摘要：近年来，随着我国住宅产业的迅速发展以及人们对住宅建筑使用要求的不断提高，普通的矩形框架柱会给室内装饰和家具布置带来极大的不便。如何合理地利用建筑的有效面积，这对住宅结构设计提出了一项新的要求。异型柱框架结构体系在一定程度上满足了上述要求，它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。
关键词：异形柱；框架；结构设计
1.异型框架柱的优点
1)柱本身的平面布置极为灵活，在异形柱结构中的围护墙体，都是使用的非承重轻质个墙体，从某种程序上来说，是允许进行随意穿洞操作的，在有需要的情况下甚至可以拆除重砌。其结构本身所呈现出的限制性较少，能够最大限度的满足业主对于大空间建筑的需求。
2)异性框架结构所的质量要远比矩形框架结构质量药效，因此其自身所具有的抗震性能也式极强的。相同面积之下的异形柱抗弯性、刚性，要远远大于矩形柱，同时异形结构梁本身的净跨度也较小，在梁本身的线条刚度得到提升之后，结构的整体性也就得到了较大的强化，如此以来，也就促使结构本身的抗震性能随着抗侧刚度的提升而得到强化。
3)在异形框架柱之中的配筋，可以依据要求的不同来进行湿度的降低，这主要是由于大量的试验数据证明了，箍筋本身的抗剪强度在框架结构之中实际上并没有切实有效的起到作用，板箍筋自身的最大应力作用在结构的核心区域仅仅只是为箍筋的屈服强度提到了提升35%作用的作用。异形柱结构则可以完全依据需求的不同，来选择不同的建筑材料填充到其中，如此以来，便能够促使的资中最大限度的降低，减少各个方面所产生的造价费用。如果说业主还有所需要，那么还能够针对墙体的厚度进行削减，从而提升建筑物所能够的免检，促使经济效益得到极大的提升。
4)异型柱框架的使用能在建筑结构设计中，有效地解决房屋超高、超层问题。比如结构规范中规定，处于7度区的砌体结构不能达到35m的高度，可当我们使用了异型柱结构以后，在7度抗震设防区房屋最大高度是可以达到这个高度的。
5)隔声、隔热效果优于砌体结构，改善了建筑物的物理特性。
2.异型柱框架的结构设计
2.1结构的布置
异形框架结构在进行布置的过程中，其异形柱的所设置的隔墙交叉点，必须要充分的满足要求。不仅仅要对结构的合理布置进行考虑，还必须要最大限度的确保柱子所分布的均匀性，并且保证良好的改造余地。同时，对于跨度也应当要合理的进行调整，不要在客厅以及主卧室之中进行梁设置。如果在某些特殊情况下，客厅和阳台卧室需要进行梁设置，那么可以采取在板内进行暗梁的方式。同时在有阳台的卧室、客厅之中，可以直接向阳台的两侧进行异形柱的翼柱外伸设置。如果说建筑结构的单元强和建筑的刘体检不是出在一个共同的轴线位置之上，那么在对于拒不应力进行解决的过程中，就需要对T、L、Z型柱进行的设置。在一个结构单元之中，要的进行矩形柱设置，只要能够设置都要进行设置。如果说在建筑之上有部分柱子需要进行错位，那么为了避免过多柱体的错位变换而出现薄弱环节的可能性，就需要保证变截面位置能够形成极大的应力集中性，不采取下手上扩的形式来进行，仅仅知识在上层进行收应力处理。为了加强刚度可以把电梯和四周连接成筒，对平面刚度的对称也要注意。刚度分布如果不均匀，在结构计算的时候要考虑因扭转耦联造成的影响。
2.2严格控制轴压比
众所周知,在混凝土抗震设计中,耗散地震的能量以防止框架倒塌,框架结构中柱的延性起着十分重要的作用,轴压比则是影响混凝土柱延性的一个关键指标。在高轴压比的情况下,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延性影响至关重要,特别当异形柱结构剪力中心与截面形心不重合时,剪应力使混凝土柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝,产生腹剪破坏,加上异形柱属短柱时,这些导致异形柱脆性明显,使异形柱的延性普遍低于矩形柱,因而对异形柱的轴压比要严格控制。
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2.3构造问题
在正确的结构选型及计算后,截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点,柱肢端部会出现较大的应力,加上梁作用于柱肢上应力的不均匀,一般越靠肢端应力越大,对柱肢形成偏心压力,进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时,除了配置由计算结果而定的外排纵筋外,应在肢端离端部厚度范围内适当增设2<14的构造纵向钢筋而与外排纵筋形成暗柱,暗柱箍筋与柱本身设计箍筋相同,这样可以限制柱肢的混凝土裂缝的开展,提高异形柱局部抗压和抗剪强度及变形能力。
为了满足轴压比的要求,如果轴力较大,某些会出现过大的柱截面(柱壁太厚),这样不但影响了建筑使用的要求,也失去了异形柱设计原有的意义。为了解决柱壁太厚这一问题,建议把首层和第2层的柱混凝土标号相应提高,然后根据计算分析结果,从第3层以上每隔2层开始逐步降低混凝土标号,且可从第3层以上与降低混凝土标号层错开每隔2层逐步缩小截面厚度。
柱和梁由于截面的关系,造成框架梁与柱的节点处钢筋过于密集。这不但影响柱子的受力,也给施工带来了困难,从而影响工程的施工质量。针对这种情况,在选择纵向受力钢筋时,应根据配筋面积选择较大直径的钢筋,每排钢筋最好不超过2根,若超过时分成2排布置。
从已往许多受到地震破坏的房屋倒塌的例子来看,破坏的构件往往是柱子,而柱子的破坏首先出现在底层柱子的上端。因为底层柱上端的箍筋屈服或扯开导致柱纵筋的压曲,致使柱子最后破坏。箍筋不仅能抗剪,也可以约束混凝土变形,增大其延性。由于异形柱截面不易形成多肢复合箍,因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配筋率下,箍筋直径大,其延性指标好。因而首层或第2层箍筋选用φ10,以上根据需要选用φ8或φ10,其间距要比普通柱箍筋间距小。
2.4异形柱框架结构的计算要点
1)剪跨比的限制
剪跨比是反应柱截面所受弯矩与剪力相对大小的一个参数。是影响框架柱破坏形态的最重要的因素。控制剪跨比即控制柱净高与柱截面肢长之比。由于异形柱的抗剪性能差，选择异形柱截面时，为避免出现短柱。
2)轴压比的限制
它是影响柱破坏形态和变形能力的另一个重要因素。有关研究结果表明：轴压比对异形柱的影响远远超过对普通矩形柱的影响，为保证异形柱的延性，必须严格控制轴压比，柱应具有足够打的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，并应满足抗震要求，同时避免长细小于4的短柱。由于异形柱的截面积比具有相同抗弯刚度的矩形柱小，因此用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱。
3)主筋配筋率及配箍率的调整
轴压比控制值的调整，使计算得出的矩形柱配筋值一般均较小，用于异形柱截面配筋时比值应予以放大。考虑到异形柱自身的受力特点，外由于异形柱较普通柱易于开裂的特点，设计时以普通框架柱的构造体积配箍率0.8％-1.2％为依据，异形柱的配箍率取其上限，并且配箍形式选用矩形复合箍筋。
4)抗震调整系数的选取
考虑地震作用组合的异形柱，其截面承载力应除以承载力抗震调整系数。对于正截面承载能力，取0.8；对于斜截面承载力0.85。
3.结语
这种结构具有普通框架结构所不能达到的优点,受到了建筑师的青睐、肯定和广大住户与房地产开发商的肯定,目前有着较大的市场需求。在设计中根据其受力的特点,充分了解其破坏的各种机理,选用合理的结构形式,正确掌握计算机方法和截面配筋,其结构才能有可靠的安全保证。异形柱虽然在施工中处理梁柱节点时比矩形柱会困难一些,但是它日后所带来的很多好处完全弥补了这一缺点。
参考文献:
[1]李鑫异型柱康佳结构设计探讨[J]科技致富向导2015（19）
[2]赵岩松异型柱框架在多层住宅设计中的应用[J]中国高新技术企业204（10）
论文作者:陈梓辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/18
标签：异形论文; 截面论文; 结构论文; 矩形论文; 延性论文; 框架论文; 应力论文; 《基层建设》2017年4期论文;