钢筋混凝土异形柱结构的设计与应用

钢筋混凝土异形柱结构的设计与应用摘要：传统意义上，框架结构的柱子截面为矩形或正方形。

故名思议，异形柱框架结构的柱子截面非矩形，一般为减少对建筑使用空间的影响，将柱子截面设计成l型、t型或十字型。

异形柱结构能够有效防止矩形结构柱过多的占用建筑空间或者室内的面积，其作用在于不但可以提升建筑美观，还能带来更大的方便性与多样性。

本文就钢筋混凝土异形柱结构的设计与应用作出了具体探讨。

关键词：钢筋混凝土；异形柱；设计；结构；应用abstract: the traditional sense, frame structure for the pillars of the rectangular or square cross section. the name incredible, aliens column frame structure of the pillars of the rectangular section, it is commonly used to reduce the influence of building space, the column section design into l, t or four-arm. special-shaped columns structure can effectively prevent the rectangular structure column of building space take up too much or indoor area, the role is to can not only improve building beautiful, still can bring great convenience and diversity. this paper special-shaped columns of reinforced concrete structure design and application has made specific discussion.keywords: reinforced concrete; special-shaped columns; design; structure; application中图分类号： tu528.571文献标识码：a 文章编号：随着人们生活水平的提高，建筑行业规模的日益庞大，为其发展带来巨大的挑战以及机遇，对建筑的质量也提出了更加严格的要求。

钢筋混凝土异性柱结构虽然是一种新型的结构形式，但目前已在各种类型的建筑工程尤其是多层建筑中广泛使用。

钢筋混凝土异性柱结构是我国本土研究出来的结构体系，尚处于初期的发展阶段，笔者根据多年的施工实践经验，就异性柱结构设计以及应用进行了研究。

一、异形柱结构体系的特点首先，异形柱结构是将传统建筑中，矩形柱或者方形柱的结构，设计成l形、t形或者十形，从而能与分隔墙更有效融合，墙等厚和柱肢。

室内的柱愣不明显突出，有效空间增大，房间不仅设计合理，宽敞美观，且使用性、经济性更高。

另外，电线管管道更容易布置，室内装修也更灵活。

其次，墙体比传统的墙体更薄，室内面积增多，跟砌体结构比较，能够提升8%—10%的使用面积。

墙体材料的选择，能够根据当地的环境要求，合理设置保温隔热，同时也可利用当地的资源优势，选择最佳材料。

例如加气混凝土砌块、多孔砖、石膏板、空心混凝土砌块等。

这些材料的使用不仅能够降低结构自重带来的符合，还能减轻能源消耗，为建筑产品带来巨大的经济效益的同时，也赢取良好的社会效益。

最后，异形柱结构体系的优势在于结构自重的减轻。

如果刚度相等，通常异形柱构件的截面面积要比矩形柱截面面积更小，随之降低柱子的自重。

允许选择轻质材料为填充墙材料。

因此，异形柱结构的自重比传统的砌体结构更低40%。

自重减轻的作用在于能够提升整个建筑结构的抗震性能、抗风性能，降低结构重量过重而带来的基础负担，并有效节约了成本投入。

二、钢筋混凝土异形柱结构的设计与应用（一）钢筋混凝土异形柱结构的设计注意事项钢筋混凝土异形柱结构的受力十分复杂，所以在结构布置以及柱形的选择上要引起重视。

形状与截面一样的异形柱，若肢厚和肢高的比例不一样时，所发挥的性能也有所差异，同时承受荷载的方向不一样，性能也不同。

若截面的形状呈不对称状态，那么性能也更加特殊。

所以，异形柱在结构布置过程中，不但要严格按照《混凝土异性柱结构技术规程》中的相关规定执行，同时也要适当对抗侧力构件合理布置，尽量避免不规则结构布置的现象出现，从而造成过于大的偏心或者扭转。

尤其要注意剪力墙结构的设计，在异形柱框架中，如果结构布置产生偏差，则直接导致不规则平面的出现，偏心严重，扭转效应不能得到有效改善。

另外，更直接影响到抗震措施的成败。

根据相关实践表明，对于不同形状异形柱截面，其中截面承载能力最好的是十形，其次是t形，最次为l形。

因此，鉴于l形抗震能力的弱性，在实际建设中，要尽量避免使用。

假如在异形柱的结构布置过程中，l形为主要使用构件，则在进行结构的计算时，许多的指标结果都不能达到设计的标准。

同时有一点值得注意，最好多使用等肢等厚度异形柱。

如果出现不等肢的情况，两肢之间的肢高比例最好不要超过1.6，若出现不等厚时，肢厚差不应超过50毫米，同时最小的肢长高不能低于500毫米，最小肢厚不能低于200毫米。

在以往的工程建设中，经常会存在门边l形柱的肢长在500毫米以内的问题，笔者建议可以把长肢加长成为短肢墙，或者将l 形换成矩形柱，不然肢长在500毫米之内，其异形柱附近偏心矩不仅与设计要求不吻合，更对框架节点的核心区存在不利影响。

（二）、异形柱结构设计的特点有关异形柱结构的震害研究少之又少，柱肢截面也比较小，因此，结合有关实践经验与普通矩形柱结构相比，存在以下几个特点：1）异形柱与矩形柱具有同等的烈度和结构类型，然而异形柱结构在运用房屋建设时，其最大高度有比较明显的降低，弹塑性层间位移角限值以及结构弹性层间位移角限值的要求也更加严格。

2)采用钢筋混凝土筑成的房屋，要按照结构类型、房屋的高度以及烈度，制定合理的抗震等级。

对于异形柱与矩形柱具有同等的烈度和结构类型来说，在抗震这方面的制定更为严密科学，同时异形柱在房屋高度的取值方面，将数值进行了降低。

3）在抗震设计过程中，若要将不规则的异形柱结构扭转为规则状态，楼层竖向构件的最大水平位移与层间位移，跟建设的楼层两个端口位置的弹性水平位移与层间位移，这之间的平均值最好不超过1.45，但是矩形柱结构在这一部分中，平均值为1.50。

4）异形柱结构梁柱节点核心区域的受剪承载力，比截面面积同等的矩形柱结构梁柱节点的受剪承载力更低，这也是异形柱结构设计中比较薄弱的环节。

因此，为了房屋的安全性，异形柱结构设计中，对于二、三、四级抗震等级的梁柱节点核心区域，都要计算其受剪承载力。

同时，不属于抗震设计的梁柱节点核心区域也要如此。

梁端加设支托以及水平加腋等途径都可以极好的促进受剪性能的改善。

（三）、异形柱结构的构造要求1）根据《混凝土异性柱结构技术规程》中相关规定，异形柱结构框架梁截面在进行抗震方面的考虑时，其高度要高于400毫米。

如果节点的非弹性变形比较大的时候，贯穿节点的柱纵向钢筋粘结的滑脱、移动以及退化等会更加严重，更甚者还会出现破坏的情况。

若梁截面高度过小，会造成柱纵向钢筋在节点核心区里的锚固长度不够，其效用也不尽理想，从而节点处的受力作用遭到破坏，尤其在抗震方面表现特为明显。

因此，梁的最小高度必须严格按照规程制定。

2）根据《混凝土异性柱结构技术规程》中相关规定，异形柱在一个截面之上，最好利用直径对等的受力钢筋，且直径需在14—25毫米之间。

由于异形柱肢厚限制，如果纵向受力钢筋的长度超过了25毫米，则粘结强度得不到满足，节点核心区钢筋在设置时也有难度。

同样，如果纵向受力钢筋的长度在14毫米以下时，箍筋间距对等，但是s/d增大，则会降低混凝土的延性。

3）若要使节点安全性、可靠性更高，就必须严格按照异形柱框架节点的构造要求来设计。

节点核心区箍筋的相关规定要满足，包括最大、小间距、配箍特征值、体积配箍率最小值等，以此确保在地震以及荷载带来的影响下，为节点核心区混凝土带来可靠的约束力，同时具备一定的抗剪能力。

梁与柱纵向受力钢筋在节点处的锚固与粘结也要达标，不然梁端与柱端的剪力、弯矩、轴力以及受压不能有效传递到节点区，从而不能抵抗地震带来的破坏。

（四）、异形柱结构的设计方法异形柱结构的设计跟传统的结构设计类似，以概念和计算设计为主要基础点，具体步骤见图1.图1异形柱结构设计图概念设计在混凝土异性柱结构的初期，必须要采取适当的结构体系以及结构布置，从而保证其经济与安全。

结构布置必须规则、简洁以及对称。

刚度以及质量配置均衡。

计算设计最需要注意的是软件选择方面，最佳的软件为crsr与pkpm互相结合使用，同时在pkpm的参数设计环节上，要充分重视梁柱节点刚域、双向地震作用等因素，从而保证软件计算的精确性。

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