即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点,受到了建筑师的肯定,更得到了住户与房开商的欢迎,为此,本文对这两种新的高层住宅结构型式的受力特点、结构分析及构造要求进行阐述。 1 短肢剪力墙结构 短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。 这种结构型式的特点是: ①结合建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾; ②墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置; ③能灵活布置,可选择的方案较多,楼盖方案简单; ④连接各墙的梁,随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内,可隐蔽; ⑤根据建筑平面的抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙,形成主要的抗侧力构件,较易满足刚度和强度要求。 对短肢剪力墙结构的设计计算,因其是剪力墙大开口而成,所以基本上与普通剪力墙结构分析相同,可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法,前者如建研院的TBSA、TAT,广东省建筑设计院的广厦CAD的SS模块,后者如建研院的TBSSAP、SATWE,清华大学的TUS,广东省建院的SSW 等。其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况,精度较高。虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广,但对墙肢较长的短肢剪力墙,应该用空间杆-墙组元程序进行校核。

异形柱 规范

1 总则 1.0.1 为在混凝土异形柱结构设计及施工中贯彻执行国家技术经济政策,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量,制定本规程。 1.0.2 本规程主要适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度、7度(O.10g,O.15g)和8度 (0.20g)抗震设计的一般居住建筑混凝土异形柱结构的设计及施工。 1.0.3 混凝土异形柱结构的设计及施工,除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1 异形柱 specially-shaped column 截面几何形状为L形、T形和十字形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。 2.1.2 异形柱结构 structure with specially-shaped columns 采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构 2.1.3 柱截面肢高肢厚比 ratio of section height to section thickness of column leg 异形柱柱肢截面高度与厚度的比值。 2.2 符号 2.2.1 作用和作用效应 Gj——第j层的重力荷载代表值; Mbl、Mbr——框架节点左、右侧梁端弯矩设计值; Mx、My——对截面形心轴x、y的弯矩设计值; N——轴向力设计值; Vc——柱斜截面剪力设计值; VEKi-—第i层对应于水平地震作用标准值的剪力; Vj-—节点核心区剪力设计值; σi——第i个混凝土单元的应力; σj——第j个钢筋单元的应力。 2.2.2 材料性能 fc——混凝土轴心抗压强度设计值; ft-—混凝土轴心抗拉强度设计值; fy——钢筋的抗拉强度设计值; fyV——箍筋的抗拉强度设计值。 2.2.3 几何参数 as'——受压钢筋合力点至截面近边的距离; A——柱的全截面面积; Aci-—第i个混凝土单元的面积; Asj-—第j个钢筋单元的面积; Asv--验算方向的柱肢截面厚度bc范围内同一截面箍筋各肢总截面面积; Asvj-—节点核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋各肢总截面面积; bc-—验算方向的柱肢截面厚度; bf——垂直于验算方向的柱肢截面高度; bj——节点核心区的截面有效验算厚度; d——纵向受力钢筋直径;

异形柱 规范

1总则 1.0.1为在混凝土异形柱结构设计及施工中贯彻执行国家技术经济政策,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量,制定本规程。 1.0.2本规程主要适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度、7度(O.10g,O.15g)和8度(0.20g)抗震设计的一般居住建筑混凝土异形柱结构的设计及施工。 1.0.3混凝土异形柱结构的设计及施工,除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语、符号 2.1术语 2.1.1异形柱specially-shaped column 截面几何形状为L形、T形和十字形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。 2.1.2异形柱结构structure with specially-shaped columns 采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构 2.1.3柱截面肢高肢厚比ratio of section height to section thickness of column leg 异形柱柱肢截面高度与厚度的比值。 2.2符号 2.2.1作用和作用效应 Gj——第j层的重力荷载代表值; Mbl、Mbr——框架节点左、右侧梁端弯矩设计值; Mx、My——对截面形心轴x、y的弯矩设计值; N——轴向力设计值; Vc——柱斜截面剪力设计值; VEKi-—第i层对应于水平地震作用标准值的剪力; Vj-—节点核心区剪力设计值; σi——第i个混凝土单元的应力; σj——第j个钢筋单元的应力。 2.2.2材料性能 fc——混凝土轴心抗压强度设计值; ft-—混凝土轴心抗拉强度设计值; fy——钢筋的抗拉强度设计值; fyV——箍筋的抗拉强度设计值。 2.2.3几何参数 as'——受压钢筋合力点至截面近边的距离; A——柱的全截面面积; Aci-—第i个混凝土单元的面积; Asj-—第j个钢筋单元的面积; Asv--验算方向的柱肢截面厚度bc范围内同一截面箍筋各肢总截面面积; Asvj-—节点核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋各肢总截面面积; bc-—验算方向的柱肢截面厚度; bf——垂直于验算方向的柱肢截面高度; bj——节点核心区的截面有效验算厚度; d——纵向受力钢筋直径;

异形柱结构设计要点

异形柱结构设计要点 3.1.2 异形柱结构适用的房屋最大高度应符合表3.1.2的要求。 表3.1.2 异形柱结构适用的房屋最大高度(m) 注:1 房屋高度指室外地面至主要屋面板的高度(不包括局部突出屋顶部分); 2 框架-剪力墙结构在基本振型地震作用下,当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆 力矩的50%时,其适应的房屋最大高度可比框架结构适当增加; 3 平面和竖向均不规则的异形柱结构或Ⅳ类场地上的异形柱结构,适应的房屋最大高度应适当降低; 4 底部抽柱带转换层的异形柱结构,适应的房屋最大高度应符合本规程附录A的规定; 5 房屋高度超过表内规定的数值时,结构设计应有可靠依据,并采取有效的加强措施。 3.1.4 异形柱结构体系应通过技术、经济和使用条件的综合分析比较确定,除应符合国家现行标准对一般钢筋混凝土结构的有关要求外,还应符合下列规定: 1 异形柱结构中不应采用部分由砌体墙承重的混合结构形式; 2 抗震设计时,异形柱结构不应采用多塔、连体和错层等复杂结构形式,也不应采用单跨框架结构; 3 异形柱结构的楼梯间、电梯井应根据建筑布置及结构抗侧向作用的需要,合理地布置剪力墙或一般框架柱; 4 异形柱结构的柱、梁、剪力墙均应采用现浇结构。 3.1.5 异形柱结构的填充墙与隔墙应符合下列要求: 1 填充墙与隔墙应优先采用轻质墙体材料,根据不同条件选用非承重砌体或墙板; 2 墙体厚度应与异形柱柱肢厚度协调一致,墙身应满足保温、隔热、节能、隔声、防水和防火等要求; 3 填充墙和隔墙的布置、材料强度和连接构造应符合国家现行标准的有关规定。 3.2.1 异形柱结构宜采用规则的结构设计方案。抗震设计的异形柱结构应符合抗震概念设计的要求,不应 采用特别不规则的结构设计方案。 3.2.3 异形柱结构的平面布置应符合下列要求: 1 异形柱结构的一个独立单元内,结构的平面形状宜简单、规则、对称,减少偏心,刚度和承载力分布宜均匀;

异形柱结构设计应注意问题

异形柱结构设计及应注意的问题 摘要:异形柱结构是新型住宅结构体系,是当前我国住宅建设中几种主要结构体系之一。异形柱结构主要用于住宅、平面及竖向比较规则的一般民用建筑、别墅等。本文分析了如何加强异形柱的结构布置和计算,阐述了异形柱设计需要注意的问题。 关键词:异形柱,设计,问题 abstract: the special-shaped columns structure is new residential structure system, in china’’s current residential construction is one of several main structure system. special-shaped columns structure is mainly used for residential, horizontal and vertical comparison of the general rules of the civil building, the villa, etc. this paper analyzes how to strengthen the special-shaped columns structure arrangement and calculation, this paper expounds the design of special-shaped columns problems needing attention. keywords: special-shaped columns, design, problem 中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号: 近年来,异形柱框架或异形柱框架——剪力墙结构作为一种全新的结构形式广泛用于住宅建筑中,相对于传统的短肢剪力墙或框架结构,异型柱结构体系具有以下主要优点:(1)由于异形柱结构

简述异形柱结构的特点

简述异形柱结构的特点 摘要:混凝土异形柱结构是以T形、L形、十字形的异形截面柱(以下简称异形柱)代替一般框架柱作为竖向支承构件而构成的结构。采用异形柱结构避免了框架柱在室内凸出,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。近年来异形柱结构在建筑业界尤其是在住宅设计中得到了广泛应用。本文首先分析了异型柱框架结构体系的技术优点,其次与矩形柱进行比较,突出其受力特点和构造特点,在此基础上进一步分析了异形柱结构设计的一般特点和设计中的计算要点,最后提出了异形柱抗震性能的加强措施。 关键词:异形柱;结构;受压;抗震;特点 Abstract: the concrete special-shaped columns structure based on T, L, cross-shaped profiled column (hereinafter referred to as the special-shaped columns) instead of general frame column as vertical supporting member and the structure of the composition. The special-shaped columns structure to avoid frame column in the indoor bulge, little of architectural space, improve the building view for architectural design and use function with agility and convenience. In recent years, special-shaped columns structure in construction industry especially in residential design has been widely applied. This paper first analyzes the special column frame structure system technical advantages, then compare with rectangular column, highlighted its mechanical characteristics and structural characteristics, on the basis of further analysis of the special-shaped column structure design of the general characteristics and design of the main calculation, and finally puts forward some seismic behavior of special-shaped columns to strengthen measures. Keywords: special-shaped columns; Structure; Compression; Seismic; characteristics 一、异型柱框架结构体系的技术优点 柱肢厚通常采用200mm,肢厚基本与填充墙等厚,框架梁宽也同墙厚,室内不凸出梁柱,便于使用又美观,同时还增加了房间的使用面积,比相同形式的砖混结构可增加约8%~10%的使用面积;围护墙通常是非承重的轻质隔墙,原则上允许任意穿墙打洞,甚至拆除重砌,这使得房间布置更加灵活,能更好地实现建筑功能的要求;虽然增加了施工难度,但因扩大了使用面积,加之自重较轻,减少了基础费用,综合考虑总体经济效益较好。 二、异形柱结构的受力特点 异形柱与矩形柱具有不同的截面特性及受力特性,其受力特性比矩形柱要复杂得多,可归纳为: (一)受压区图形复杂,影响结构延性

建筑工程中异形柱框架结构设计

建筑工程中异形柱框架结构设计探讨 摘要:目前,在我国许多城市都推广和应用异形柱框架结构,因其有诸多的优点,室内不出现棱角、便于家具布置、扩大房间的有效使用面积等。文章简述了异形柱框架结构体系的特点及设计要点,并结合具体实例,探讨了异型柱框架结构在实际工程中的设计应用,以供参考。 关键词:建筑;异形柱框架结构;设计 1 异型柱框架结构体系的特点 特点:①柱肢厚通常采用180~200mm,肢厚基本与填充墙等厚,框架梁宽也同墙厚,室内不凸出梁柱,便于使用又美观,同时还增加了房间的使用面积,比相同形式的砖混结构可增加约8%~10%的使用面积;②柱的平面布置很灵活,异型柱结构的围护墙通常是非承重的轻质隔墙,受建筑的限制较少,这使得房间布置更加灵活,可很好地满足业主对大开间建筑的需求;③异型柱框架与矩形框架相比,抗震性能有明显的提高,质量减轻是其抗震性提高的主要原因,此外,抗侧刚度对抗震性能的提高也有一定的影响;④虽然增加了施工难度,但因扩大了使用面积,加之自重较轻,减少了基础费用,综合考虑总体经济效益较好。 2 异型柱框架结构的设计要点 2.1 结构布置 与—般钢筋混凝土框架结构相比,异形柱框架结构在结构布置时应注

意以下要点: (1)为了避免扭转带来的不利影响,结构平面宜尽量对称,使平面和刚度均匀,两个主轴方向应协调布置;如果有明显的不对称,应考虑扭转对结构受力的不利影响。 (2)异形框架宜双向设置,框架柱应对齐,框架梁应拉通,避免纵横框架梁相互支撑,使结构形成空间受力并具有足够的承载能力、刚度和稳定性,同时具有良好的整体性和较好的抗震性能。 (3)为了避免过大的外挑和内收,防止楼层刚度沿竖向的突变,竖向布置应力求体型规则、均匀,尽量避免错层。 (4)受力复杂部位的异形柱,宜采用一般框架柱。 2.2 适用的房屋最大高度和最大高宽 异形柱框架结构在6 度(0.05 g)抗震设防烈度区,房屋最大高度24 m,高宽比不宜大于4;异形柱框架在7 度(0.10 g)抗震设防烈度区,要求房屋高度小于35 m,层数小于12 层,建筑物的高宽比不宜大于5;在8 度(0.20 g)抗震设防烈度区,房屋高度小于25 m,建筑物的高宽比不宜大于4。另外,柱净高与截面长边之比,即长细比宜大于4 小于8。长细比小于4(即短柱),容易发生脆性剪切破坏;长细比大于8,易引起失稳破坏。 2.3 抗震等级 抗震等级的高低,体现了对抗震性能要求的严格程度,它是计算和构造上保证结构延性和变形能力而采取的必要措施。抗震等级一般根据

(完整版)钢筋砼异形柱结构设计要点

钢筋砼异形柱结构设计要点 钢筋砼异形柱结构设计要点 (一)、异形柱结构体系:是指采用轻质填充墙及隔墙的现浇钢筋混凝土异形柱框架及异形柱框架-剪力墙结构体系。异形柱结构是指L形、T形和十形截面柱。 (二)、异形柱结构适用条件: 1、居住建筑(住宅及宿舍); 2、抗震设防烈度为7度(0.10g及0.15g)和8度(0.20g,I、II、III类场地); 3、柱网尺寸不宜大于6.6m; 4、房屋总高度的限制。 (三)、异形柱结构的平面布置: 1、在异形柱结构的一个独立结构单元内,宜使结构平面形状简单、规则,刚度和承载力分布均匀。 2、结构平面布置应减小扭转效应的不利影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移分别不宜大于该楼层两端相应平均值的1.2倍,不应大于该楼层两端相应平均值的1.4倍。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.85。 3、异形柱框架结构和异形柱框架-剪力墙结构均应设计成双向抗侧力结构体系。 4、异形柱结构的框架纵横柱网轴线宜对齐拉通;异形柱肢截面厚度中线与梁及剪力墙中线宜对齐重合。 5、异形柱结构不应用于单跨框架结构。 (四)、异形柱结构的竖向布置: 1、结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。 2、异形柱结构的侧向刚度沿竖向宜均匀分布,楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的75%,或其上相邻三层刚度平均值的85%。 3、楼层抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的85%,不应小于其上一层受剪承载力的70%。 4、异形柱框架不应采用楼层错层的设计方案。 5、异形柱不宜在楼层半层处单面设置挑梁。 (五)、异形柱结构应按下列原则考虑地震作用: 1、抗侧力结构正交布置时,应允许在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用。 2、有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。 3、质量与刚度明显不对称、不均匀的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。 (六)、异形柱结构应根据不同情况,分别采用下列地震作用计算方法: 1、异形柱结构宜采用振型分解反应谱法,当质量和刚度不对称、不均匀时应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。 2、高度不超过40m,以剪切变形为猪,且质量与刚度沿高度分布较均匀的异形柱结构,可采用底部剪力法。 (七)、异形柱结构构造做法: 1、异形柱截面各肢肢高与肢厚之比不应大于4,且肢厚不应小于200mm,肢高不应小于500mm。 2、框架梁截面高度Hb可按(1/10~1/15)L b确定(Lb为计算跨度),且不应小于400mm。梁的截面宽度Bb不宜小于1/4Hb及200mm。

异形柱结构设计要注意的事项

异形柱结构设计要注意的事项具体内容是什么 (1)异形框架的计算由于其截面的特殊性,在柱截面对称轴内受水平力作用时,弹性分析 计算其翘曲应力很小,此时如同承受水平力的偏压构件,仍可按平截面假定分析,按砼设计 规范计算,特别是在框;剪,框;筒结构中,对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地,框架柱 只承担水平风载的一小部分,如按一般偏压柱计算,误差较小。此时异形柱可用等刚度等面 积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大,且水平力作用在非主轴方向,则 翘曲应力不容忽视,按平截面假定误差较大,则应对异形柱框架结构进行有限元分析,决定 内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时,宜选用带有异形柱计算功能的计算 软件。现在有一些软件没有异形柱截面形式,如要用它进行计算,要先进行等刚度等面积换 算成矩形柱,进行整体分析,得到双向内力后再进行异形柱的截面设计,其工作量相当大, 且截面设计的可靠性不高。目前,国内可直接进行异形柱截面内力计算和截面设计的软件有 建研院的TAT、SATWE程序,广东省建院的SS、SSW程序以及天津大学的钢筋砼异形柱结构配筋计算程序CRSC.这些程序均用数值积分法进行正截面配筋设计,准确性较高,经过大 量工程校算,能有效地满足结构安全性要求。 (2)轴压比控制对框架结构,框-剪结构,柱的延性对于耗散地震能量,防止框架的倒塌, 起着十分重要的作用,且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由试验结构分析,柱的 侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。 在高轴压比情况下,增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小,因而轴压比大小的控制对柱 的延性影响至关重要,特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合,剪应力使砼柱肢先于 普通矩形压剪构件出现裂缝,产生腹剪破坏,加上异形柱多属短柱,这些导致异形柱脆性明显,使异形柱的延性普遍低于矩形柱,因而对异形柱的轴压比要严格控制。 在广东规程中,其轴压比按砼设计规范中的要求减少0.05,但其适用高度较低,一般为35 m.当高层建筑的高度进一步加大时,其水平力的影响会愈来愈显著,对结构的延性要求也愈高。由天津大学土木系对异形柱延性资料可知,影响异形柱延性的因素比普通柱要复杂,且不同 的柱截面形式,如L型、T型、十字型,在相同水平侧移下,其延性性能也有较大差异,因而,轴压比控制应参考天津规程。但天津规程的控制过于繁锁,在结构计算中,柱的纵筋与 箍面的直径还没有设定,因而箍筋间距与纵筋直径的比值还无法确定。为在实际工作中便于 使用,可按不同的截面形式(L、T、十字型)与不同的抗震等级两项指标从严控制,对低烈 度地区的这类结构是能够满足其延性要求的。 (3)配筋构造在正确的结构选型及计算后,截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的 重要因素。由于异形柱截面的特点,柱肢端部会出现较大应力,加上梁作用于柱肢上应力的 不均匀,一般越靠肢端应力越大,对柱肢形成偏心压力,进一步加大肢端压应力。因而在异 形柱配筋时,应在肢端设暗柱,暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2Ф14的

异形柱结构技术规范理解应用

异型柱结构技术规范理解应用 问:“一”形柱为什么规程中未采用? 答:“一”形柱截面两主轴方向抗弯能力相差甚大。不论是在风荷载作用下还是在地震作用下结构中的柱,一般都是受到两个方向的弯矩同时作用,其受力后的表现可想而知,以上是正截面承载力方面。“一”形柱在双向剪力作用下性能也不好,由《混凝土结构设计规范GB50010》中柱双向受剪承载力计算公式可见,柱截面相邻两边长相差越多,其斜向受剪承载力越低。如果沿“一”形柱短边方向有梁与其相连,则此梁柱节点的核心区面积只有柱厚乘梁宽这一点点,显然承受不了它受到的节点剪力。 2000年前中国建筑科学研究院抗震所做了“高层建筑短肢剪力墙结构振动台试验研究”项目。试验结果为:“破坏最严重的墙肢是底层‘一’字形的小墙肢”。该文结论之一是:“短肢墙应在两个方向均有连接,避免采用孤立的‘一’字形墙肢。”这也可看为是对前面分析的试验验证。所以异形柱规程未将“一”形柱列入。 问:规程为什么未将Z形柱列入? 答:Z形截面柱与“一”形截面柱类似,即两主轴方向抗弯能力相差甚大。其正截面受弯及双向受剪性能可参见“一”形截面柱的解释。 仅有的Z形柱试验是李杰等人做的沿Z形中间肢作用弯矩和剪力的试验。结果是在肢中间沿柱长方向,出现较大的裂缝。一般情况即斜向受力,现无试验研究。多数情况下是Z形的上下两水平肢受与其方向一致的力,即由两根梁传来的拉力或压力,这只有通过中间肢的受扭来传递,后果只能是中间肢的断裂!节点受剪性能到底如何?这些都没有试验结果可以借鉴。钢筋混凝土结构是复杂的非线性复合材料结构,目前还离不开试验,在无大量试验背景下就提出计算公式并列入规程指导设计,显然是太草率了! 问:目前工程中遇到Z形柱怎样设计计算较好? 答:工程中经常遇到需要做Z形柱的情况,在设计计算时较好的方法是在PMCAD 输入时将其按两个L形柱来输入并进行内力及配筋计算。因为Z形柱受力较大时

(异形柱)设计分析及总结

(异形柱)设计总结 一、计算前准备工作 1. 确定异形柱(短肢剪力墙)尺寸 《江异》6.1.2条:“异型柱截面各肢肢高于肢宽之比不应大于4,不宜小于2.5,不应小于2。肢宽不宜小于200mm,不应小于180mm。一字形异型柱的肢宽不得小于300mm。对于角柱:6度区H≤6层时,肢高不宜小于500mm;6度区H>6层以上及7度区肢高不宜小于600mm”。 在拿到建筑条件图后,根据建筑平面布置柱网。角柱单肢的高宽比取3;中柱的单肢的高宽比取2.5~3。布置剪力墙时,若垂直于墙长方向有框架梁连接时,应与建筑协商,尽量争取在此方向设一小段墙肢(不小于1倍的墙厚)。 2. 确定框架梁尺寸 《江异》6.1.3条:框架梁截面高度可取(1/12~1/18)Ln,(Ln为梁的计算跨度,即异型柱翼缘中心轴线之间的距离),且梁高不宜小于350mm。主梁截面宽度不宜小于200mm及柱肢宽度。 3. 确定楼(屋)面板厚度 《上异》3.2.5条:现浇钢筋混凝土异形柱结构的顶层楼板厚度不宜小于130mm;地下室顶板厚度不宜小于180mm;一般楼层现浇楼板的厚度不宜小于110mm,且不应小于100mm。 屋面板厚取130mm;一般楼板取110mm。对于跨度大于3.3m楼板,板厚按1/30(单块板)及1/35(连续板)取用。转换层的板厚由专业负责人统一确定后取用。 4. 统一计算原则 在着手计算前,应对计算软件(SATWE或TAT)的参数取值进行统一。此外,对于结构信息(抗震等级、场地类别、砼等级)、结构布置原则、荷载取值原则及计算步骤也应进行统一。在同一项目的同一类型的结构中,应对上述要点做到统一。 二、计算中的要点 1. 计算软件 根据《江异》4.2.2条,异形柱框架结构的计算优选TAT软件,也可采用SATWE软件。使用TAT软件,梁、柱的计算配筋会比SATWE稍大。 2. 异形柱的输入 在PM中,异形柱可选择“十”字形的模型输入,可以适应“L”“T”及“十”等形状的要求。《江异》4.2.3条:“Z形柱按剪力墙输入计算程序计算”,条文说明中提出“Z形柱端部宜设暗柱”。《江异》6.4.7条:“Z形柱箍筋按柱配置,箍筋要求全长加密”,此条与前条矛盾,个人认为从安全出发,Z形柱箍筋应按墙配置。 3. 异形柱的计算 异形柱的配筋计算原则应按“双偏压计算”,这样其配筋计算会更准确。“单偏压计算”是将主形心内力作用效应分解到各个柱肢上再进行单偏对称配筋计算,而“双偏压计算”是将主形心内力作用效应按异形柱的全截面进行配筋,因此有角筋共用。 4. 框架梁的刚度增大系数 《江异》4.2.1条:在异形柱框架结构的内力与位移计算中,现浇框架梁计算惯性矩的增大系数:边框梁取1.5;中框梁取2.0。 5. 梁柱节点 梁柱重叠部分应按刚域计算。异形柱结构中,柱肢长度与其宽度的比值较大(一般为

异形柱结构设计中常见的几个问题答疑

异形柱结构设计中常见的几个问题答疑 1.问:“一”形柱为什么规程中未采用? 答:“一”形柱截面两主轴方向抗弯能力相差甚大.不论是在风荷载作用下还是在地震作用下结构中的柱一般都是受到两个方向的弯矩同时作用,其受力后的表现可想而知,以上是正截面承载力方面.“一”形柱在双向剪力作用下性能也不好,由《混凝土结构设计规范》GB50010柱双向受剪承载力计算公式可见,柱截面相邻两边长相差越多,其斜向受剪承载力越低.如沿“一”形柱短边方向有梁与其相连,则此梁柱节点的核心区面积只有柱厚乘梁宽这一点点,显然承受不了它受到的节点剪力. 2000年前中国建筑科学研究院抗震所做了“高层建筑短肢剪力墙结构振动台试验研究”(见《建筑科学》2000年1期12-16页程绍革、陈善阳、刘经伟的文章)项目.试验结果为:“破坏最严重的墙肢是底层‘一’字形的小墙肢”.注:按文中所附图中小墙肢的长宽比例可其墙肢长/墙肢厚之比很小,属于柱的范围.该文结论之一是:“短肢墙应在两个方向均有连接,避免采用孤立的‘一’字形墙肢.”这也可看为是对前面分析的试验验证. 所以异形柱规程未将“一”形柱列入. 2.问:规程为什么未将Z形柱列入?

答:Z形截面柱与“一”形截面柱类似,即两主轴方向抗弯能力相差甚大,如图示.其正截面受弯及双向受剪性能可参见“一”形截面柱的解释. 仅有的Z形柱试验是李杰等人做的沿Z形中间肢作用弯矩和剪力的试验,结果是在此肢中间沿柱长方向出现较大的裂缝.一般情况即斜向受力现无试验研究.多数情况下是Z形的上下两水平肢受与其方向一致的力,即由两根梁传来的拉力或压力,这只有通过中间肢的受扭来传递,后果只能是中间肢的断裂!节点受剪性能到底如何?这些都没有试验结果可以借鉴.钢筋混凝土结构是复杂的非线性复合材料结构,目前还离不开试验,在无大量试验背景下就提出计算公式并列入规程指导设计,显然是太草率了! 3.问:为什么规程中的“异形柱”只限于肢厚小于300mm(L、T、+)异形柱? 答:现在建筑界所讲的“异形柱”,特点是截面肢薄,由此引起构件性能与矩形柱性能的差异.这些包括受力、变形、构造做法等一系列差异.制定规程主要是针对肢厚200、250mm的异形柱,如将肢厚等于和大于300mm的L、T、+异形柱也列入其中,将会有大量篇幅是在后者上,即后者所占的篇幅要大于前者所占篇幅,这将使规程变得“失去重心”.例如:《混凝土结构设计规范》GB50010规定柱截面任一边的尺寸不宜小于300mm,但异形柱的(两肢)肢厚在此情况时,可服从 GB50010的规定,即混凝土强度等级可到C50以上;纵筋直径

异形柱小结

异形柱小结(上海规程) 1. 异型柱的截面型式包括T形、十形、L形、Z形和一字形。 2. 异型柱每一肢的宽厚比(h c/b c)应小于5。58时, 为一般剪力墙。实质上,短肢剪力墙是传统的“柱”和传统的“墙”两种构件的过渡型式。 3. 异型柱结构体系中宜采用新型轻质填充墙体材料。 4. 异型柱结构的柱网尺寸不宜大于6m。(江苏规程) 5. 7度设防地区异型柱框架结构的最大适用高度为30m。 注:房屋高度指室外设计地坪至檐口处(当房屋为坡屋顶时,为屋面的中间高度处)的高度,不包括局部突出屋面的水箱、电梯间等部分。 6. 异型柱框架结构的最大高度:6度区不宜超过27m,不应超过35m,总层数不应超过12 层;7度区不应超过24m,总层数不应超过8层。(江苏规程) 7. 异型柱结构的高宽比(H/B)不宜大于4。 8. 异型柱结构的高宽比(H/B):6度区不宜大于5;7度区不宜大于4。(江苏规程) 9. 异型柱结构应采用现浇钢筋混凝土结构,不得采用装配式楼板。 10. 异型柱结构不宜设防震缝。 11. 异型柱结构宜设地下室。主要是考虑到底层异型柱的计算高度较大,侧移刚度较小,也 可以通过在±0.000标高处加设框架梁(底层架空)来解决。 12. 底层大空间的异型柱框架,底层柱应采用矩形柱。(江苏规程) 13. 楼板平面最远角点位移和楼层两端平均侧移之比不应大于1.5。 14. 现浇钢筋混凝土异型柱结构的顶层楼板厚度不宜小于130mm,地下室顶板厚度不宜小于 180mm,一般楼层现浇板厚度不宜小于110mm,且不应小于100mm。 15. 异型柱框架结构的抗震等级(7度设防):h≤24m时为三级;h>24m时为二级。 16. 异型柱框架结构的抗震等级:7度区H≤22m时为三级;H>22m时为二级;6度区H≤ 22m时为四级;H>22m时为三级。(江苏规程) 17. 质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应考虑双向水平地震作用下的扭转影响。 18. 考虑非承重填充墙影响的周期折减系数ψT=0.75~0.85。当填充墙采用多孔砖和混凝土 小型砌块时,取ψT=0.75;采用加气混凝土砌块时,取ψT=0.85。 19. 考虑非承重填充墙影响的周期折减系数ψT=0.6~0.7。(江苏规程) 20. 框架梁的截面惯性矩增大系数:边框梁为1.5;中框梁为2.0。 21. 因为异型柱结构中柱肢的长度较大,故结构计算时应将梁柱节点考虑为刚域,即考虑支 座宽度,这样可减少梁的计算跨度。 22. 异型柱框架结构的内力于位移计算优先采用空间杆系有限元分析方法(可采用TAT软 件),对于平面形状和刚度明显不对称、不均匀的结构,计算分析应考虑扭转耦联影响。 (江苏规程) 23. 在竖向荷载作用下,可考虑框架梁梁端调幅,调幅系数可取0.8~0.9。 24. 异型柱结构按多遇地震作用下弹性方法计算的楼层层间位移与层高之比△u e/H j不宜超过 1/600。 25. 异型柱框架结构的水平位移限值(按《抗规》及《高规》执行):(江苏规程)

论述异形柱框架的结构设计

论述异形柱框架的结构设计 发表时间:2018-05-04T15:24:32.053Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第1期作者:胡广鸿 [导读] 在国民经济建设的脚步下,住宅产业的迅速发展,人们对住宅建筑使用的要求越来越高。 广州市住宅建筑设计院有限公司 摘要:在国民经济建设的脚步下,住宅产业的迅速发展,人们对住宅建筑使用的要求越来越高,如何合理地利用建筑的有效面积,这对住宅结构设计提出一项新要求。异型柱框架结构体系在一定程度上满足上述要求,博采了框架及剪力墙结构体系的优点,将是今后住宅结构体系的发展方向之一。 关键词:异形柱框架;结构设计 引言:随着建筑行业的发展,普通框架结构的露梁露柱对建筑平面与空间分隔已越来越不能被房屋使用者所接受。异形柱框架结构与传统的框架结构体系相比,由于肢厚与填充墙基本等厚,解决了普通矩形柱框架结构在房间内露柱造成使用不便的问题,使用面积相应增加许多,解决了砖混结构超高和大开间要求存在的技术问题,因此该结构受到建筑师及广大用户的推广。 一、异形柱及异形柱结构的定义 异形柱框轻结构即是由异形(T型、L型、十字型)柱组成框架,由轻质填充墙所形成的结构。根据建筑布置及结构受力需要,异形柱结构中的框架柱可全部采用异形柱,也可部分采用一般框架柱。T型、L型、十字型三种截面形式的异形柱在实际工程中应用较多,积累的实验研究、理论研究及工程实际经验较多。而对其他形状截面的柱,为适应异形柱结构发展的需要,有待今后进一步研究。 二、异型柱框架结体系主要技术优点 柱肢厚通常用180-200mm,肢厚基本与填充墙等厚,框架梁宽也同墙厚。室内不凸出梁柱,便于使用美观,还增加了房间使用面积,比相同形式的砖混结构可增加约8-10%的使用面积;围护墙通常是非承重的轻质隔墙,原则上允许任意穿墙打洞,甚至拆除重砌,使房间布置更灵活,能更好实现建筑功能的要求;虽然增加了施工难度,但因扩大使用面积,加之自重较轻,减少基础费用,综合考虑总体经济效益较好。 三、异形往结构设计的一般规定 3.1结构布置 (1)异形框架宜双向设置,框架柱相对齐,框架梁应拉通,避免纵横框架梁相互支撑,使结构形成空间受力并具有足够的承载能力、刚度和稳定性,同时具有良好的整体性和较好的抗震性能。 (2)结构平面宜尽量对称,使平面和刚度均匀,2个主轴方向应协调布置,避免扭转带来的不利影响;如果有明显的不对称,应考虑扭转对结构受力的不利影响。 (3)竖向布置应力求体型规则、均匀,避免过大的外挑和内收,防止楼层刚度沿竖向的突变,尽量避免错层。 3.2适用高度、高宽比及长细比限制 异形柱框架在7度抗震设防烈度区,要求房屋高度≤35m,层数<12,建筑物的高宽比不宜大于5;8度区房屋高度不大于25m,建筑物的高度比不宜大于4。另外,柱净高与截面长边之比,即长细比不宜大于4小于8,长细比大于8,易引起失稳破坏。 3.3抗震等级 异形柱框架结构应根据结构类型、房屋高度及抗震设防烈度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。 四、异形柱的结构计算方法 4.1等代矩形柱计算法 (1)将异形柱截面折算成惯性距相等的矩形截面而且将等代矩形柱的形心置于异形柱两肢肝轴线的交点上, (2)将其输入空间分析程序(如TBSA)进行位移和内力计算,可简化工程量。 (3)以上电算输出的是作用在等代矩形杆形心处的组合内力,需将其回归到单肢截面的形心处。这样每天单肢就可按其各自的组合内力进行正、斜截面的配筋计算。 这样用面积等效换算作抗压抗剪分析的方法在工程应用较多。但用这种方法计算时应明确的是:按矩形柱计算时得出的内力要转换到异形柱上断面形心的位置。然后按矩形柱计算陪配筋;按矩形柱得出的轴压比应乘以矩形柱断面面积与异形柱断面而积之比值才是异形柱的轴压比。 4.2直接计算法 根据国内外的部分实验结果,进行统计分析,拟合成经验公式。即按T型截面分别计算出纵向力作用x轴及y轴,考虑相应的初始偏心距增大系数后,按仅考虑曲肘边纵向受力钢筋计算的偏心受压构件所能承载的纵向力Nx和Ny,然后以初始偏心距的截面边长的比值为参数进行修正。 4.3先配筋再复核法 对有经验的设计人员,在参考一些相关算例的前提下,可以先对异形柱配筋再复核截面就显得更为简便,截面复核时可分x轴和y轴均按T型截面分别复核。不论是哪种计算方法,都可以参与混凝土结构设计相关规范有关偏心受压构件的内容来进行计算。 五、异形柱框架结构的计算要点 5.1轴压比的限制 它是影响柱破坏形态和变形能力的另一个重要因素。有关研究结果表明:轴压比对异形柱的影响远远超过对普通矩形柱的影响,为保证异形柱的延性,必须严格控制轴压比,柱应具有足够打的截面尺寸,以防止出现小偏压破坏,并应满足抗震要求,同时避免长细小于4的短柱。由于异形柱的截面积比具有相同抗弯刚度的矩形柱小,因此用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱。 5.2剪跨比的限制 剪跨比是反应柱截面所受弯矩与剪力相对大小的一个参数。是影响框架柱破坏形态的最重要的因素。控制剪跨比即控制柱净高与柱截

异形柱规范

1 总则 为在混凝土异形柱结构设计及施工中贯彻执行国家技术经济政策,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量,制定本规程。 本规程主要适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度、7度,和8度抗震设计的一般居住建筑混凝土异形柱结构的设计及施工。 混凝土异形柱结构的设计及施工,除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语、符号 术语 异形柱 specially-shaped column 截面几何形状为L形、T形和十字形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。 异形柱结构 structure with specially-shaped columns 采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构 柱截面肢高肢厚比 ratio of section height to section thickness of column leg 异形柱柱肢截面高度与厚度的比值。 符号 作用和作用效应 Gj——第j层的重力荷载代表值; Mbl、Mbr——框架节点左、右侧梁端弯矩设计值; Mx、My——对截面形心轴x、y的弯矩设计值; N——轴向力设计值; Vc——柱斜截面剪力设计值; VEKi-—第i层对应于水平地震作用标准值的剪力; Vj-—节点核心区剪力设计值; σi——第i个混凝土单元的应力;

σj——第j个钢筋单元的应力。 材料性能 fc——混凝土轴心抗压强度设计值; ft-—混凝土轴心抗拉强度设计值; fy——钢筋的抗拉强度设计值; fyV——箍筋的抗拉强度设计值。 几何参数 as'——受压钢筋合力点至截面近边的距离; A——柱的全截面面积; Aci-—第i个混凝土单元的面积; Asj-—第j个钢筋单元的面积; Asv--验算方向的柱肢截面厚度bc范围内同一截面箍筋各肢总截面面积; Asvj-—节点核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋各肢总截面面积;bc-—验算方向的柱肢截面厚度; bf——垂直于验算方向的柱肢截面高度; bj——节点核心区的截面有效验算厚度; d——纵向受力钢筋直径; dv——箍筋直径; ea——附加偏心距; e1-—初始偏心距; e0--轴向力对截面形心的偏心距; eix--轴向力对截面形心轴y的初始偏心距; eiy--轴向力对截面形心轴x的初始偏心距; hb-—梁截面高度; hb0-—梁截面有效高度; hc-—验算方向的柱肢截面高度; hf----垂直于验算方向的柱肢截面厚度;

相关主题
文本预览
相关文档 最新文档