基于异形柱框架结构设计的几点思考

关键词：异形柱；框架结构；设计；思考 

　　随着人们生活水平的不断提高的同时，也对住房的要求有所提高，更多的人喜欢要求住宅空间的灵活性以及方便性，现在建筑采用了异形柱框架结构建设，它更具有其建筑结构不具有的优点，同时还有砖混结构的特点，使用户空间有效面积增加，有效解决了矩形柱占建筑空间的问题，为用户提供了更加宽敞的空间，增加了用户的体验感。避免框架柱结构造成室内凸出，占用了整个建筑的空间面积，而异形柱结构在别墅以及通用的普通住宅中被广泛运用到。当异形柱适用高度是普通框架的0.3～0.4时，异形柱的抗震性能不如普通框架，所以在异形柱的设计的时候，要考虑到这一点，从设计中寻求好的方法解决这写问题。还有异形柱主要通过L形、T形以及十字形的异性截面柱子替代一般矩形截面的柱子，而且各个柱截面的肢高肢厚比例不大于4，由于异形柱存在着与矩形柱的特殊差异，所以在设计异形柱的时候要考虑到一些不能忽视的问题。 

　　1 异形柱框架结构概要设计 

　　1.1 设计合适的房屋高度 

　　对于混凝土的异形柱结构，从它的安全性和经济上考虑这种结构比较适合多层的建筑结构。异形柱框架结构所适用的房屋的最大高度大约是普通框架结构的0.3～0.4左右。当檐口标高附近设置楼板的时候，高度可以算至坡高的1/2；当不设置楼板的时候，总高度只能算到檐口的标高的地方。 

　　1.2 高宽比例 

　　高宽比例是对整个异形柱框架结构的宏观控制，对整个框架的承载能力和经济合理性都有控制。现在的异形柱结构的高宽比都比规定的限制更加严格。 

　　1.3 异形柱框架抗震设计 

　　为了提升抗震效果，设计异形柱的时候，不应该采取多塔、连体以及错层的复杂结构形式与单跨框架结构。在验算的过程中对于那些拥有很多的不等肢的情形，应该适当的补充其他角度方向的水平地震作用的计算，在设计过程中要着重注意底部、角部，从中选择不利的数据作为设计的参考数据。 

　　对于层间受剪承载力突变的薄弱层，按照建筑文件的规范要求，房屋达到地震的剪力要乘以1.2的增大系数，比以前的要求更加高。 

　　2 异形柱设计运用到的计算等效数学换算原理阐述 

　　对于要求总体表面积的用户来讲，设计者们就需要在计算异形柱的架构，一般都是将异形柱截面换算成等效惯性矩的矩形柱来计算分析的。需要考虑到轴压比要同时满足3个条件：A′≥AR；I′x≥IRx；A′y≥IRy。其中A′表示的是异形柱的截面积，AR表示的是等效矩形柱截面积； 表示的是异形柱的x轴， 表示的是异形柱的y轴；I′x表示的是等效矩形柱截面积的x轴，I′y表示的是等效矩形柱截面积的y轴。

　　3  异形柱的刚度比在设计中思考 

　　将异形柱的截面积按照等面积的折算方法，折算成矩形截面积的大小，一般的异形柱的惯性矩比矩形柱的大。如果仅仅按照面积等效的原则进行计算，就会出现水平的分配力和实际设计水平的分配力不太一样。此时就根据水平力分配的基本原理（按柱的刚度比分配），刚度比较大的则是分配到较大的水平力，如果双向刚度比较接近，那么分配到的水平力就是很接近。所以在进行等效的计算时（要遵循面积等效），还要按照面积等效后刚度比与异形柱的刚度比一致作为原则。 

　　3.1异形柱框架结构设计的肢长取用的思考 

　　异形柱的肢长不能够太大，如果太大就会因为柱肢端部受力太过于集中而发生破坏。肢长的增大对整个异形框架结构的受力性能都不利，当肢厚的比例大于4的时候，应该作为薄壁杆件考虑它的扭转翘曲效应，根据异形柱肢长的比值不同，我们可以采取同的计算方式计算。 

　　根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3-91）第2.4.4 条，“每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于2，墙肢截面高度与厚度之比不宜小于3”；第5.3.4 条，“在抗震设计时，小墙肢的截面高度不宜小于3bw”；而98ZG003中要求肢厚比小于等于4；为了按照框架结构概念设计原则，根据剪力墙小墙肢的定义，肢厚比应小于等于4，肢长度不应该超过600mm。 

　　4 结语 

　　随着我国建筑事业的不断发展，各项新型建筑设计不断出现，采用比较适合用户要求的建筑设计，同时还能做到符合当先的建筑要求，这些都非常重要。在近几年里，我国的建筑工程采用了很多的异形柱结构，而在异形柱的本身截面形状、变形、内力以及抗震的性能与矩形截面相比都存在很大的差别，砼和钢筋的使用量异形柱结构比矩形柱的大百分之四到百分之九。但是异形柱的有效面积却比矩形柱的多出了0.6%～1.2%，而且在房间里面没有柱角，更加能够被用户所接受，有很多的设计者由于不能很好的理解异形柱的设计相关章程，所以在设计的时候会存在很多的安全隐患。 

　　参考文献 

　　[1] 刘祖强.型钢混凝土异形柱框架抗震性能及设计方法研究[D].西安建筑科技大学，2012. 

　　[2] 刘云飞，刘国清.异形柱框架结构设计中的问题[J].住宅科技，2000（11）. 

　　[3] 李红.异形柱框架结构设计问题分析[J].科技创新与应用，2013（07）.[4] 黄启云.探析异形柱框架结构的设计要点[J].现代装饰（理论），2013（02）.