论述建筑框架结构异形柱设计

[关键词]建筑框架 结构 异形柱

　　一、引言 

　　异形柱是异型截面柱的简称，异性通常就是指形状比较复杂的几何图形。异形柱框架结构是在短肢剪力墙和矩形框架中间的一个结构体系，它的肢高和厚度比越小，就越接近框架结构的受力特点，普通的钢筋混凝土框架柱的截面一般是方形、矩形或者是圆形，而异形柱的截面通常呈现为T形、L形和+形等等，异形柱的设计是一个相对比较复杂和系统的过程，因此我们需要对其予以高度的重视。 

　　二、异形柱框架体系的特点 

　　（一）布置灵活 

　　异形柱建筑的墙壁通常只是起到了维护的作用，它不需要承重，因此我们在设计的过程中可以选择轻质的墙壁，其所受到的限制也并不是很多，而这样一来也就使得房间布置的灵活性得到了充分的保证，可以起到拓展空间的作用。 

　　（二）质量轻刚度高 

　　异形柱框架体系和举行框架在对比的过程中可以发现异形柱的框架体系抗震性能非常优越，这主要是由于异形柱框架体系自身的质量不是很重，同时其在刚度上也占据着非常明显的优势，所以其也受到了很多人的欢迎。此外，人们越来越关注和重视房屋结构的安全性和稳定性，异形柱框架结构建筑的安全性非常强，所以其也成为了一个显著的优势。 

　　（三）性价比高 

　　异形柱施工的过程中，其施工难度相对较大，但是它也起到了扩大空间的作用，基础施工的费用大大减少，性价比相对较高，产生了非常高的经济效益。 

　　异形柱框架结构体系主要借助于非常细致的改进和应用，其逐渐从青涩走向了成熟，所以该结构也能充分的满足人们的个性化需求，其美观性强，同时施工也比较方便，房间的空间性明显提高。有关调查数据已经证明，异形柱结构体系的建筑结构能够比砖混结构的建筑空间大10%左右，同时其还具备砖混结构的优势，解决了砖混技术施工过程中存在的问题，和粘土砖结构相比，异形柱结构的优势也十分的明显，这也是人们没有选择其他结构形式的一个非常重要的原因，因此，异形柱结构在建筑工程设计和施工中得到了非常广泛的应用。在我国，异形柱框架结构非常常见，无论是在理论上还是在实践上都非常的成熟，可以进行大规模的建设。 

　　三、异形柱框架结构的设计要点 

　　（一）适用高度及高宽比、长细比、肢长等限制 

　　1.异形柱框架在7度抗震设防烈度区，要求房屋高度≤35m，高宽比不宜超过5；8度区房屋高度≤25m，高宽比不宜超过4。 

　　2.柱净高与截面长边之比即长细比应≤8，但不宜<4。根据砼结构规范.长细比<4即短柱，短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽最避免出现短柱。长细比>8，易引起附加偏心矩，对轴压构件及小偏心受压构件承载力影响较大。 

　　3.根据长细比不宜<4，在梁高为600mm的前提下，当标准层层高为3.0m时，异形柱的最大肢长可为600mm；底层层高为4.2m时，肢长可为900mm因此，异形柱的柱肢不应过长，各肢肢高与肢厚比不应>4，且异形柱截面肢厚对多层建筑不应<150mm；对高层建筑不应<200mm。 

　　（二）异形柱框架结构设计构造 

　　（1）柱纵筋与箍筋设置形式有“L”、“T”、“十”及双排布置等形式。在同一截面内，纵向受力钢筋宜采用相同直径，其直径应≥14mm，且小于25mm：纵筋间距>250mm时，应设置纵向构造筋，其直径可采用12mm，并设拉筋，拉筋间距为箍筋问距的两倍。 

　　（2）柱截面厚度<200mm时，纵向受力钢筋每排不应多于2根；肢厚在200～250mm时，每排钢筋不应多于3根，必要时可分二排设置，二排钢筋之间的净距不应<50mm。 

　　（3）框架柱中全部纵向受力钢筋的配筋率：抗震等级为2级时，中柱、边柱不应<0.7%，角柱不应<0.9%；抗震等级为3级时，中柱、边柱不应<0.6%，角柱不应<0.8%。框架柱中全部纵向钢筋的配筋率，抗震设计时，对Ⅱ、Ⅲ级钢筋不宜>3%。 

　　（4）框架柱应采用复合箍.严禁采用具有内折角的箍筋，箍筋必须做成封闭式，箍筋末端做成≥135°的弯钩，弯钩端头直段长度不应<10d（d为箍筋直径）。 

　　（三）抗震等级对异性柱框架设计的影响 

　　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。根据规定：抗震设计防烈度为7度，房屋高度<22m时，为三级抗震.高度>22m时，为二级抗震；抗震设防烈度为8度，房屋高度≤25m时，为二级抗震。有些地区的《规程》还规定了异形柱框架结构只适用于抗震设防烈度为7度及7度以下的地区且房屋高度不超过35m。 

　　异形柱结构和砖混结构不同，其在设计的过程中应该采用框架双向设计的形式，这样也就使得结构的平衡性得到显著的提升，框架柱应该对其，此外还应该拉通框架梁。防止横向和纵向的框架梁由于相互支撑而产生较为负面的作用及影响，异形柱结构的空间受力和承载力也能得到非常坚实的保证，这样设置的另一个目的就是使得建筑物自身的整体性得到充分的体现，这样也就使得异形柱框架结构的整体抗震性能得到显著的提升，在地震作用的影响下，异形柱框架结构最大的弹塑性层间位移通常会出现在结构的底部位置，在设计的过程中我们必须要充分的考虑到受力的复杂性，针对这样的状况下，我们在设计的过程中将基础和底部异形柱连接的位置转变为矩形柱，这对增强抗震性有非常积极的意义。 

　　（四）如何减轻扭转力对建筑的影响 

　　异形柱框架结构的设计要尽量使结构平面对称，使建筑平面和刚度达到更高的均匀度，在设计过程中，异形柱框架结构的两个主轴方向应协调布置，并宜纵向交联，这样是为了避免扭转对整体异形柱框架结构带来的不利影响，如果已经发生了明显的不对称，一定要及时评估扭转对于结构受力的不利影响，及时修正。 

　　（五）如何减轻竖向作用力对建筑的影响 

　　异形柱框架结构在设计和施工过程中，还要注意防止楼层刚度在竖直方向上的突变，力求使异形柱框架结构建筑在竖直方向上体现整体的体型规则均匀，一定要避免错层。这样可以让异形柱框架结构建筑避免过大的外挑，同时也避免过大的内收，两者兼顾，在平衡和均匀的基础上，力求达到更高的规则性和安全性。且更能体现出异形柱框架结构自身的特点，把异形柱框架结构自身的特点充分应用到建筑的设计和建设中，让建筑结构更加具有性价比和安全性。 

　　四、结语 

　　建筑框架结构异形柱设计，需要综合多方面的因素，整合多方面的资源来整体考虑和进行。异形柱框架结构具有抗震性高、室内空间布局灵活等等优点，在实际的建筑框架异形柱设计中应该尽可能体现，扬长避短，让异形柱框架结构的优势体现出来。 

　　参考文献： 

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　　[2] 高振梅，王卫国.框架结构异形柱设计探讨[J].山西建筑.2009（23） 

　　[3] 潘鹏，李宏，张勇.异形柱设计小结[J].陕西建筑.2009（01） 

　　[4] 孔露露，罗永军.钢筋混凝土异形柱框架结构设计的若干问题[J].福建建筑.2007（05）