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异形柱框架结构设计要点分析摘要：异形柱具有良好的承载、抗震、变形能力在工程中应用较为广泛。笔者介绍了异形柱结构的概念、力学性能总结出异形柱框架结构设计的常见问题及设计要点对于同行具有一定的参考价值。关键词：异形柱、异形柱框架结构、结构设计中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1异形柱结构异形柱是指在满足结构刚度和承载力等要求的前提下根据建筑使用功能、建筑设计布置的要求而采取不同几何形状截面的柱。异形柱框架结构是指全部或部分柱截面为L形、T形、十字形(以L形柱作角柱T形柱作边柱十字形柱作中柱)截面高与肢厚之比小于或等于4的框架结构(见图1)。2异形柱具有的性能2.1承载能力异形柱是由多肢构成的柱肢截面高度与其宽度之比在2.5～4范围墙肢平面内向刚度不同于外向刚度两者相差较大刚度也不同因此各向的承载能力也不相同。2.2抗震能力异形柱框架结构的抗震等级应根据建筑的结构类型、高度和地区的抗震设防烈度进行选择而且要达计算要求及设计构造标准设计规定：(1)三级抗震：抗震设防烈度为7度且建筑高度＜22m；(2)二级抗震：①抗震设防烈度为7度且建筑高度≥22m；②抗震设防烈度为8度且建筑高度≤25m。一般来说异形柱框架结构只适用的地区：抗震设防烈度≤7度建筑高度＜35m。2.3变形能力大多数建筑层高为2.8～3.1m异形柱肢厚约为0.2m一般为了确保足够的承载力异形柱肢长不能太小否则会出现太小的柱剪跨比值造成短柱现象出现剪切变形降低了构件的变形能力。假如异形柱的轴压比较小但当柱壁构件太薄时截面曲率就会较小也会导致异形柱出现弯曲变形性降低了异形柱的延性。3异形柱框架结构设计的常见问题3.1结构计算方面(1)进行柱的配筋计算时单偏压、双偏压计算均适用于一般框架结构但单偏压计算不适用于异形柱结构因此只能选用双偏压计算。(2)两个主轴方向除了计算水平地震作用还要验算抗震验算此外7度与8度还要验算与主轴成45°方向。(3)柱框架结构扭转不规则时根据《抗震》相关规定：建筑楼层竖向构件的最大水平位移与层间位移对比该层两端弹性水平位移与层间位移之间的平均比值要小于1.5但对于异形柱结构此比值应小于1.45。(4)按照规定建筑楼层承载力出现变换时薄弱层地震剪力按照1.15倍系数增加但异形柱结构应按照1.2倍系数增加设计者应该注意此系数并进行调整。3.2截面方面一般矩形结构当其截面高宽之比值小于4且厚度小于300时结构柱的受力性能就会下降异形柱不适用用于异形柱必须加强其结构设计。3.3配筋方面一般来说框架梁配筋的布置遵循梁宽同柱宽的方式但是在梁与柱的节点位置需要把梁的钢筋弯入柱的纵筋内侧由于异形柱柱肢厚度不足容易导致节点位置的钢筋间距过密因此框架梁配筋应结合异形柱的结构特点。举例说明：当框架梁宽度为200mm且柱纵筋直径为1.6cm时对于普通框架梁其上部配置3根纵筋即可假设梁纵筋直径为a当在异形柱结构的梁上部配置3根纵筋时便出现如下结果：2×30-2×16-3a-3×1.5a=200那么a=14.4mm结果表明：在异形柱200mm宽的梁上部按普通框架梁一样配置3根纵筋时其直径必须小于14mm此值未考虑施工误差；假如只配置3根14mm宽的钢筋在实际工程中现梁柱节点位置也可能出现钢筋过密的问题所以异形柱结构梁柱节点处的钢筋数应≤2根。3.4梁柱节点剪承载力方面对于异形柱框架结构由于其柱肢厚度较小异形柱结构梁柱节点核心区的受剪承载力会小于普通框架结构的受剪承载力造成异形柱梁柱节点核心区的受剪承载力出现超限情况所以进行异形柱结构设计时应通过提高混凝土强度等级等方法解决此问题。3.5柱距的影响影响异形柱柱距的因素包括有建筑使用功能、层数因素、结构自重等。应确保建筑功能同时使柱距轴压比控制在施工规定的范围内当柱距太大时会导致梁高太高容易出现柱的净高太小便形成短柱或极短柱问题影响抗震性能。4异型柱框架结构的设计要点4.1异形柱框架结构布置(1)框架结构扭转肯定会带来不利影响因此设计时结构平面要对称平面与刚度尽量做到一致柱上两个主轴方向的布置要协调对称否则要充分分析扭转对结构受力的影响。(2)异形柱框架结构应该进行双向设置对齐框架柱拉通框架梁纵横框架梁不要相互支撑确保结构空间受力保证结构的承载力、刚度、抗震性及稳固度形成良好的统一整体