探討異形柱框條結構設計

1、    探討異形柱框條結構設計    程超【摘 要】目前，由于社會的飛速發(fā)展，人們對自身的生活品質(zhì)要求越來越高，建筑物的改造工作已經(jīng)成為了人們生活的一項規(guī)劃。但是由于人們對建筑物進行不合理的改造使其大大縮短了建筑物的正常使用壽命，而異形柱框條結構設計的出現(xiàn)，大大地降低了進行建筑物改造中出現(xiàn)的此類事件的發(fā)生，本文通過對異形柱框架結構和矩形框架結構的差異性進行討論，介紹了有關異形柱狂跳的結構設計?！娟P鍵詞】異形柱框架結構；矩形柱框架結構；satwe；節(jié)點域0.前言隨著社會生活普遍的提高，人們對房屋的空間設計也存在著不同程度的認知，而且在進行房屋空間設計時，也

2、有著不同程度的改造，目前，由于我國的建筑行業(yè)在設計技術中還存在著許多局限性，還是按照傳統(tǒng)的設計方式對其房屋進行設計修建，但是這樣的設計方案隨著時代的變遷，人們對這樣的結構體系也出現(xiàn)比較強烈的反感，尤其是普遍的框架結構出現(xiàn)的露梁露柱、空間結構不合理等現(xiàn)象，都對人們的住房生活產(chǎn)生一定的影響。因此，人們在對住房的選擇時，就會導致大量改造現(xiàn)象出現(xiàn)。但是，有許多的改造都是不合理的，這些改造會降低建筑物的使用壽命，所以人們在對此對出了詳細的嚴重，從而出現(xiàn)了異形柱框條結構的設計。1.異形柱結構的設計與應用1.1異形柱及異形柱結構的定義混凝土異形柱結構技術規(guī)程對異形柱的定義是：截面幾何形狀為l形、t形和十字形

3、，且截面各肢的肢高肢厚比（柱肢截面高度與厚度的比值）不大于4的柱。l形截面柱多用于墻的轉(zhuǎn)角部位，t形和十字形截面柱多用于縱橫墻交接處。所謂異形柱框輕結構即是由異形（t型、l型、十字型）柱組成框架，由輕質(zhì)填充墻所形成的結構。根據(jù)建筑布置及結構受力的需要，異形柱結構中的框架柱，可全部采用異形柱，也可部分采用一般框架柱。1.2異形柱框架結構與矩形柱框架結構在設計中的差異對于相同烈度和結構類型的兩種體系而言，異形柱結構適用的房屋最大高度有較大幅度的降低。異形柱框架結構和矩形框架結構他們是兩種不同的結構設計，因此也存在著許多的不同點，在對于結構類型方面，異形柱結構的房屋適用的房屋最大高度有較大幅度的降低

4、；而對于對于相同結構類型的兩種體系而言，異形柱結構彈性層間位移角限值、彈塑性層聞位移角限值更加嚴格一些。在鋼筋混凝土房屋的結構類型的抗震等級中，我們可以了解到異形柱的結構框架有這樣強力的穩(wěn)定性，在遇到強力的外力時，建筑物的內(nèi)部結構不會輕易的就被破壞，而且在確定抗震等級是異形柱的確定方法比矩形柱要更加嚴格一些。在抗震設計時，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的異形柱結構，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移與該樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的比值不應大于1.45；而矩形柱框架結構的該比值為1.50。異形柱結構的地震作用計算，一般情況下，應允許在結構兩個主軸方向分別計算水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作

5、用應由該方向抗側(cè)力構件承擔，7度（0.15g）及8度，（0.20g）時尚應對與主軸成方向進行補充驗算。1.3異形柱框架結構在satwe中的設計與應用有效地進行異形柱的結構分析對鋼筋混凝土的結構設計有著很大的幫助，而satwe軟件的應用很好的提高了結構設計的效率。我們在對梁的剛度、荷載以及截面配筋設計是，satwe軟件充分的發(fā)揮了它的作用，有效地幫助了人們在結構設計中建筑物的特殊性的掌握，而且由于鋼筋混凝土的異形柱的柱肢比較長，在建筑物種有著許多節(jié)點都出現(xiàn)重復的現(xiàn)象，這樣嚴重了影響了設計的規(guī)劃。因此要想解決這些問題satwe軟件中對梁考慮了這樣的力學模型簡化：（1）梁的計算按扣除剛域后的梁長計算

6、。（2）梁上的外荷載按梁兩端節(jié)點間長度計算。（3）截面設計按扣除剛域后的梁長計算。（4）梁端剛域的計算原則。1.4異形柱結構構造的設計心得（1）根據(jù)有關規(guī)定，在進行異形柱的截面抗震設計中，截面的不能小于400慢慢，而且當貫徹節(jié)點的柱縱向鋼筋粘接退化與滑移加劇的時候，這些節(jié)點的非彈性變形也會加大，這對建筑物的內(nèi)部結構有著一定的影響，因此在進行異形柱的結構設計中，為了避免這類現(xiàn)象的發(fā)生，提高梁的高度是必須的。（2）根據(jù)有關規(guī)定，異形柱結構框架設計存在著嚴格的規(guī)劃，對于肢高和肢厚都有著不同程度的要求，這主要是因為當肢厚較小時，會造成梁柱節(jié)點核心區(qū)的鋼筋與混凝土之間的粘結強度不夠，因此提高肢厚可以保證

7、結構的安全及施工的方便。而對肢高的現(xiàn)在也為了滿足伸入柱內(nèi)的梁縱向的鋼筋錨長度。（3）根據(jù)有關規(guī)定，抗震設計時，對二、三級抗震等級，貫穿中柱的梁縱向鋼筋直徑不宜大于該方向柱肢截面高度hc的1/30，當混凝土的強度等級為c40及以上時可取1/25，且縱向鋼筋直徑不應大干25mm.矩形柱框架的框架梁縱向鋼筋伸入節(jié)點后，其相對保護層一般能滿足，而異形柱的c/d大部分僅為2.0左右，根據(jù)變形鋼筋粘結錨固強度公式分析對比可知，后者的粘結能力約為前者的0.7.為此，規(guī)定抗震設計時，梁縱向鋼筋直徑不宜大于該方向柱截面高度的1/30.由于粘結錨固強度隨混凝土強度的提高而提高，當采用混凝土強度等級在c40以上時，

8、可放寬到1/25。（4）異形柱全部縱向受力鋼筋的配筋率，抗震設計時不應大于3%。這是因為異形柱肢厚有限，柱中縱向受力鋼筋的粘結強度較差，故將縱向受力鋼筋的總配筋率由對矩形柱不大于5%降為不應大于3%，以減少粘結破壞和節(jié)點處鋼筋設置的困難。2.工程算例2.1工程概況某多層異形柱框架結構，共6層。地震烈度為7度（設計基本地震加速度為0.15g），框架抗震等級為三級。2.2設計心得2.2.1在設計該結構時，最初將混凝土強度等級定為c30，但是計算得到的異形柱軸壓比超過規(guī)范規(guī)定限制，同時梁端縱向受拉鋼筋最大配筋百分率超過根據(jù)有關表6.3.5的要求。雖然對樓板而言，采用c30混凝土是可以的，但考慮到梁板

9、柱的施工問題，同時為滿足異形柱軸壓比以及梁端縱向受拉鋼筋最大配筋百分率的要求，最終將梁板柱的混凝土強度等級全部改為c40。不過考慮到混凝土強度等級較高時樓板易開裂的問題，在樓板設計中采取必要的抗裂措施。2.2.2從中可以看出，有z形、w形柱，這里介紹一下這兩種柱的處理方法。（1）z形柱，是由兩個l形柱組成的。在pmcad輸入時按兩個l形柱來輸入并進行內(nèi)力及配筋計算。因為z形柱受力較大時易在中間肢劈開，劈開后（極限狀態(tài)）其受力接近于兩個l形柱，按兩個l形柱處理較為合理。此時兩個l形柱間的梁會困剛度太大而超筋，因為實際上無此梁，只是有限元計算時兩柱問有聯(lián)系必須有此梁，故不必管。（2）w形柱，計算及

10、配筋時是按t形柱考慮的。只是由于建筑布置的要求，此處垂直搭接至t形翼緣上的梁的梁端鋼筋錨固長度，由于翼緣厚度只有200mm，不能滿足要求。故在此處增加一部分混凝土，該部分按構造配筋，就是為了解決梁端鋼筋錨固長度的問題。3.結束語目前，對著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對建筑物空間結構的需求也越來越大，但是我們不能進行胡亂的改造，這樣會使得一座良好的建筑物，變成危樓。因此，人們對異形柱框架結構的需求也越來越大。目前，人們在對住房進行改造時，一般都是采用的異形柱結構框架的設計，這種設計不但滿足了人們的生活需求，還對社會的發(fā)展起到了一定的推動作用。但是，由于這種技術中還存在了許多問題，還沒有的到根本向的解決