摘 要：隨著人們對住宅平面與空間的要求越來越高，原來普通框架結構的露梁露柱對建筑空間的嚴格限定與分隔已不能滿足人們對住宅空間的要求。于是在吸收了框架結構的優點后，逐步發展形成了能適應人在詡i的住宅觀念的結構型式，即異形柱框架結構型式。本文介紹了異形柱的結構特點，探討異形柱的結構平面布置并介紹了如何對異形柱結構的計算分析和配筋繪圖。

　　關鍵字：異形柱;異形柱框架結構;設計

　　Abstract: With people’s higher and higher demand to the residential plane and space, the original ordinary frame structure with the strict limitation and division by the revealed beam can not satisfy people’s requirements on residential space. Thus, after absorbing the advantages of the frame structure, there gradually developed the structure style baseo on the modern resisdential concept, namely special-shaped columns frame structure form. This paper introduces the structure characteristics of special-shaped columns, discusses the plane layout and introduces how to make the calculation analysis and reinforcement drawings.

　　Key word: special-shaped columns; frame structure of special-shaped column; design

　　中圖分類號：TB482.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

　　近年來，隨著我國經濟的飛速發展，房地產行業也蓬勃發展起來，人們的住宅面積越來越多，自然而然對住宅的平面和空間要求也越來越高，已經不滿足原有露梁露住的住宅環境，所以異形柱結構這種體系就應運而生了。混凝土異形柱結構是以T形、L形、十字形的異性截面柱代替一般框架柱作為豎向支承構建而構成的結構，以避免框架柱在室內凸出，少占建筑空間，改善建筑觀贍，為建筑設計及使用功能帶來靈活性和方便性;同時結構墻體改革，采用保溫、隔熱、輕質、高效的墻體材料作為框架填充墻及內隔墻，代替傳統的燒結普通磚墻，以貫徹國家關于節約能源、節約土地、利用廢料、保護環境的政策。

　　一、異形柱的結構特點

　　(一)由于異形柱采用T形、L形、十字形等截面形式，所以使得墻肢平面內外兩個方向剛度對比相差較大，導致各向剛度不一致，其各向承載能力也有較大差異。異形柱由于多肢的存在，其剪切中心與截面形心往往是不重合的，且在平面范圍之外，受力時要靠各柱肢交點處核心砼協調變形和內力，這種變形協調使各柱肢內存在相當大的翹曲應力和剪應力，而該剪應力的存在，使柱肢易先出現裂縫，即產生腹剪裂縫，也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態，它使得異形柱較普通截面柱變形能力低，脆性破壞明顯。

　　(二)特別是異形柱不同于矩形柱，它存在著單純翼緣柱肢受壓的情況，其延性更差。由國內外大量的試驗資料和理論分析表明，異形柱的破壞形態為：彎曲破壞、小偏壓破壞、壓剪破壞等，影響其破壞形態的因素有：荷載角、軸壓比、柱凈高與截面肢長比(剪跨比)，配箍率以及箍筋間距S與縱筋直徑D的比值等。由于其受力性能的復雜，設計中必須通過可靠的計算和必要的構造措施來保證其強度和延性。

　　二、異形柱的結構平面布置

　　(一)在異形柱結構的一個獨立結構單元內，宜使結構平面形狀簡單、規則，剛度和承載力分布均勻;結構平面布置應減小扭轉效應的不利影響，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移分別不宜大于該樓層兩端相應平均值的1.2倍，不應大于該樓層兩端相應平均值的1.4倍;結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比不應大于0.85;異形柱框架結構和異形柱框架-剪力墻結構均應設計成雙向抗側力結構體系。異形柱結構的框架縱橫柱網軸線宜對齊拉通;異形柱肢截面厚度中線與梁及剪力墻中線宜對齊重合;異形柱結構不應用于單跨框架結構。

　　(二)柱布置時，宜規整對齊，并按“密柱小梁”的布置原則，平面節點(軸向交叉點)應盡量設柱，避免主次梁搭接，柱間距一般在3～6m之間取值(柱網尺寸不應大于6.0mX6.0m)，柱應雙向拉結，以形成雙向剛接框架。

　　(三)對于底層大空間的異形柱框架體系，轉換層下的支承柱不允許采用異形柱，應全部采用矩形柱。對底層架空層抽柱形成轉換層的情況，要求樓板厚度≥150mm;上層異形柱與下層矩形框架柱面積比宜接近1;上層異形柱與下層矩形柱的重疊面積不應小于2/3.

　　(四)在結構平面布置時，有時因為建筑布局的功能和美觀，只能設置“一”形柱，且僅能保證一個方向有框架梁通過，此時在另一方向應沿柱肢寬增設暗梁，來保證柱平面外的剛度與穩定，且“一”形柱的寬度不應小于300。

　　三、異形柱結構體系的計算

　　(一)2009版本的SATWE已經能夠有效的計算帶有混凝土異形柱的結構，SATWE在梁的剛度、荷載和截面配筋計算時，充分考慮了異形柱框架結構的特殊性。由于混凝土異形柱的柱肢較長，梁、柱在節點處的重疊部分較大，合理的力學模型簡化應將重疊部分作為剛域，自重計算時不應重復計算重疊部分的混凝土重量，SATWE軟件中對梁考慮了這樣的力學模型簡化：

　　1.梁的計算按扣除剛域后的梁長計算;

　　2.梁上的外荷載按梁兩端節點間長度計算;

　　3.截面設計按扣除剛域后的梁長計算;

　　4.梁端剛域的計算原則如下：

　　記梁端與柱的重疊部分長分別為Di和Dj，梁長為L(即兩端節點間的距離)，梁高為H，則梁兩端的剛域長度分別為：

　　Dbi=Max(0，Di-H/4)

　　Dbj=Max(0，Dj-H/4)

　　扣除剛域后的梁長為：L0=L-(Dbi+Dbj)

　　(二)異形柱的配筋計算原則應按“雙偏壓計算”，這樣其配筋計算會更準確。“單偏壓計算”是將主形心內力作用效應分解到各個柱肢上再進行單偏對稱配筋計算，而“雙偏壓計算”是將主形心內力作用效應按異形柱的全截面進行配筋，因而有角筋共用。

　　(三)抗側力結構正交布置時，應允許在結構兩個主軸分別考慮水平地震作用;有斜交抗側力構件的結構，當相交角度大于15度時，應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用;質量與剛度明顯不對稱、不均勻的結構，應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響，其他情況應允許采用調整地震作用效應的方法計入扭轉效應。

　　四、異形柱結構的配筋及繪圖

　　(一)在正確的結構選型及計算后，截面內鋼筋的構造也是保證異形柱受力性能的重要因素。由于異形柱截面的特點，柱肢端部會出現較大應力，加上梁作用于柱肢上應力的不均勻，一般越靠肢端應力越大，對柱肢形成偏心壓力，進一步加大肢端壓應力。因而在異形柱配筋時，應在肢端設暗柱，暗柱的外排鋼筋由計算而定。離端部厚度范圍內設2Ф14的構造縱筋，箍筋同柱，這樣可限制柱肢的砼裂縫的開展，提高異形柱局部抗壓抗剪強度及變形能力。柱上的箍筋不僅能抗剪，也可約束砼變形，增大其延性。異形柱由于不易形成多肢復合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直徑和加密間距來實現。相同配箍率下，箍筋直徑大，其延性指標好，因而箍筋且用Ф8、Ф10，其間距可比普通柱箍筋間距小。

　　(二)施工圖畫法

　　1.全樓柱鋼筋歸并;

　　2.平面柱大樣畫法畫異形柱施工圖，應注意箍筋加密與普通柱相同;柱分布筋之間設拉筋，其直徑同箍筋，間距是箍筋的2倍;橫向肢、豎向肢分別按計算配置一個矩形箍筋，并分別滿足X、Y向計算箍筋面積的要求;c豎向筋要滿足最小間距要求，采用對稱配筋，一排排不下，程序自動放兩排;按固定鋼筋(L形角部的角筋雙向共用)和分布筋(豎向架立筋@≤200)的構造要求分別配制固定鋼筋和分布筋。d在核心區箍筋相交處，若無主筋時，應設豎向架立筋如T形柱內側，架立筋為構造筋，隱含直徑D=14mm。

　　五、結束語

　　總而言之，異型柱框架結構的平面布置比普通矩形柱框架靈活，可以較好滿足建筑功能的要求，具有良好的發展前景，結構設計人員應充分了解異型柱的受力特點，正確把握設計要點，確保工程結構安全可靠，經濟合理。

　　參考文獻

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　　[2]楊潤蘭 孫彩霞.《異形柱與短肢剪力墻結構設計中的幾個問題》，河北建筑工程學院學報2005年3月

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　　[4]喻云龍《異形柱框架結構設計方法分析與參數控制》，煤礦現代化2007年第1期

　　[5]《SATWE用戶手冊及技術條件》，中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部