探討異形柱框條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、    探討異形柱框條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    程超【摘 要】目前，由于社會(huì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)自身的生活品質(zhì)要求越來(lái)越高，建筑物的改造工作已經(jīng)成為了人們生活的一項(xiàng)規(guī)劃。但是由于人們對(duì)建筑物進(jìn)行不合理的改造使其大大縮短了建筑物的正常使用壽命，而異形柱框條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，大大地降低了進(jìn)行建筑物改造中出現(xiàn)的此類事件的發(fā)生，本文通過(guò)對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)和矩形框架結(jié)構(gòu)的差異性進(jìn)行討論，介紹了有關(guān)異形柱狂跳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?！娟P(guān)鍵詞】異形柱框架結(jié)構(gòu)；矩形柱框架結(jié)構(gòu)；satwe；節(jié)點(diǎn)域0.前言隨著社會(huì)生活普遍的提高，人們對(duì)房屋的空間設(shè)計(jì)也存在著不同程度的認(rèn)知，而且在進(jìn)行房屋空間設(shè)計(jì)時(shí)，也

2、有著不同程度的改造，目前，由于我國(guó)的建筑行業(yè)在設(shè)計(jì)技術(shù)中還存在著許多局限性，還是按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式對(duì)其房屋進(jìn)行設(shè)計(jì)修建，但是這樣的設(shè)計(jì)方案隨著時(shí)代的變遷，人們對(duì)這樣的結(jié)構(gòu)體系也出現(xiàn)比較強(qiáng)烈的反感，尤其是普遍的框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的露梁露柱、空間結(jié)構(gòu)不合理等現(xiàn)象，都對(duì)人們的住房生活產(chǎn)生一定的影響。因此，人們?cè)趯?duì)住房的選擇時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致大量改造現(xiàn)象出現(xiàn)。但是，有許多的改造都是不合理的，這些改造會(huì)降低建筑物的使用壽命，所以人們?cè)趯?duì)此對(duì)出了詳細(xì)的嚴(yán)重，從而出現(xiàn)了異形柱框條結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。1.異形柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用1.1異形柱及異形柱結(jié)構(gòu)的定義混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程對(duì)異形柱的定義是：截面幾何形狀為l形、t形和十字形

3、，且截面各肢的肢高肢厚比（柱肢截面高度與厚度的比值）不大于4的柱。l形截面柱多用于墻的轉(zhuǎn)角部位，t形和十字形截面柱多用于縱橫墻交接處。所謂異形柱框輕結(jié)構(gòu)即是由異形（t型、l型、十字型）柱組成框架，由輕質(zhì)填充墻所形成的結(jié)構(gòu)。根據(jù)建筑布置及結(jié)構(gòu)受力的需要，異形柱結(jié)構(gòu)中的框架柱，可全部采用異形柱，也可部分采用一般框架柱。1.2異形柱框架結(jié)構(gòu)與矩形柱框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中的差異對(duì)于相同烈度和結(jié)構(gòu)類型的兩種體系而言，異形柱結(jié)構(gòu)適用的房屋最大高度有較大幅度的降低。異形柱框架結(jié)構(gòu)和矩形框架結(jié)構(gòu)他們是兩種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此也存在著許多的不同點(diǎn)，在對(duì)于結(jié)構(gòu)類型方面，異形柱結(jié)構(gòu)的房屋適用的房屋最大高度有較大幅度的降低

4、；而對(duì)于對(duì)于相同結(jié)構(gòu)類型的兩種體系而言，異形柱結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值、彈塑性層聞位移角限值更加嚴(yán)格一些。在鋼筋混凝土房屋的結(jié)構(gòu)類型的抗震等級(jí)中，我們可以了解到異形柱的結(jié)構(gòu)框架有這樣強(qiáng)力的穩(wěn)定性，在遇到強(qiáng)力的外力時(shí)，建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會(huì)輕易的就被破壞，而且在確定抗震等級(jí)是異形柱的確定方法比矩形柱要更加嚴(yán)格一些。在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的異形柱結(jié)構(gòu)，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移與該樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的比值不應(yīng)大于1.45；而矩形柱框架結(jié)構(gòu)的該比值為1.50。異形柱結(jié)構(gòu)的地震作用計(jì)算，一般情況下，應(yīng)允許在結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算水平地震作用并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向的水平地震作

5、用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)，7度（0.15g）及8度，（0.20g）時(shí)尚應(yīng)對(duì)與主軸成方向進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)算。1.3異形柱框架結(jié)構(gòu)在satwe中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用有效地進(jìn)行異形柱的結(jié)構(gòu)分析對(duì)鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著很大的幫助，而satwe軟件的應(yīng)用很好的提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率。我們?cè)趯?duì)梁的剛度、荷載以及截面配筋設(shè)計(jì)是，satwe軟件充分的發(fā)揮了它的作用，有效地幫助了人們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑物的特殊性的掌握，而且由于鋼筋混凝土的異形柱的柱肢比較長(zhǎng)，在建筑物種有著許多節(jié)點(diǎn)都出現(xiàn)重復(fù)的現(xiàn)象，這樣嚴(yán)重了影響了設(shè)計(jì)的規(guī)劃。因此要想解決這些問(wèn)題satwe軟件中對(duì)梁考慮了這樣的力學(xué)模型簡(jiǎn)化：（1）梁的計(jì)算按扣除剛域后的梁長(zhǎng)計(jì)算

6、。（2）梁上的外荷載按梁兩端節(jié)點(diǎn)間長(zhǎng)度計(jì)算。（3）截面設(shè)計(jì)按扣除剛域后的梁長(zhǎng)計(jì)算。（4）梁端剛域的計(jì)算原則。1.4異形柱結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計(jì)心得（1）根據(jù)有關(guān)規(guī)定，在進(jìn)行異形柱的截面抗震設(shè)計(jì)中，截面的不能小于400慢慢，而且當(dāng)貫徹節(jié)點(diǎn)的柱縱向鋼筋粘接退化與滑移加劇的時(shí)候，這些節(jié)點(diǎn)的非彈性變形也會(huì)加大，這對(duì)建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著一定的影響，因此在進(jìn)行異形柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了避免這類現(xiàn)象的發(fā)生，提高梁的高度是必須的。（2）根據(jù)有關(guān)規(guī)定，異形柱結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)存在著嚴(yán)格的規(guī)劃，對(duì)于肢高和肢厚都有著不同程度的要求，這主要是因?yàn)楫?dāng)肢厚較小時(shí)，會(huì)造成梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度不夠，因此提高肢厚可以保證

7、結(jié)構(gòu)的安全及施工的方便。而對(duì)肢高的現(xiàn)在也為了滿足伸入柱內(nèi)的梁縱向的鋼筋錨長(zhǎng)度。（3）根據(jù)有關(guān)規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)二、三級(jí)抗震等級(jí)，貫穿中柱的梁縱向鋼筋直徑不宜大于該方向柱肢截面高度hc的1/30，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為c40及以上時(shí)可取1/25，且縱向鋼筋直徑不應(yīng)大干25mm.矩形柱框架的框架梁縱向鋼筋伸入節(jié)點(diǎn)后，其相對(duì)保護(hù)層一般能滿足，而異形柱的c/d大部分僅為2.0左右，根據(jù)變形鋼筋粘結(jié)錨固強(qiáng)度公式分析對(duì)比可知，后者的粘結(jié)能力約為前者的0.7.為此，規(guī)定抗震設(shè)計(jì)時(shí)，梁縱向鋼筋直徑不宜大于該方向柱截面高度的1/30.由于粘結(jié)錨固強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度的提高而提高，當(dāng)采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)在c40以上時(shí)，

8、可放寬到1/25。（4）異形柱全部縱向受力鋼筋的配筋率，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于3%。這是因?yàn)楫愋沃裼邢?，柱中縱向受力鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度較差，故將縱向受力鋼筋的總配筋率由對(duì)矩形柱不大于5%降為不應(yīng)大于3%，以減少粘結(jié)破壞和節(jié)點(diǎn)處鋼筋設(shè)置的困難。2.工程算例2.1工程概況某多層異形柱框架結(jié)構(gòu)，共6層。地震烈度為7度（設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g），框架抗震等級(jí)為三級(jí)。2.2設(shè)計(jì)心得2.2.1在設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)時(shí)，最初將混凝土強(qiáng)度等級(jí)定為c30，但是計(jì)算得到的異形柱軸壓比超過(guò)規(guī)范規(guī)定限制，同時(shí)梁端縱向受拉鋼筋最大配筋百分率超過(guò)根據(jù)有關(guān)表6.3.5的要求。雖然對(duì)樓板而言，采用c30混凝土是可以的，但考慮到梁板

9、柱的施工問(wèn)題，同時(shí)為滿足異形柱軸壓比以及梁端縱向受拉鋼筋最大配筋百分率的要求，最終將梁板柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)全部改為c40。不過(guò)考慮到混凝土強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí)樓板易開(kāi)裂的問(wèn)題，在樓板設(shè)計(jì)中采取必要的抗裂措施。2.2.2從中可以看出，有z形、w形柱，這里介紹一下這兩種柱的處理方法。（1）z形柱，是由兩個(gè)l形柱組成的。在pmcad輸入時(shí)按兩個(gè)l形柱來(lái)輸入并進(jìn)行內(nèi)力及配筋計(jì)算。因?yàn)閦形柱受力較大時(shí)易在中間肢劈開(kāi)，劈開(kāi)后（極限狀態(tài)）其受力接近于兩個(gè)l形柱，按兩個(gè)l形柱處理較為合理。此時(shí)兩個(gè)l形柱間的梁會(huì)困剛度太大而超筋，因?yàn)閷?shí)際上無(wú)此梁，只是有限元計(jì)算時(shí)兩柱問(wèn)有聯(lián)系必須有此梁，故不必管。（2）w形柱，計(jì)算及

10、配筋時(shí)是按t形柱考慮的。只是由于建筑布置的要求，此處垂直搭接至t形翼緣上的梁的梁端鋼筋錨固長(zhǎng)度，由于翼緣厚度只有200mm，不能滿足要求。故在此處增加一部分混凝土，該部分按構(gòu)造配筋，就是為了解決梁端鋼筋錨固長(zhǎng)度的問(wèn)題。3.結(jié)束語(yǔ)目前，對(duì)著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑物空間結(jié)構(gòu)的需求也越來(lái)越大，但是我們不能進(jìn)行胡亂的改造，這樣會(huì)使得一座良好的建筑物，變成危樓。因此，人們對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)的需求也越來(lái)越大。目前，人們?cè)趯?duì)住房進(jìn)行改造時(shí)，一般都是采用的異形柱結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)不但滿足了人們的生活需求，還對(duì)社會(huì)的發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用。但是，由于這種技術(shù)中還存在了許多問(wèn)題，還沒(méi)有的到根本向的解決