摘要：随着人们对住宅平面和空间越来越高的要求，之前普通框架构造的露梁露柱对建筑空间的严格限定和分隔已不可以满足人们对住宅空间的要求。于是在吸收了框架结构的优点后，渐渐发展产生了可以适应人的住宅观念的结构型式，就是异形柱框架结构型式。异形柱框架结构住宅具备优良的经济效益、环境效益和社会效益，并显示出优良的发展前景。本篇文章关键针对异形柱框架结构设计实施了全面具体的分析，以期为中国的柱框架结构发展作出贡献。
关键词：异形柱；框架结构；设计
引言
随着社会持续的发展，人们对建筑物结构稳定性的关注程度也有非常大的提高，这就需要在建筑施工的过程中实施科学的框架设计，借以提高建筑物本身质量。在对建筑物实施框架设计的过程中还要实施全面分析其自身的异形柱，确保异形柱在建筑施工中发挥自身最大的效果。在实施研究异形柱的时候发现，这种结构本身造价相对低，在实施施工的时候可以使企业的资金投入有效的减少，对于提高建筑企业的经济效益也起到特别关键的作用。
1、异形柱框架结构设计的一般规定
1.1异形柱框架构造总高限用于8层和8层以下框架构造，而且底层框架柱为>3 0 0 m m的柱宽。
1.2使用异形柱框架的平面构造布置要满足：纵向框架要有两道以上拉通，横向框架每1 0一15 m区域最少拉通一道。
1.3异形柱框架的计算要使用空间构造分析流程。
1.4 8一10层的住宅、宿舍要使用异形柱框架时，要增设平均布置的落地小墙肢剪力墙，要占底面积1.5 % 以上的剪力墙面积。
1.5底层大柱网框架柱，升到顶层的柱断面要比置在转换梁上的柱显著加大，不能使用同 断面柱的构造方案。
1.6异形柱框架要设计成双向梁柱系统，要具备清楚的计算简图，科学的地震作用传递方法。
2、异形柱框架结构体系的特点
节点区相对大而薄，在弹塑性过程中，要计入节点区变形对构造变形的影响。异形柱结构的剪力墙和常规支撑框架之间的一种特殊构造，由于其支撑有着关键的优势，因此在中国建筑上大面积使用。肢高和肢厚更加科学的比例。普通的异形柱构造的柱厚度通常在18cm～20cm之间，和填充墙保持相同，所以可以和填充墙相连，同时承重墙的感觉也看不出来，节约了空间。房屋空间相对美观，突出的墙体少，于普通的支撑构造的墙体对比能为室内面积增加10%左右。异形柱的另一个特征就是相对轻的质量，所以更好的抗震效果，相对比质量相对大的矩形支柱，异形柱是更优良的支持结构，在学校等场所适合应用，抗震效果好另一方面是由于异形柱，特别是十字形异形柱抗侧压力的能力非常强。异形柱墙体同样具备一定的不足特点，其特点就是在柱的角部部位应力集中，假如没有处理好外力就会出现裂缝，对结构导致非常大的影响。由于异形柱有着延伸的特性，因此异形柱和梁的接触面积更大，因此理论上有更好的支撑能力，更充分的应力。
3、异形柱框架结构设计
3.1 确定结构布置方式
异形柱框架结构通常使用规则的结构方案，这个是为了让抗震概念的设计要求得到满足。规则结构对减少偏心有利，刚度与承载力平均分布的优势。当依据建筑作用需要设置底部大空间时，能经过框架底部抽柱并设置转换梁，产生底部抽柱转换层的异形柱构造。不落地的框架柱要直接落在转换层主构造上。应双向布置托柱梁，可双向都为框架梁，或一方为框架梁，另一方为托柱次梁。
3.2轴压比的严格控制
在抗震设计中，对框架构造、框剪构造，柱的延性对于耗散地震能量，避免框架的倒塌，起着特别关键的作用。反映构件变形能力的是轴压比，是影响混凝土柱延性的一个重要指标，对异形柱的抗裂与抗剪能力影响相对大，是影响柱破坏形态的关键原因。由试验构造分析，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在高轴压比状况下，箍筋用量增加对提升柱的延性作用已非常小，所以轴压比大小的控制对柱的延性影响非常关键，尤其是异形柱结构剪力中心和截面形心不重合，剪应力让混凝土柱肢先于一般矩形压剪构件发生裂缝，形成腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些造成异形柱脆性显著，让异形柱的延性广泛低于矩形柱，所以更要严格控制异形柱的轴压比。
3.3异形柱
设计应用到的计算等效数学换算原理分析，对于要求总体表面积的用户来说，设计者们就需要对异形柱的架构进行计算，通常都是把异形柱截面换算成等效惯性矩的矩形柱来计算分析的。需要思考到轴压比要同时满足3个条件：A′≥AR；I′x≥IRx；A′y≥IRy。当中异形柱的截面积为A′，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；等效矩形柱截面积的x轴为I′x，等效矩形柱截面积的y轴为I′y表示。
3.4框架的计算
相对特殊的异型框架，在截面对称轴受到作用力时，在弹性分析时其挠曲应力相对小，这时候就好像承受水平力的偏压构件，还能够依照混凝土设计标准与平面假定分析计算。假如框架柱水平作用力相对小的时候，依然能够依照偏压柱分析计算，这时误差非常小。异型柱能够经过面积与刚度相等的原则换算成矩形柱实施整体的分析与计算。水平力作用不是在主轴方向，假如非常大的水平作用力，那么就不可以忽视挠曲应力，就需要对其实施有限元分析，来把配筋、内力的部位与大小计算出来。计算内力与配筋时，选择的软件要可以计算异型柱。
3.5配筋构造
在通过准确的结构选型和计算后，截面内钢筋的结构也是确保异形柱受力功能的关键原因。因为异形柱截面的特征，柱肢端部会发生相对大的应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，所以在异形柱配筋时暗柱要设在肢端，由计算而定暗柱的外排钢筋。离端部厚度区域内设结构纵筋，箍筋同柱，这样能控制柱肢混凝土裂缝的开展，提升异形柱局部抗剪强度和变形能力。柱上的箍筋不但可以抗剪，也能控制混凝土变形，使其延性增大。异形柱因为不易产生多肢复合箍，所以其配筋率只可以由加大箍筋直径与加密距离来完成。一样配箍率下，箍筋直径大，其延性指标好，其距离能比一般箍筋距离小。
3.6梁柱节点设计
因为柱截面肢宽相对小，在梁柱节点处钢筋要合理内移。如果使用预制叠合粱，也能把柱筋内移，以保证梁下部钢筋直行。
3.7柱和墙体的连接
柱子侧面预留拉结钢筋伸入墙体，通常能用2≯6，伸入为500～600mm长度，在三、四级框架中，不小于墙长的1/5而且不小于700mm的拉结长度。可是在施工中，框架填充墙对结构刚度有影响，防止结构沿高度产生刚度突变。
4、异形柱框架结构在设计时应该注意的问题
4.1因为异形柱的柱肢相对长，梁柱重叠部分相对大，所以在电算时要点取“梁柱重叠部分作为刚域”选项实施计算；建议使用双向偏心受压、双向偏心受拉、正截面承载力计算。
4.2在普通的矩形柱的多层框架构造中侧移很多没有控制作用，而对于异形柱框架结构，因为侧向刚度相对小，有时侧移会超过标准允许值。
4.3由于异形柱荷载方向角具备任意性，因此在异形柱内折角处要设置相同直径的受力筋。
4.4抗震设计时，扭转不规则的异形柱构造，楼层竖向构件的最大水平位移与层间位移和这楼层两端弹性水平位移与层间位移的平均值不能大于1.45的比值，而矩形框架为1.5的该比值。
5、结语
异形柱框架结构尽管在结构上存在一定的不足，可有其存在的市场价值，在项目实践中也确实常常被应用。所以，实施异形柱框架结构设计时，要依照设计标准的要求，并充分认识异形柱的受力特征和其破坏机理，选用最优化科学的结构布置，有效优化结构，运用合理的计算流程分析方法，如此才可以确保建筑结构安全、稳固，获得最大经济效益。
参考文献
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[3]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）.
论文作者:蒋希
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/30
标签：异形论文; 框架论文; 截面论文; 延性论文; 结构论文; 矩形论文; 梁柱论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;