查冬云
广东华方工程设计有限公司
摘要：随着建筑结构的不断改进和创新，柱截面的形式也在不断发生着变革，与此同时，异形柱的结构也随之诞生，并被广泛的应用到建筑结构设计中，虽然异形柱结构的起步较晚，而在近些年的发展中，异形柱却得到广大建筑开发商以及用户的认可，同时在科技不断发展的过程中，对异形柱结构的改进和创新工作也在不断的进行着，对推动建筑行业的快速发展有着一定的作用。
关键词：异形柱；建筑结构设计；应用；受力性能
前言
异形柱结构主要由异形柱、剪力墙、框架梁等结构组成，异形柱的应用可以达到同时承受纵向荷载和横向荷载，并被广泛的应用到建筑结构设计中，充分发挥出异形柱的功能，为提升建筑结构设计质量做出了巨大的贡献，当然，在异形柱应用的过程中，还需要了解其受力性能以及应用过程中的要点，对此，本文主要对异形柱在建筑结构设计中的应用进行探讨。
1 异形柱受力性能分析
1.1 异形柱的承载能力
在建筑结构设计中，会应用到大量的异形柱来实现承载的作用[1]。异形柱的承载能力与建筑结构设计中常用的矩形柱有着很大的区别，异形柱主要是由多肢组成的，而且，异形柱的柱肢宽度与柱肢截面的高度比值一般会在2.25-4.35之间，另外，由于墙肢平面的内外两个方向的刚度比比较大，使得各项刚度也出现不一致的现象，也使得异形柱的各个方向承载力有着很大的差别。
1.2 异形柱的变形特征
一般情况下，在建筑结构设计中，如果建筑的层高超过了3.0m的话，异形柱所采用肢的厚度也将高出200m，这样才能满足建筑结构设计中的承载能力要求，从而保证异形柱在建筑结构设计中应用的质量[2]。另外，近些年异形柱在建筑结构设计行业得到广泛的推广，而且，为了能够让异形柱获取足够的承载力，一般对异形柱的选取应选择合适的大小，这样才能确保异形柱的承载力满足建筑结构设计的要求，从而有效的提高异形柱在建筑结构设计中的应用效率。当然，在异形柱应用的过程中，还可能因柱剪跨比过小，而形成短柱的现象，使得异形柱出现弯曲变形，延性较差，不利于异形柱的可持续运用。
1.3 异形柱的破坏原理
众所周知，异形柱具有多肢的特点，在受力的情况下，往往会通过各个柱交点处的核心混凝土进行协调变形，将这个过程叫做异形柱的变形协调[3]。然而，在变形协调进行的过程中，会使异形柱内存在大小不同的剪应力、翘曲应力等，尤其是剪应力的存在，可能会造成异形柱肢结构出现裂缝的现象。一旦异形柱产生腹剪裂缝的话，将会使异形柱各肢的核心混凝土处形成三向剪力的状态，从而导致异形柱结构自身的脆性增加，使得异形柱的变形要比普通柱的变形降低，很容易受到破坏。另外，通过对异形柱应用于建筑结构设计的大量实践中调查分析，对异形柱存在破坏影响的因素主要有轴压比、配箍率、纵筋直径与箍筋间距比、剪跨比、荷载力等。因此，在异形柱应用于建筑结构设计中时，需要结合实际的情况，做好相应的计算分析，这样才能将具有特殊性、复杂性的异形柱有效的应用到建筑结构设计中，并将其作用充分的发挥出来。
2 异形柱在建筑结构设计应用中的结构构造分析
2.1 异形柱的配筋构造
一般情况下，异形柱在建筑结构设计中的应用，是需要结合建筑结构设计的要求，来合理配置异形柱的钢筋结构，异形柱截面内的钢筋结构同样也是起到保障异形柱在受力的情况下不会发生变形的关键性因素[4]。而从异形柱截面的特点来分析，异形柱肢端部位经常会出现较大的应力，再加上梁作用在柱肢上不均匀的应力，会产生越靠近肢端的应力就会越大，而且也会对柱肢形成一项偏心的压力，从而加大了异形柱肢端压的压应力，如果对异形柱配筋构造间距计算不合理的话，很可能会对异形柱的结构造成破坏，从而影响到建筑结构的设计质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，在将异形柱应用于建筑结构设计中时，应按照需求合理计算纵向的受力钢筋，并将其集中布置在柱肢与肢端交接处的内折角区域内，同时，应确保异形柱配筋构造的其他部位钢筋间距的设置是否均匀，同时要保证所设置构造钢筋之间的间距在200mm以内，直径可选择14mm左右，而且应设拉筋直径和间距同柱箍筋，通过对构造的这样设计，可以有效的防止异形柱肢混凝土出现裂缝的现象，从而有效的避免应力对异形柱结构的影响，提高异形柱的局部抗剪强度以及变形能力。
另外，在设置柱箍筋时，应通过合理的计算来确定柱箍筋的各项参数，不仅要求柱箍筋达到抗剪力的要求，同时要具备约束混凝土结构变形的功能，并增大其结构的延性，将异形柱的作用最大程度的发挥出来[5]。此外，根据异形柱的特点来分析，异形柱不易于形成多肢的复合箍，因此，异形柱的配筋率只能通过加密箍筋的间距以及加大箍筋的直径等方式来实现柱箍筋的设置，也就是说，在相同配箍率之下，配筋的直径越大，柱箍筋的延性指标就越好，其异形柱的性能也就越高。
2.2 异形柱其余构造截面的要求
随着建筑行业的迅速发展，建筑结构设计也会根据建筑功能、使用等方面的不同趋于多样化设计，其中会应用到大量的异形柱，除了以上对应用于建筑结构设计中异形柱的配筋构造提出一定的要求之外，还要确保异形柱各个截面满足相应的要求。具体要求如下：
①异形柱的应用，要避免采用Z字形，其主要原因是Z字形因截面柱的受力复杂，使得柱肢存在剪应力以及翘曲应力，再加上柱腹板存在较大扭矩作用，受到复杂应力的影响会对异形柱的结构造成破坏，从而影响到异形柱功能的发挥。
②异形柱的应用应避免采用一字形，其主要原因是一字形截面柱肢过薄，而且在没有翼缘的约束下，截面柱的平面外刚度相对较差，尤其是在一侧搭梁的情况下，可能会在地震的作用下，对其结构造成严重的破坏，这都是异形柱其余构造截面应注意的要求。
③众所周知，异形柱由很多柱所组成，在应用于建筑结构设计中时，应避免使用短柱或是极短柱的应用，要确保应用的异形柱的剪跨比不应＜2，这样才能有效的避免或降低地震作用下对结构的破坏。
④除了以上提出的几点要求之外，还应注意异形柱截面各个肢的肢厚比、肢高等，要确保这两项系数＜4.5，同时，要确保肢厚＞200mm。一旦肢厚＜200mm的情况下，就会造成异形柱梁柱节点的核心区域钢筋设置比较困难，而且，钢筋与混凝土的锚固强度也会存在很大的不足，从而对异形柱的结构安全性产生极大的影响。
异形柱作为建筑结构设计中的重要组成部分，被广泛的应用到各个建筑结构设计中，然而，在以往异形柱应用的过程中，经常因应用的不合理而对建筑结构设计的质量产生极大的影响，因此，在异形柱应用的过程中，必须严格按照规范要求进行，了解相应的注意事项，将异形柱的作用充分的发挥出来[6]。通过以上对异形柱其余构造截面的要求分析，本人主要针对异形柱在建筑结构设计应用中经常发生的几方面问题的注意要求展开分析，能够严格按照截面要求进行设计将会对异形柱的受力性能、抗震性能等有着直接的影响，因此，以上提到的几方面要求相关建筑结构设计人员必须将其重视起来，这样才能切实有效的提高异形柱在建筑结构设计中的应用效果。
总结
综上所述，随着建筑行业的迅速发展，近些年异形柱设计逐渐被重视起来。作为建筑结构设计中的重要组成部分，异形柱结构已被广泛的应用到各个建筑结构设计中，完全能够达到建筑结构功能、使用的要求。异形柱由于自身的优点已被广泛应用在建筑结构设计中，对提升建筑结构设计的质量，以及促进建筑行业的发展将会起到很大的作用。通过本文对异形柱在建筑结构设计中的应用分析，作者结合自身多年的工作经验，以及自身对异形柱的认识和了解，主要从异形柱的承载能力、异形柱的变形特征、异形柱的破坏原理以及异形柱在建筑结构设计应用中的结构构造进行分析，希望通过本文的分析，对提高异形柱结构体系的应用效果以及促进建筑行业的发展提出相应的建议。
参考文献：
[1] 潘毅，韩徐扬，刘宜丰，尚枫.异形柱框架结构基础隔震设计与分析[J].土木工程学报.2014（S1）
[2] 尚军.异形与矩形截面框架柱抗震性能分析[J].河北工程大学学报（自然科学版）.2013（03）
[3] 周曹国，周家富，贺传强，顾庆红.镇江市体育会展中心体育场异形混凝土结构施工技术[J].施工技术.2013（S1）
[4] 赵平，罗政楠.异形柱-短肢剪力墙结构在不同地震作用角度下的抗震性能研究[J].建筑结构.2013（S1）
[5] 刘祖强，薛建阳，倪茂明，周鹏，赵鸿铁.实腹式型钢混凝土异形柱边框架拟静力试验及有限元分析[J].建筑结构学报.2012（08）
[6] 何叶，徐玉野，林燕卿，罗漪.钢筋混凝土异形柱抗扭性能的数值模拟[J].华侨大学学报（自然科学版）.2012（04）
论文作者:查冬云
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/17
标签：异形论文; 结构设计论文; 建筑论文; 截面论文; 结构论文; 应力论文; 钢筋论文; 《基层建设》2015年15期供稿论文;