简述异形柱结构的特点
建筑结构设计中的异形柱节点受力特点分析
建筑结构设计中的异形柱节点受力特点分析摘要:异形柱结构形式是在原有剪力墙的基础上, 借鉴了框架结构的优点,形成了新的住宅结构形式,受到人们的欢迎,拥有广阔的发展前景。
本文简要介绍异形柱、异形柱节点的分类、受力特点及设计中需要注意的问题。
关键词:异形柱;节点受力特点;影响节点受力的因素普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们的住宅要求。
异形柱结构形式能够节约能源消耗、改善抗震性能、增加使用面积、促进墙体改革、适应功能变化需要的新型建筑结构体系。
它不仅提高了房屋的实用性、改善外观,可以灵活多样分隔空间,避免了普通矩形框架结构存在梁柱楞角的缺陷,便于人们更好的利用空间。
一、异形柱1、有关异形柱异形柱是在原有剪力墙的基础上, 借鉴了框架结构的优点,形成了新的住宅结构形式,即异形柱结构形式,相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子,一般有异形柱框架结构、异形柱框架—剪力墙结构。
异形柱是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2~4, 柱截面除了常用的的矩形、圆形以外的截面形式,而采用多个小墙肢的组合截面柱子,由剪力墙演变而来,柱肢截面的肢厚比(即肢长/肢宽)不大于4。
常用的有L形、T形和十形,亦有采用Z 形。
柱肢宽度一般使用与墙体相同的厚度,这样就避免了矩形柱棱角凸出的缺点,因此,异形柱特别适合住宅建筑,深受用户的欢迎,并得到了广泛的推广。
2、异形柱受力特点首先,源于截面的特殊性,墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,以致于各向刚度不相同,其各向承载能力存在较大差异;对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压较小时,受力明确,有良好的变形能力。
对于短柱(H / h< 4 ),有一定比例的剪切变形,构件变形能力下降。
异形柱一般在短柱范围,属于薄壁构件,如果出现延性的弯曲形破坏,截面曲率M/EI 或εcu/ χ(εcu 为砼的极限压应变,χ为截面受压区高度)较小,弯曲变形性能有限,延性较差;异形柱是多肢的,它的剪切中心一般在平面范围之外,受力时依靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力,使得各柱肢内有较大的翘曲应力和剪应力,柱肢受剪应力的存在容易先出现裂缝,各肢的核心砼处于三向剪力状态,它使得异形柱变形能力、脆性破坏均比一般截面出现减少;异形柱纯翼缘柱肢受压,其延性较差。
建筑工程中异形柱框架结构设计
建筑工程中异形柱框架结构设计探讨摘要:目前,在我国许多城市都推广和应用异形柱框架结构,因其有诸多的优点,室内不出现棱角、便于家具布置、扩大房间的有效使用面积等。
文章简述了异形柱框架结构体系的特点及设计要点,并结合具体实例,探讨了异型柱框架结构在实际工程中的设计应用,以供参考。
关键词:建筑;异形柱框架结构;设计1 异型柱框架结构体系的特点特点:①柱肢厚通常采用180~200mm,肢厚基本与填充墙等厚,框架梁宽也同墙厚,室内不凸出梁柱,便于使用又美观,同时还增加了房间的使用面积,比相同形式的砖混结构可增加约8%~10%的使用面积;②柱的平面布置很灵活,异型柱结构的围护墙通常是非承重的轻质隔墙,受建筑的限制较少,这使得房间布置更加灵活,可很好地满足业主对大开间建筑的需求;③异型柱框架与矩形框架相比,抗震性能有明显的提高,质量减轻是其抗震性提高的主要原因,此外,抗侧刚度对抗震性能的提高也有一定的影响;④虽然增加了施工难度,但因扩大了使用面积,加之自重较轻,减少了基础费用,综合考虑总体经济效益较好。
2 异型柱框架结构的设计要点2.1 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。
2.2 适用的房屋最大高度和最大高宽异形柱框架结构在6 度(0.05 g)抗震设防烈度区,房屋最大高度24 m,高宽比不宜大于4;异形柱框架在7 度(0.10 g)抗震设防烈度区,要求房屋高度小于35 m,层数小于12 层,建筑物的高宽比不宜大于5;在8 度(0.20 g)抗震设防烈度区,房屋高度小于25 m,建筑物的高宽比不宜大于4。
异形柱结构设计
异形柱结构设计1前言近年来,异形柱框架或异形柱框架一剪力墙结构作为一种全新的结构形式广泛用于小高层住宅建筑中,相对于传统的短肢剪力墙或框架结构,能更好的满足建筑需求且造价略有降低,因此具有更好的经济效益和社会效益。
该结构形式一般指同层内异形柱数量超过柱总数量10%的框架或框架剪力墙结构,适用抗震设防烈度为6度或7度的地区。
2受力特点异形柱是指柱截面摈弃了惯用的矩形柱,而采用多个小墙肢的组合截面柱子,由剪力墙演变而来。
柱肢截面中各肢高厚比不大于4,常用的有L形、T形和十形,亦有采用Z形。
柱肢宽度一般使用与墙体相同的厚度,一般为200~250mm,不大于300mm。
肢长较大,《规程》规定不小于500mm,一般为600~800。
除此之外,不等肢异形柱肢高比一般不超过,各肢截面厚度不能相差过大。
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,在荷载作用的结构反应更加复杂。
国内外大量的试验资料和理论分析证明,异形柱的破坏形态有:弯曲破坏、小偏压破坏、剪压破坏等,影响破坏形态的因素主要有:荷载角、轴压比、剪跨比、配箍率等。
2.1整体计算分析异形柱的存在和不同的布置对结构整个抗侧力刚度影响很大,总体来讲相对于同样布置的同截面矩形柱结构,异形柱结构的整体性要好,刚度略由增强;而单结构形式来讲,异形柱结构的刚度介于普通框架和框架剪力墙之间。
文献[2]对8度区-6层住宅分别采用矩形柱和异形柱框架进行设计,然后分别采用SATWE和CRSC程序对比分析,结果表明在地震作用下异形柱结构的底部剪力要比矩形柱框架结构大16%~26%左右,各层柱的平均剪力和节点剪力也比矩形柱框架大很多。
异形柱结构的受力特点介于普通框架柱和剪力墙之间,结构的抗震性能比较差,在内力分析计算时,既不能完全按普通框架柱,也不能完全照搬短肢剪力墙。
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络地震作用沿其他方向的情况。
异形柱在房屋建筑设计中的特点及运用
摘要:建筑物通常用来居住和办公较多,近年来的发现,异形柱在房屋建筑支撑上起了很大的作用,通常异形柱为”T”形“Z”形“L”形。异形柱通俗而言是指支撑建筑物的集合支体,异形柱比普通支体更坚固,所承受的力更大,异形柱的抗震能力也比一般支体好很多,异形柱在建筑物中应用较多,尤其是房屋中,所以异形柱的制作,比一般支体要繁琐,一般使用的异形柱材质为混凝土异形柱,并且在我国已经广泛应用。
二、异形柱工法的特点及适用范围
1、异形柱工法的特点
异形柱是在满足建筑物承载力和结构力度等要求的前提下按照建筑物使用的具体情况以及分布情况来选择异形柱所需要支撑的形态,并且建筑物不同对于异形柱的界面要求也就不同,例如:”T”形“Z”形“L”形的使用情况就各不相同,并且异形柱使用的各个界面的高度,厚度要求也不同,但是厚度和高度在标准规定中不得小于4(4为参考数据)。同一个建筑物对于异形柱的使用,异形柱的长度可能会相同,也可能不同,像地震多发区,异形柱就是要满足抗震设计,最好是用等肢的异形柱,这样对建筑物的防震效果会有比较明显那么异形柱的高度不适合超过160cm,而且各个肢厚也不适合超过50mm。在我们通常中所说的异形柱也会有缺点,它的主要缺点就是界面肢比较薄,这样在对比矩形柱的构件性能上出现了很大的差异,例如:受力的特征改变、异形柱的机理变形、建筑物的构造方式改变等等,从异形柱的出现到发展为普遍使用,对于异形柱的主要问题还是在异形柱的结构设计方面,以及异形柱在空间布置上所出现的问题,对于异形柱在建筑施工过程中容易出现的一些问题,比如:异形柱的操控问题、美观度问题、以及质量问题。异形柱的主要功能也就是通过施工对建筑物进行有限固定,并且控制建筑物中混凝土的浇筑质量、养护措施。异形柱的施工方法是从模板施工、钢筋绑扎、混凝土浇筑等几个步骤来完成的。通过对异形柱的施工方法进行了解,建筑行业针对异形柱形成了一套完整的施工方法,并且这对于建筑业的施工质量也有大幅度提升。
异形柱框架结构设计概述
异形柱框架结构设计概述异形柱框架结构是一种新型的建筑结构设计,它的特点是采用了不规则形状的柱子,从而能够提供更大的自由度和更好的美学效果。
在本文中,我们将对异形柱框架结构的设计概述进行介绍,包括其特点、设计原则、应用范围以及未来的发展趋势等方面。
一、异形柱框架结构的特点异形柱框架结构与传统的柱框架结构相比,最大的特点就是其柱子的形状不规则。
传统的柱子都是直的或者圆形的,而异形柱则可以是各种各样的不规则形状,比如三角形、菱形、梯形等等。
这种不规则形状的柱子可以带来更大的设计自由度,能够创造出更多样化和更富有创意的建筑形态。
异形柱框架结构还可以提供更好的承载能力和抗震能力,从而能够创造更为安全和稳定的建筑结构。
在设计异形柱框架结构时,需要遵循一些设计原则,以确保其稳定性和安全性。
需要根据建筑的功能和设计要求来确定柱子的形状和布置方式,需要保证其能够满足建筑的结构需求。
需要考虑异形柱的连接方式和结构设计,确保其能够具有良好的承载和抗震能力。
还需要考虑建筑的美学效果,尽可能使得异形柱的设计能够融入到整个建筑结构中,创造出更加优美和独特的建筑形态。
异形柱框架结构可以广泛应用于各种建筑中,特别适合于那些对建筑形态要求比较高的项目。
比如高端商业建筑、文化建筑、艺术建筑等,都可以采用异形柱框架结构来创造出更加个性化和独特的建筑形态。
异形柱框架结构还可以应用于那些地震频发地区的建筑设计中,其良好的抗震能力可以为建筑提供更大的安全保障。
随着建筑设计的不断发展和变化,异形柱框架结构在未来将会有更广阔的应用前景。
随着技术的不断进步,可以预见将会出现更多更复杂的异形柱设计和制造技术,从而能够创造更为独特和美观的建筑形态。
随着人们对建筑美学的要求不断提高,异形柱框架结构将会成为建筑设计中的一个重要趋势,为建筑设计提供更多样化和更迷人的选项。
框架结构中异型柱设计的探讨_0
框架结构中异型柱设计的探讨摘要随着人们生活水平的提高,对住宅的要求也越来越高,普通的住宅结构已经满足不了人们的需求。
异型框架柱做为新型的结构得到了广泛的使用。
本文从异型柱的特点和优点出发,从几个方面对其进行探讨。
关键词异型柱;结构布置;构造措施1 异型框架柱的结构特点异形柱的双向偏压正截面承载力随荷载作用方向不同而有较大差异。
当异形柱结构中混合使用等肢异形柱与不等肢异形柱时,则差异情况更为错综复杂,成为异形柱结构地震作用计算中不容忽视的问题。
在异型柱中存在着多肢的情况,截面行心和剪切中心一般都不重合,受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土协调变形和内力,这种变形协调使柱肢内产生异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的很大的翘曲正应力和剪应力。
振幅由于刚度变大,结构空间整体性变强而减小。
结构的抗侧刚度变大,结构整体性得到加强,抗震和抗风性能变的更好。
2 异型框架柱的优点1)对于柱的平面布置比较灵活,复杂多变,异型柱结构的维护结构的墙都不要承担荷载,都是不承载的轻质墙。
这类的墙可以随意的改动,可以根据业主的需要来达到不同的隔间要求,而且都不会影响整个建筑物的安全等问题。
2)异形框架比举行框架质量小很多,所以其抗震作用也比较好。
等面积的异型柱的抗弯刚度大于矩形柱,而且异型结构梁的净跨度比较小,梁的线刚度变大,整体性变强,这就使抗震性能也随着抗侧刚度的提高也变的优秀。
3)异形框架柱的配筋也可以适当的降低,因为实验表明箍筋的抗剪强度并没有完全的起作用,板箍筋的最大应力在核心区只为箍筋屈服强度的35%。
异型柱的结构可以根据需要选择不同性能的材料来填充,建筑物的自重就得到降低,各方面的造价费用就减少。
如果业主需要还可以适当的削减墙的厚度而增大建筑物的使用面积,达到最大的使用效益和经济效益。
4)房屋的超高和超层问题也在异形框架结构的结构设计中得到有效的解决。
比如结构设计规范中规定,在七区的砌体思维过程中,综合性个评价选题,通过联想全方位的开发选题,去伪存真,去粗取精。
异形柱结构设计特点及应用分析
异形柱结构设计特点及应用分析摘要:随着城市建设的不断发展,出现了很多新的建筑结构形式,异形柱框架结构正是这些新型结构的一个代表。
异形柱结构因其具有住宅室内空间灵活布置的特点,决定了其是营造高品质住宅的首选结构,并得到广大房地产开发商和用户的欢迎,但再好的结构难免有缺陷,本文根据作者多年的工作经验,结合工程案例,探讨异形柱的选择以及设计的的体会。
关键词:异形柱结构;变形能力;平面布置随着我国建筑事业的迅速发展以及人们物质文化水平的不断提高,人们对住宅的要求越来越高,这就给建筑工程师们提出一个难题:如何科学进行住宅房间的布局,如何达到更好地室内装饰以及家具布置的效果。
总之,如何充分利用建筑物的有效空间,在城市住房问题越来越紧张的今天已成为住宅结构设计中一个必须考虑的问题。
异形柱框架作为一个新的结构体系在这一背景下出现了。
异形柱结构是指采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构。
异形柱结构是一种新兴结构,虽然在结构受力和抗震性能上存在一定的缺陷,但因其有室内净使用空间大、室内空间布置灵活、室内观感好、结构自重轻等优点,所以有其存在的市场价值,在工程实践中也的确经常被采用。
故此我们应该掌握其受力特性和结构特点,在了解其结构破坏机理的基础上采用合理的结构布置形式,达到最好的设计效果。
1异形柱结构特点1.1异形柱结构相对于砖混结构的优点采用有异形截面柱的框架结构、框—剪结构,其整体变形特征与普通矩形截面柱相接近。
与相同截面积的矩形柱比较,异形截面柱的自身刚度大,因而在框架结构和框—剪结构中采用异形截面柱后,结构的整体刚度增大,结构侧移减少;虽然结构的自振周期变短,水平地震作用加大,但结构的整体刚性好,抗震性能不会减低。
1.2异形柱结构的受力及抗震特点异形柱结构的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同,其主要体现在异形柱本身及梁柱节点上。
据有关研究显示,异形柱的延性不如普通矩形柱。
由于多肢导致了异形柱剪力中心与截面形心不能重合在一起,在受力的情况下,各肢产生翘曲正应力和剪应力。
混凝土异形柱框架结构设计浅析
混凝土异形柱框架结构设计浅析1 混凝土异形柱框架结构的定义及受力特点异形柱是指柱截面的几何形状与常用普通的矩形截面相异的柱,进而在满足结构刚度和承载力等要求的前提下,根据建筑设计要求而采取不同几何形状截面的柱,如:T、L、十字形等形状截面的柱,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
混凝土异形柱框架结构:是以异形柱代替一般框架柱,和梁刚性连接组成的承受竖向和水平作用的结构。
异型柱结构与普通框架结构相比,有如下受力方面的特点:根据建筑上的需要,异型柱在房间的分隔墙交点处灵活布置,平面刚度疏散均匀,经常会有梁纵、横不贯通,结构较难简化为平面结构计算;立面刚度分布较均匀,异型柱与轻质砌体填充墙在弹性阶段共同工作性能良好;柱采用T形、L形、十字形等截面形式,肢宽厚比在2.5~4.5之间,柱肢薄而狭长,双向压弯效应明显;异形截面仅有一根对称轴或没有对称轴,对荷载的方向角敏感,抗扭刚度较差,相应地也造成异型柱结构的荷载方向敏感性,且稍有不对称或偏心,抗扭能力降低较大;异形截面的柱肢角部是明显的薄弱部位,尤其是梁底与柱肢交界断面的柱肢角部,应力集中严重;异型柱结构的梁高宽比大,柱肢狭长,使梁柱重叠部分多,在梁端一定范围形成刚域;同时节点区较大而薄,在弹塑性阶段,应计入节点区变形对结构变形的影响;2 混凝土异形柱框架结构设计与受力分析2.1 混凝土异形柱框架的结构布置合理的结构布置(包括平面布置及竖向布置)无论在非抗震设计及抗震设计中都有非常重要的意义,结构的平面和竖向布置宜简单、规则、均匀,这就需要结构工程师与建筑师密切协调配合,兼顾建筑功能与结构功能的合理性。
关于结构布置中对规则性的要求,《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ 149--2006)提出:异形柱结构宜采用规则的结构设计方案,抗震设计的异形柱结构应符合抗震概念设计的要求,不应采用特别不规则的结构设计方案。
比现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对一般钢筋混凝土结构的有关规定更为严格,这是根据异形柱结构抗震性能和抗震设计特点而提出的。
钢筋混凝土异形柱结构设计探讨
钢筋混凝土异形柱结构设计探讨摘要:文章着重阐述了异形柱的结构选型、使用范围、内力计算和构造要求。
关键词: 异形柱住宅结构设计构造1 前言近年来,从多层框架结构结构衍生发展的异形柱框架结构,由于其避免了框架柱在室内的凸出,改善建筑观瞻,为建筑设计及其使用功能带来更多的灵活和方便,使得异形柱结构在多层、住宅建筑中逐渐得以推广应用。
钢筋混凝土异形柱框架结构有如下特点:(1).具有一遍矩形柱框架结构整体性较强,抗震延性好的优点;(2).兼有砖混结构的优点,使用面积增加8~10%,同时又有效解决了砖混房屋超高的技术问题;(3).提供了大空间及住户拆改装修的便利条件。
一、异形柱的结构设计1.异形柱的选型《混凝土异形柱结构技术规程》(以下简称《规程》)明确:异形柱是指截面几何形状为L形、T形和十字形。
且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
在工程设计选型时,一般根据墙体布置,在有丁字墙、十字墙部位设置T行柱或十字柱,墙体转弯处设置L形柱,直墙体处设置扁柱,具有独立性且不与任何墙体连接的柱子应设计为矩形或圆形柱子。
在将柱子隐与墙身的情况下,选择能最大限度地发挥柱子力学性能的柱形。
2.异形柱结构形式异形柱结构可采用框架结构和框架-剪力墙结构体系。
异形柱框架结构是指结构体系中的框架柱全部或大部分采用异形柱的结构,不包括由于建筑造型等需要而设置的极个别异形柱的情况。
异形柱框架结构中,当建筑高度较高或结构分析需提高结构刚度而增设剪力墙时,即形成异形柱框架-剪力墙结构。
这里应注意到,剪力墙通常不宜设置成短肢剪力墙(一般墙长与墙厚之比大于8倍的剪力墙),因为设置短肢剪力墙本身就是为了提高结构侧向刚度或抗扭刚度,来满足受拉、位移等要求,起到抗震概念设计中的第一道防线作用。
二、异形柱结构的适用范围异形柱结构主要适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度、7度(0.10g,0.15g)和8度(0.20g)抗震设计的一般居住建筑。
由于我国目前尚无在8度(0.30g)及9度抗震设防地区异形柱结构的设计与施工工程实践经验,也没有响应的可资依据的研究成果,且考虑到异形柱结构的抗震性能特点,故未将抗震设防烈度为8度(0.30g)及9度抗震设计的建筑列入其适用范围。
混凝土异形柱框架结构的受力特点分析
混凝土异形柱框架结构的受力特点分析作者:贺治杰来源:《科技视界》2017年第11期【摘要】混凝土异形柱框架结构是建筑工程中常见的结构类型,本文详细分析了混凝土异形柱框架结构的受力特点以及具体的结构构造措施,希望对此有更加深入的认识。
【关键词】混凝土异形柱框架结构;受力特点;结构构造混凝土异性柱框架结构在住宅设计中的使用越来越多,以下就针对混凝土的受力特点,根据异形柱受力破坏原理,探讨其在结构计算、结构布置、沟槽方面的问题,探讨提高异形柱框架结构可靠性的有效方法与对策。
1 混凝土异形柱框架结构特点混凝土异形柱的截面形状主要有以下几种:L形、T形、十字形等,异形柱是指柱体截面各肢的肢高和肢厚的比例不大于四。
混凝土异形柱框架结构指的是框架柱用异形柱来代替,刚性连接梁,组成的能够承受横向、纵向和水平作用的结构。
其特点主要表现在以下几个方面:1.1 异形柱截面特征和受力特性与矩形柱有所不同大量的理论分析和进一步的实验表明:异形柱的双向偏压正截面的承载力跟荷载方向有很大的关系,荷载力方向不同,所产生的差异也很大。
T形、L形和十字形这三种异形柱进行比较,L形柱的差异是最大的。
当把等肢异形柱和不等肢异形柱混合使用时,这种差异的复杂性会加大,所以必须要重视异形柱结构地震作用计算。
为了计算质量,需要对异形柱结构使用三维空间分析方法,目前常用TAT,SATwE等软件来进行抗震结构分析。
1.2 异形柱粘结破坏程度严重异形柱的粘结破坏程度在单调荷载,特别是低调反复荷载作用下要比矩形柱进一步加深。
柱的剪跨比如果小于1.5,就会出现极短柱,在地震作用下导致脆性粘结破坏的发生率增大,危险系数进一步加大。
为了便于设计,把反弯点限制在层高范围内,柱的高度和柱肢截面的高低比要大于或等于4,抗震设计不能小于3。
一般情况下,异形柱框架梁柱节点的位置是其核心,和截面面积相同的矩形柱框架梁柱节点相比,其受剪承载力要低很多,所以这是整个异形柱框架的薄弱部位,需要高度重视。
混凝土异形柱结构特点及其应用分析
混凝土异形柱结构特点及其应用分析【摘要】异形柱结构因其具有住宅室内空间灵活布置的特点,决定了其是营造高品质住宅的首选结构,但异形柱结构在抗震性能等方面也有其固有的缺点,本文通过论述异形柱结构的优缺点并结合实际设计经验,阐述了在工程设计中如何合理选择和应用异形柱结构的一点体会。
【关键词】异形柱结构;变形能力;平面布置0.引言异形柱结构是指采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构。
异形柱结构是一种新兴结构,虽然在结构受力和抗震性能上存在一定的缺陷,但因其有室内净使用空间大、室内空间布置灵活、室内观感好、结构自重轻等优点,所以有其存在的市场价值,在工程实践中也的确经常被采用。
故此我们应该掌握其受力特性和结构特点,在了解其结构破坏机理的基础上采用合理的结构布置形式,达到最好的设计效果。
1.异形柱结构相对于砖混结构的优点(1)具有普通矩形柱框架结构整体性较强,抗震延性好的优点。
(2)提供了可供用户便利拆改装修的条件。
(3)综合造价相对砖混结构基本持平,甚至可略有降低,根据设计经验,异形柱框架住宅楼与砖混住宅结构比较,单位面积造价大约高出5%左右,但房间使用面积可增加8%~10%,再加上其高度可以有所提高,使得单位面积用地费用有所降低,所以异形柱结构相对砖混结构综合经济性要好一些。
2.异形柱结构的受力及抗震特点异形柱结构的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同,其主要体现在异形柱本身及梁柱节点上。
(1)天津大学的实验研究结果表明,异形柱的延性要比普通矩形柱的差。
异形柱由于多肢的存在,其剪力中心与截面形心往往不重合,在受力状态下,各肢产生翘曲正应力和剪应力。
由于剪应力,使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝,即产生腹剪裂缝,导致异形柱脆性明显,使异形柱的变形能力比普通矩形柱有所降低。
(2)普通柱框架只要梁、柱截面满足规范构造要求,节点核心区面积比较大,除二级和更高抗震等级的节点外,一般不需要特别进行节点抗剪验算。
异形柱结构的特点
异形柱结构的特点异形柱结构,是由两个不同断面的金属材料所组成的柱子,在建筑和结构工程领域中应用广泛。
异形柱结构不同于传统的圆柱或方柱,其具备许多独特的特点,本文将围绕这些特点进行详细介绍。
1. 排水性能强异形柱结构几乎没有盲区,柱壁较薄,能够让水在其表面流畅排泄,避免了积水和滞留现象,保证了其排水性能。
2. 抗拉和扭转能力强与传统的圆柱或方柱相比,异形柱具备更高的抗拉和扭转能力,可以更好地适应力学变形和承载能力的需求。
因此,在一些大型建筑和公共设施中,异形柱结构的使用率逐渐增加。
3. 模块化设计异形柱结构多采用模块化设计,由许多小单位构成一个大型复杂的结构,在保证质量的前提下能够快速组装,提高效率并且降低了成本。
这对于现代建筑业中规模化的建筑和构造来说是非常重要的。
4. 仪器抗干扰特性强由于异形柱的独特结构,其抗干扰能力比其他结构更强。
异形柱的建造可以通过可控变声系统进行,机器可以在柱壁表面进行特殊声波波形磨合,使得其抗震振特性提高,从而有效防止可能导致结构松动或不稳定的干扰。
5. 造型多样异形柱结构制造灵活,具有无限形态的可塑性,可以通过多种方式设计和加工出丰富的造型,能够匹配多种不同的建筑风格和设计需求,在视觉上也具有很强的美观度和艺术性。
6. 重量轻由于异形柱的形状和结构特点,其塑造比传统圆柱或方柱更简单,因此,重量较轻。
这样不但能够减轻建筑的自重,同时能够减轻建筑梁和柱子在地基上的负荷,降低地基的成本。
7. 节能环保相对于传统的圆柱或方柱,异形柱制造起来更加省时省工,产生的垃圾和废料也较少,更容易就地回收或处理,将不会对环境造成很大的污染。
其又能减轻建筑的自重,从而减少施工所需能源,有助于实现绿色环保建筑。
综上所述,异形柱结构具备许多传统柱子所不具备的特点,包括排水性能强、抗拉和扭转能力强、模块化设计、仪器抗干扰特性强、造型多样、重量轻、节能环保等等。
尤其在现代建筑中,这种结构设计具有广阔的应用前景。
分析建筑工程中异形柱的结构设计
分析建筑工程中异形柱的结构设计摘要:本文分析了异形柱框架结构与普通矩形柱框架结构的差异,并提出了自己的一些看法。
关键词:建筑工程;异形柱;结构设计;构造措施1 引言异形柱结构的主要优点是柱肢的厚度与填充墙的厚度相等且柱肢较短,避免了普通框架柱凸出室内的缺点,扩大了建筑有效使用面积,提高了建筑布置的灵活性,改善了住宅室内空间视觉效果,且异形柱结构较剪力墙或短肢剪力墙结构更经济。
民用建筑的市场需求日益朝着大开间、大空间的方向发展,给异形柱框架结构体系带来了广泛的应用前景。
2 异形柱结构特点及设计的基本规定异形柱是截面几何形状为L形、T形、十形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
异形柱肢厚一般同墙厚,肢高不小于500mm。
与普通的矩形柱结构相比,异形柱结构存在以下主要特点:(1)由于异形柱肢厚较小,柱肢高厚比较大,抗扭性能差,异形柱柱肢相交处应力集中,甚至产生严重的翘曲变形。
因此,异形柱结构平面布置应力求简单、对称、规则,刚度和承力、质量分布均匀,纵、横向框架柱对齐拉通,以减小地震作用下的扭转效应。
对薄弱部位可合理布置部分剪力墙或一般框架柱。
《混凝土异形柱结构技术规程》对不规则的异形柱结构提出了更严格的要求。
(2)异形柱柱肢厚度小,延性比普通矩形柱差,轴压比是影响异形柱破坏形态以及延性的一个非常重要的因素。
因此,为保证异形柱具有足够的延性,《混凝土异形柱结构技术规程》对异形柱轴压比的限值要求比《建筑抗震设计规范》对矩形框架柱的要求要严得多。
工程设计时,应严格按规程的要求控制轴压比,防止异形柱出现小偏压破坏,提高异形柱的变形能力,满足抗震要求。
(3)异形柱与矩形柱具有不同的截面特性及受力特性,异形柱截面形状特殊,在双向偏心压力作用之下,其截面中和轴通常不与弯矩作用方向垂直,也不与截面边缘平行,其位置随截面尺寸、混凝土强度等级、配筋、弯矩作用方向角及大小等诸多因素变化而变化,这使得异形柱在双向偏心压力作用下的受力性能十分复杂。
浅谈建筑工程中异形柱框架结构设计
浅谈建筑工程中异形柱框架结构设计摘要: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。
异形柱框架
异形柱结构学习随着人们对住宅,特别是别墅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构有露梁露柱的缺点、砖混结构抗震性能比较差。
于是近年来异形柱结构发展迅速。
以下内容为异形柱结构型式的受力特点、计算分析及构造要求及与矩形柱结构比较等。
一、异形柱结构的特点:1、异形柱柱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、对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好。
而对短柱(H/h<4),剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。
异形柱通常在短柱范围,且属薄壁构件,弯曲变形性能有限,延性较差;3、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变形能力低,脆性破坏明显;4、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。
由于其受力性能的复杂,设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。
二、异形柱与矩形柱定义及布置:1、异形柱定义:截面几何形状为L型、T型、十字形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
(1)异形柱截面的肢厚不应小于200,肢高不应小于500。
(2)按照异形柱定义,对肢厚200的异形柱肢高不能超过800。
实际对住宅而言,因异形柱剪跨比限制,不管肢厚多少肢高都不能超过800,一般不等肢异形柱肢高比一般不超过1.6。
(3)对Z型的异形柱,可输入两个L型异形柱,PKPM建模时两个异形柱用刚性梁连接处理。
(4)对一字形异形柱,设计时尽量改为300宽的矩形柱,当建筑要求不能改动时,可布短肢墙,当墙厚为200时,可布200x1050的短肢墙。
注意异形柱框架结构不能出现较多的短肢墙,计算按照异形柱框架结构计算,短肢墙编号按照DZQ等墙体编号,不能编号为KZ;当短肢墙较多时应按照异形柱框剪结构计算,应布置适当的长肢墙。
异形柱结构的主要特点及设计要点
异形柱结构的主要特点及设计要点摘要:在对异形柱结构的受力特点进行分析的基础上,从结构布置和异形柱的选型、异形柱轴压比控制和梁柱节点核心区计算、构造措施三个方面论述了异形柱结构设计中应注意的问题。
关键词:高层建筑;异形柱结构;受力分析;构造措施近年来,异形柱框架或异形柱框架—剪力墙结构作为一种全新的结构形式广泛用于小高层住宅建筑中,相对于传统的短肢剪力墙或框架结构,能更好的满足建筑需求且造价略有降低,因此具有更好的经济效益和社会效益。
该结构形式一般指同层内异形柱数量超过柱总数量10%的框架或框架剪力墙结构,适用抗震设防烈度为6度或7度的地区。
1 异形柱结构的特点异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2~4,相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架—剪力墙结构和异形柱框架—核心筒结构,其主要特点如下所述。
(1)由于截面的特殊性,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)对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好。
而对短柱(H/h<4),剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。
异形柱通常在短柱范围,且属薄壁构件,即使发生延性的弯曲形破坏,也因截面曲率M/EI或εcu/χ(εcu 为混凝土的极限压应变,χ为截面受压区高度)较小,使弯曲变形性能有限,延性较差。
2 异形柱结构设计应注意的问题2.1结构布置和异形柱选形由于异形柱结构受力复杂的特殊性,首先在结构布置和异形柱选形上应注意。
异形柱同截面形状性能不同;相同截面形状但肢高与肢厚比不同时性能也不同;当所受荷载方向相同时性能又有差异;若截面形状不对称时性能更为复杂。
因此,在结构布置时,除了严格遵守《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)有关条文外,抗侧力构件力求合理均匀布置,减小结构布置的不规则性,避免产生过大的偏心和扭转,特别是异形柱框架—剪力墙结构。
异形柱学习
异形柱结构学习随着人们对住宅,特别是别墅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构有露梁露柱的缺点、砖混结构抗震性能比较差。
于是近年来异形柱结构发展迅速。
以下内容为异形柱结构型式的受力特点、计算分析及构造要求及与矩形柱结构比较等。
一、异形柱结构的特点:1、异形柱柱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、对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好。
而对短柱(H/h<4),剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。
异形柱通常在短柱范围,且属薄壁构件,弯曲变形性能有限,延性较差;3、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变形能力低,脆性破坏明显;4、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。
由于其受力性能的复杂,设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。
二、异形柱与矩形柱定义及布置:1、异形柱定义:截面几何形状为L型、T型、十字形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
(1)异形柱截面的肢厚不应小于200,肢高不应小于500。
(2)按照异形柱定义,对肢厚200的异形柱肢高不能超过800。
实际对住宅而言,因异形柱剪跨比限制,不管肢厚多少肢高都不能超过800,一般不等肢异形柱肢高比一般不超过1.6。
(3)对Z型的异形柱,可输入两个L型异形柱,PKPM建模时两个异形柱用刚性梁连接处理。
(4)对一字形异形柱,设计时尽量改为300宽的矩形柱,当建筑要求不能改动时,可布短肢墙,当墙厚为200时,可布200x1050的短肢墙。
注意异形柱框架结构不能出现较多的短肢墙,计算按照异形柱框架结构计算,短肢墙编号按照DZQ等墙体编号,不能编号为KZ;当短肢墙较多时应按照异形柱框剪结构计算,应布置适当的长肢墙。
简述异形柱结构的特点
简述异形柱结构的特点摘要:混凝土异形柱结构是以T形、L形、十字形的异形截面柱(以下简称异形柱)代替一般框架柱作为竖向支承构件而构成的结构。
采用异形柱结构避免了框架柱在室内凸出,少占建筑空间,改善建筑观瞻,为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性。
近年来异形柱结构在建筑业界尤其是在住宅设计中得到了广泛应用。
本文首先分析了异型柱框架结构体系的技术优点,其次与矩形柱进行比较,突出其受力特点和构造特点,在此基础上进一步分析了异形柱结构设计的一般特点和设计中的计算要点,最后提出了异形柱抗震性能的加强措施。
关键词:异形柱;结构;受压;抗震;特点Abstract: the concrete special-shaped columns structure based on T, L, cross-shaped profiled column (hereinafter referred to as the special-shaped columns) instead of general frame column as vertical supporting member and the structure of the composition. The special-shaped columns structure to avoid frame column in the indoor bulge, little of architectural space, improve the building view for architectural design and use function with agility and convenience. In recent years, special-shaped columns structure in construction industry especially in residential design has been widely applied. This paper first analyzes the special column frame structure system technical advantages, then compare with rectangular column, highlighted its mechanical characteristics and structural characteristics, on the basis of further analysis of the special-shaped column structure design of the general characteristics and design of the main calculation, and finally puts forward some seismic behavior of special-shaped columns to strengthen measures.Keywords: special-shaped columns; Structure; Compression; Seismic; characteristics一、异型柱框架结构体系的技术优点柱肢厚通常采用200mm,肢厚基本与填充墙等厚,框架梁宽也同墙厚,室内不凸出梁柱,便于使用又美观,同时还增加了房间的使用面积,比相同形式的砖混结构可增加约8%~10%的使用面积;围护墙通常是非承重的轻质隔墙,原则上允许任意穿墙打洞,甚至拆除重砌,这使得房间布置更加灵活,能更好地实现建筑功能的要求;虽然增加了施工难度,但因扩大了使用面积,加之自重较轻,减少了基础费用,综合考虑总体经济效益较好。
框架结构中异型柱设计的探讨
框架结构中异型柱设计的探讨摘要随着人们生活水平的提高,对住宅的要求也越来越高,普通的住宅结构已经满足不了人们的需求。
异型框架柱做为新型的结构得到了广泛的使用。
本文从异型柱的特点和优点出发,从几个方面对其进行探讨。
关键词异型柱;结构布置;构造措施1 异型框架柱的结构特点1.1 受力特点柱采用T形、L形、十字形等截面形式,肢宽厚比在2.5~4.5之间,柱肢薄而狭长,双向压弯效应明显;异型柱结构的梁高宽比大,柱肢狭长,使梁柱重叠部分多,在梁端一定范围形成刚域;同时节点区较大而薄,在弹塑性阶段,应计入节点区变形对结构变形的影响;异形截面仅有一根对称轴或没有对称轴,对荷载的方向较敏感,抗扭刚度较差,相应地也造成异型柱结构的荷载方向敏感性,且稍有不对称或偏心,抗扭能力降低较大;异形截面的柱肢角部是明显的薄弱部位,尤其是梁底与柱肢交界断面的柱肢角部,应力集中严重;在异型柱中存在着多肢的情况,截面行心和剪切中心一般都不重合,受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土协调变形和内力,这种变形协调使柱肢内产生很大的翘曲正应力和剪应力。
1.2 异型框架柱的优点1)对于柱的平面布置比较灵活,复杂多变,异型柱结构的维护结构的墙都不要承担荷载,都是不承载的轻质墙。
这类的墙可以随意的改动,可以根据业主的需要来达到不同的隔间要求,而且都不会影响整个建筑物的安全等问题。
2)异形框架比矩形框架质量小很多,所以其抗震作用也比较好。
等面积的异型柱的抗弯刚度大于矩形柱,而且异型结构梁的净跨度比较小,梁的线刚度变大,整体性变强,这就使抗震性能也随着抗侧刚度的提高也变的优秀。
3)异形框架柱的配筋也可以适当的降低,因为实验表明箍筋的抗剪强度并没有完全的起作用,异型柱的结构可以根据需要选择不同性能的材料来填充,建筑物的自重就得到降低,各方面的造价费用就减少。
如果业主需要还可以适当的削减墙的厚度而增大建筑物的使用面积,达到最大的使用效益和经济效益。
2 异型柱框架的结构设计2.1 结构的布置异型柱框架结构的平面布置,除应遵守一般框架结构的构造措施、相关规定、设计要求外,还应考虑自身的特点,不仅要考虑结构的合理布置,还要尽可能的使柱子分布均匀,使其具有良好的可以改造的性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
简述异形柱结构的特点摘要:混凝土异形柱结构是以T形、L形、十字形的异形截面柱(以下简称异形柱)代替一般框架柱作为竖向支承构件而构成的结构。
采用异形柱结构避免了框架柱在室内凸出,少占建筑空间,改善建筑观瞻,为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性。
近年来异形柱结构在建筑业界尤其是在住宅设计中得到了广泛应用。
本文首先分析了异型柱框架结构体系的技术优点,其次与矩形柱进行比较,突出其受力特点和构造特点,在此基础上进一步分析了异形柱结构设计的一般特点和设计中的计算要点,最后提出了异形柱抗震性能的加强措施。
关键词:异形柱;结构;受压;抗震;特点Abstract: the concrete special-shaped columns structure based on T, L, cross-shaped profiled column (hereinafter referred to as the special-shaped columns) instead of general frame column as vertical supporting member and the structure of the composition. The special-shaped columns structure to avoid frame column in the indoor bulge, little of architectural space, improve the building view for architectural design and use function with agility and convenience. In recent years, special-shaped columns structure in construction industry especially in residential design has been widely applied. This paper first analyzes the special column frame structure system technical advantages, then compare with rectangular column, highlighted its mechanical characteristics and structural characteristics, on the basis of further analysis of the special-shaped column structure design of the general characteristics and design of the main calculation, and finally puts forward some seismic behavior of special-shaped columns to strengthen measures.Keywords: special-shaped columns; Structure; Compression; Seismic; characteristics一、异型柱框架结构体系的技术优点柱肢厚通常采用200mm,肢厚基本与填充墙等厚,框架梁宽也同墙厚,室内不凸出梁柱,便于使用又美观,同时还增加了房间的使用面积,比相同形式的砖混结构可增加约8%~10%的使用面积;围护墙通常是非承重的轻质隔墙,原则上允许任意穿墙打洞,甚至拆除重砌,这使得房间布置更加灵活,能更好地实现建筑功能的要求;虽然增加了施工难度,但因扩大了使用面积,加之自重较轻,减少了基础费用,综合考虑总体经济效益较好。
二、异形柱结构的受力特点异形柱与矩形柱具有不同的截面特性及受力特性,其受力特性比矩形柱要复杂得多,可归纳为:(一)受压区图形复杂,影响结构延性对于偏压构件,矩形截面的受压区总是矩形,内力臂较大;而对异形柱,受压区图形通常比较复杂,可能为二边形,也可能为多边形。
对于受压区呈多边形分布的截面,受压区边缘混凝土应力过于集中,一旦达到受压强度极限,破坏区域往里渗透得过快,不利于外边缘的混凝土纤维经历下降段,从而影响整个截面和构件的延性。
(二)剪应力导致异形柱变形能力降低异形柱由于多肢的存在,其剪力中心与截面形心往往不重合,在受力状态下各肢将产生翘曲上正应力和剪应力,剪应力使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝,即产生腹剪裂缝,导致异形柱脆性明显,使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。
(三)节点核心区受剪承载力低在相同条件下,异形柱框架梁柱节点核心区的受剪承载力低于截面面积相同的矩形柱框架梁柱节点的受剪承载力,是异形柱框架的薄弱环节,正因为如此,异形柱结构设计时,异形柱节点核心区受剪承载力经常不满足设计要求。
(四)受压承载力计算复杂异形柱受压承载力计算是一个复杂的问题,原因是由于其配筋形式及截面形状与矩形柱有明显的差异,因此其在受力性能上与矩形截面柱必定存在或多或少的差别,在双偏压作用下,截面中和轴一般不垂直于弯矩作用平面,也不与截面边缘平行,因此《混凝土异形柱结构技术规程》规定异形柱应进行双偏压正截面承载力计算。
(五)异形柱框架结构计算问题不容忽视异形柱在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视,因此,对异形柱结构应按空间体系考虑,宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析,PKPM,GSCAD,TBSA等国产结构软件均可进行异形柱框架结构计算。
三、异形柱的构造特点异形柱截面几何形状为L形、T形和十字形,且截面各肢的肢高肢厚之比不大于4。
《规程》还规定异形柱肢厚不应小于200mm,肢高不应小于500mm。
异形柱框架结构是介于短肢剪力墙与矩形框架之间的一种结构体系。
其肢高与肢厚之比愈小愈接近框架结构的受力特征。
异形柱一般应用于住宅中。
异形柱结构的受力特点及功能决定了异形柱具有如下的构造特点:1、异形柱的墙厚一般与填充墙墙厚相同。
2、柱净高与截面长边之比即长细比不宜小于4且不大于8,长细比小于4即短柱,短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏,设计中应尽量避免。
因此,异形柱的柱肢不应过长,使异形柱形成短柱或极短柱,不利于抗震。
3、根据长细比不宜小于4,在梁高为600 mm的前提下,当标准层层高为3.0 m时,异形柱的最大肢长可为600 mm;底层层高为4.2 m时,肢长可为900 mm。
4、《规程》规定异形柱框架结构最大适用高度24 m,不能用于高层建筑。
这是因为纯短肢剪力墙尚不能单独用于高层建筑,作为弱于短肢剪力墙的结构形式,异形柱框架结构不能用于高层建筑是符合逻辑的。
四、异形柱结构设计的一般特点(一)结构布置与一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原则:1、结构平面宜尽量对称,使平面和刚度均匀,2个主轴方向应协调布置,避免扭转带来的不利影响;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、竖向布置应力求体型规则、均匀,避免过大的外挑和内收,防止楼层刚度沿竖向的突变,尽量避免错层。
(二)适用高度、高宽比及长细比限制异形柱框架剪力墙结构在7度抗震设防烈度区,要求房屋高度≤35m,建筑物的高宽比不宜大于4;8度区房屋高度不大于28m,建筑物的高宽比不宜大于3.5。
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。
(三)抗震等级异形柱框架结构应根据结构类型、房屋高度及抗震设防烈度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。
五、异形柱结构的计算要点(一)剪跨比的限制剪跨比是反映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。
(二)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,柱应具有足够大的截面尺寸,以防止出现小偏压破坏,并应满足抗震要求,同时避免长细比小于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。
(三)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,把柱纵向钢筋的最小总配筋率限值提高0.1%。
另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。
(四)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。
通常情况下对于正截面承载能力,取0.8;对于斜截面承载力取0.85。
六、加强异形柱结构抗震性能的措施在地震作用下,异形柱框架结构最大弹塑性层间位移通常发生在结构底部。
常见的加强薄弱层的措施应在底层设置支撑、芯柱,利用已有构件,如适当加强底层楼梯的设计,使其与框架有可靠的连接以产生支撑作用,同时考虑到受力的复杂性,可在设计时将基础与底层异形柱的连接部位改设为矩形柱,或将整个底层柱改设为矩形柱,有利于抗震。
异形柱结构中较为常见的薄弱构件为角柱。
通常加强角柱的抗震构造措施为沿柱高全长加密箍筋。
考虑到结构顶层轴压比小,梁内钢筋全部伸入角柱的特点,在确定薄弱部位时应注意顶部角节点的抗震性能。
通过对异形柱框架顶层角节点的试验研究,得出了柱的截面形式影响角节点破坏形式的结论,并建议在异形柱结构设计时,顶层柱最好设计成等肢柱,以改善节点受力,提高节点的抗剪性能及延性。
其他薄弱部位宜根据结构特点确定:如结构中的大开间房屋地震反应比小开间房屋大,就可将其视为结构中的薄弱部位加强设计,并采取相应的构造措施。
结语随着经济的不断发展,混凝土异形柱框架结构以其独有的优点一定会有越来越广泛的应用。
但其框架结构仍存在一定的缺陷,需要进一步加强改进和完善。
设计人员应该在掌握其受力特性和结构特点、了解其结构破坏机理的基础上选用合理的结构形式,正确地运用电算结果,满足规范要求的各种构造措施,才能够保证所设计的结构有可靠的安全度。