摘要：随着社会经济的快速发展，特别是城市化建设的不断深入，建筑行业得到了长足的发展，建筑材料、施工工艺以及建筑结构都不断的被完善，为建筑工程发展打下坚实的基础。异形柱框架结构是现在建筑行业发展中应用广泛的结构之一，其具有结构稳定性强等优点，并且能够有效的提升建筑整体的质量，满足建筑设计的各项需求。本文就对异形柱框架结构的特点进行分析，并探讨其在建筑设计中的应用。
关键词：建筑；异型柱框架结构；设计；
1异形柱的定义及受力特点
虽然异形柱由剪力墙演变而来，但由于柱截面本身的特殊性，异形柱结构的受力特点既不同于剪力墙结构，也与普通框架相差很大，具有自己的独特性：（1）由于异形柱截面的这种特殊性，使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异；（2）异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼来协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱协调变形能力低，脆性破坏明显；（3）异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。由国内外大量的试验资料和理论分析，异形柱的破坏形态为弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等，影响其破坏形态的因素有：荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比（剪跨比），配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过合理的结构平面布置，采用有效的设计计算程序和必要的构造措施来保证其强度和延性。
2异形柱框架结构的计算
根据规范要求，对于矩形柱结构，当无斜向抗侧力构件时，结构设计的地震作用方向一般取工程纵横轴方向，即0°和90°，以此来求得地震作用下的结构内力，正截面承载力两个方向分别按单偏压计算配筋，其承载力基本上可以包括地震作用沿其他方向的情况。但对于异形柱，由于截面惯性矩沿不同方向差别很大，地震作用下柱受力的最不利方向不一定是0°或90°，即仅沿该两个方向计算的正截面配筋并不能完全包括地震作用沿其他方向时的情况，尤其在高烈度地区体现得更显著。《规程》强制规定，7度及7度以上时地震作用尚应对与主轴成45°方向进行补充验算。
异形柱轴压比控制和梁柱节点核心区受剪承载力计算是异形柱结构设计的两大特色。由于异形柱与矩形柱在截面特性、内力、变形及抗震性能上均有较大差异，《规程》专门针对异形柱结构特点制定了相应的条文规定，且比其他规程要求严格。例如6度区应进行地震作用计算及结构抗震验算，应进行梁柱节点核心区受剪承载力计算等。由于异形柱柱截面的特殊性，其抗震性能较弱，为满足国家抗震设防要求，保证结构体系具有足够的抗震延性，根据异形柱截面双向偏压柱的工作机理，分析影响各种截面形状柱的截面曲率延性的主要因素，通过分析框架位移延性与梁、柱构件截面曲率延性之间的相互关系及大量的电算分析，得到了在不同抗震等级下异形柱轴压比与匹配特征值的关系，据此给出了小于普通柱轴压比的异形柱轴压比限值。此轴压比限值是结构体系抗震性能的重要保证，设计中尤其注意应使构件满足此限值，特别是对一些平面不规则的结构更应严格控制。
梁柱节点是异形柱结构的薄弱部位。由于节点的作用是将本层和上层荷载通过核心区传至下层柱中，其作用力为与节点相连的梁端和柱端弯矩、轴力、剪力、扭矩，受力非常复杂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆矩形截面柱节点由于正交方向梁对节点核心区混凝土的约束作用，具有一定的受剪承载力，对非抗震和三、四级抗震等级节点，不用对节点核心区进行受剪承载力计算，仅需满足抗震构造措施要求，只对一、二级抗震等级节点核心区进行受剪承截力计算，而异形柱框架节点却不同。由于异形柱截面的特点，正交方向梁截面的宽度与柱接触面积较小且偏置，对节点核心区混凝土难以达到约束。因此，必须对异形柱框架节点核心区进行受剪承载力计算，无论是非地震区或地震区均应计算。首先限制节点核心区截面，避免截面太小混凝土承受过大的斜压力，导致核心区混凝土首先被破坏，其次是控制节点核心区配箍面积，保证节点受剪承载力，改善节点的抗震性能。
3异形柱结构设计的一般规定
3.1结构布置
与—般钢筋混凝土框架结构相比，异形柱框架结构在结构布置时应注意以下要点：①为了避免扭转带来的不利影响，结构平面宜尽量对称，使平面和刚度均匀，两个主轴方向应协调布置；如果有明显的不对称，应考虑扭转对结构受力的不利影响；②异形框架宜双向设置，框架柱应对齐，框架梁应拉通，避免纵横框架梁相互支撑，使结构形成空间受力并具有足够的承载能力、刚度和稳定性，同时具有良好的整体性和较好的抗震性能；③为了避免过大的外挑和内收，防止楼层刚度沿竖向的突变，竖向布置应力求体型规则、均匀，尽量避免错层；④受力复杂部位的异形柱，宜采用一般框架柱。
3.2适用的房屋最大高度和最大高宽
异形柱框架结构在6度（O．05g）抗震设防烈度区，房屋最大高度24m，高宽比不宜大于4；异形柱框架在7度（0．1Og）抗震设防烈度区，要求房屋高度小于35m，层数小于12曾，建筑物的高宽比不宜大于5；在8度（O．20g）抗震设防烈度区，房屋高度小于25m，建筑物的高宽比不宜大于4。另外，柱净高与截面长边之比，即长细比宜大于4小于8。长细比小于4（即短柱），容易发生脆性剪切破坏；长细比大于8，易引起失稳破坏。
3.3抗震等级
抗震等级的高低，体现了对抗震性能要求的严格程度，它是计算和构造上保证结构延性和变形能力而采取的必要措施。抗震等级一般根据地区的抗震设防烈度、结构类型、结构高度来确定。由于异形柱框架其延性低于矩形柱框架，因此其抗震等级也高于同高度的矩形柱框架结构。
4结束语
总之，随着民用建筑的市场需求日益朝着大开间、大空间方向发展，异形柱框架结构将会更加广泛应用于住宅建筑中，结构设计人员应充分了解异型柱的受力性能，选用合理的结构布置，处理好结构构造，正确使用计算机分析方法，才能确保结构安全可靠、经济适用。
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论文作者:林晓丹
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：异形论文; 截面论文; 结构论文; 节点论文; 核心区论文; 延性论文; 框架论文; 《基层建设》2019年第8期论文;