异型柱结构住宅项目的几点设计思路

关键词：异型柱结构；住宅；设计思路 　 

　　1.前言 

　　随着我国国民经济的发展以及城市人口的增长，人们对居住的要求也越来越高，不仅要求使用面积大，而且要求净空也高。高层和超高层建筑通常采用框架或框架剪力墙等结构形式，传统的框架结构或框架剪力墙结构通常采用矩形截面柱，而矩形截面柱的宽度大于柱与柱之间的隔墙厚度，房间的柱角凸出墙面，给室内装修和家具布置带来极大的不便，同时也影响到平面有效面积的合理使用。如何合理地利用建筑物的有效面积，这对住宅结构设计提出了一项新的要求。采用异型柱框架体系可以有效解决这一问题。 

　　异型柱结构是目前多层和小高层住宅中较受欢迎的一种结构体系，以T形、L形、十字形的异性截面柱代替一般框架柱作为竖向支承构件而构成的结构, 柱肢厚度与填充墙厚度相等，室内不会出现柱楞影响建筑功能，美观实用。同时用较少的混凝土材料获得较大的刚度，采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料,减少自重。异型柱框架结构体系博采了框架及剪力墙结构体系的优点，它将是今后住宅结构体系的发展方向之一。 

　　2.异型柱设计的一般规定 

　　2.1 结构平面布置 

　　在一个独立的结构单元内，异型柱框架应双向布置，结构平面形状宜规则、对称、质量、刚度宜分布均匀，尽量使房屋的质量中心和刚度中心重合，以减小 

　　扭转带来的不利影响。 

　　2.2 结构竖向布置 

　　异型柱结构体系沿竖向的质量分布和刚度变化应均匀，避免过大的外挑、内收，造成结构的质量、刚度突变，产生薄弱层塑性变形集中现象。 

　　2.3 层数和高度 

　　在7度地震区，异型柱框架结构的总高度不超过30 m、总层数不超过7层，相应的填充墙自重不应超过11kN／m2，框撑结构的最大高度是45m，异型柱框剪结构的最大高度是55m，最大高度值是根据建筑物自重为9kN／m2编制的。 

　　2.4 抗震等级 

　　抗震等级是确定结构构件抗震计算(指内力调整)和抗震措施的标准，共分为四级。抗震等级是按结构类型、房屋高度、烈度确定的，不同的抗震等级，有相应的计算要求和构造措施。由于异型柱有其独特的结构性能，并考虑到建筑物越高，地震反应越大，地震作用的危害性越大，异型柱的抗震等级要求严于矩形柱。 

　　2.5 最大轴压比限值 

　　轴压比是影响结构延性的一个重要指标，轴压比与抗震等级、箍筋间距S和纵筋直径d的比值S/d，箍筋直径dv有关，抗震规范限制轴压比是因为位移延性比随轴压比的增加而减小，这样，在轴压比较小的情况下，受压区高度较小，发生大偏心受压破坏，属延性破坏。异型柱的延性弱于矩形柱，轴压比限值要求严于矩形柱。 

　　3.异型柱结构住宅项目的设计思路 

　　结合异型柱设计的特点、相关设计规程及设计中存在的问题，本文提出几点设计思路。 

　　3.1异型柱结构设计思路 

　　3.1.1 加强轴压比控制 

　　对异型柱框架结构，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。有关实验表明，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。 

　　3.1.2 各层楼板及顶层屋面板厚度适当加大 

　　由于异型柱结构体系是空间受力体系，因此，加强楼板厚度可有效加强结构的空间受力特征，保证结构各构件协调受力。此外，加大楼板厚度还可以有效降低异型柱的扭转受力，因此在异型柱的配筋计算过程中不必专门设置抗扭钢筋。 

　　3.1.3 在异型柱内拐角附近呈放射性布置一些板面钢筋 

　　这项措施可加强版得反向抗弯能力，避免楼板表面出现裂缝。 

　　3.1.4 加强异型柱端部纵向钢筋的配筋量 

　　对于柱肢宽厚比大于3.5及柱肢端部作用有较大的集中荷载时，对柱肢端部进行构造加强；在有必要时，也可于端部增设暗柱来实现加强。事实上，增设暗柱还可以有效地防止构件在受剪作用下的斜裂缝开展，增强构件的延性性能。 

　　3.1.5 框架的纵向钢筋不宜大于22mm 

　　这是由于异型柱结构的梁柱节点构造要求决定的。由于异型柱结构在处理梁柱节点构造是施工较为复杂，纵向钢筋直径在22mm以下时较易弯折而在施工中容易处理所致。 

　　 3.2 与异型柱结构住宅配套的新型墙体设计 

　　对于这种异型柱结构住宅使用新型墙体材料制作隔墙时比较容易处理。主要问题在于外墙的构造及保温性能。上述各种新型墙板对该住宅的适用性分析如下： 

　　3.2.1 对于一些非填充类的轻质墙板，可以结合密肋龙骨外墙构造与门式刚架厂房墙面构造的特点，在异型柱之间安装C形龙骨或墙檩，用螺钉将内外墙板连接到龙骨上，在墙内的龙骨之间填充保温材料，这种做法保温性能较好墙体厚度也不会太大。适用于此种方法的墙板有GRC平板, 纤维水泥板、OSB板和金属板。 

　　3.2.2 对于复合保温墙板，比如GRC复合保温板、钢丝网架夹芯板等单独使用时可以用作隔墙，用做外墙时保温性能较差，通常需复合在主体墙（砖墙或钢筋混凝土墙）外侧来共同实现较好的保温效果。 

　　4.结语 

　　住宅采用异型柱结构设计是今后发展的一个方向，随着科技的进步，审美观念改变必然使的住宅建筑不断的去扩展自身的表达语汇而寻求发展。但是，我们也应该分清楚，异型柱结构框架是建筑中承重体系和服务部分，它不是建筑使用中的主要部分，住宅结构的设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则，然后才是发挥结构的优势。  

　　参考文献: 

　　[1]叶倩.异型柱结构设计探讨[J].工程与建设,2006,20(2): 134-136. 

　　[2]章建波.钢筋混凝土异型柱框架结构的设计探讨[J].结构工程师,2003 (1):464-468. 

　　[3]陈志华,刘振文,荣彬.异形柱钢结构住宅应用分析[J].钢结构,2007,22(03):31-33.