淺談異形柱框架結(jié)構(gòu)體系在住宅建筑中的應(yīng)用

摘要:論述異形柱框架結(jié)構(gòu)是一種適應(yīng)目前城市住宅建設(shè)發(fā)展需要，抗震性能較好的結(jié)構(gòu)體系。

關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土 異形柱 框架結(jié)構(gòu) 住宅 抗震

國家為了進(jìn)一步加強(qiáng)城市抗震設(shè)防的管理，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)，對城市新建房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)審查提出了更加嚴(yán)格的要求。再次強(qiáng)調(diào)在抗震設(shè)防區(qū)建設(shè)磚混結(jié)構(gòu)房屋時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001(2008年版)中有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格限制了磚混結(jié)構(gòu)及底部框架結(jié)構(gòu)的修建層數(shù)及高度。但隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市用地日趨緊張，土地價(jià)格不斷上漲的今天，一般開發(fā)商及建設(shè)單位在進(jìn)行住宅建設(shè)時(shí)都希望在有限的土地上以盡可能的手段獲得更多的建筑面積，在底層臨街面盡 做成較大的空間以便設(shè)置商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)來解決社區(qū)服務(wù)問題，這勢必要增加建筑的層數(shù)及高度，傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)以及底部框架結(jié)構(gòu)雖然造價(jià)低，但由于抗震性能差，已不能滿足以上要求。

1、異形柱框架結(jié)構(gòu)體系的基本特性

異形柱框架結(jié)構(gòu)體系作為一種替代結(jié)構(gòu)體系，則能滿足上述要求，并能適應(yīng)目前居住建筑要求開間大，室內(nèi)分隔靈活，通向陽臺(tái)的洞口盡可能大的需要。其抗震性能也遠(yuǎn)優(yōu)于磚混結(jié)構(gòu)或底部框架結(jié)構(gòu)，故有可能建得更高一些，而且其造價(jià)則低于一般普通框架結(jié)構(gòu)，綜合效益好。總之，異形柱框架結(jié)構(gòu)可以說是一種抗震性能好，造價(jià)較低，適應(yīng)目前城市住宅建設(shè)發(fā)展需要及國家要求的較好的新型結(jié)構(gòu)體系。

異形柱框架結(jié)構(gòu)從其受力狀態(tài)來說與普通框架或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)之間并沒有本質(zhì)區(qū)別，所不同的是:異形柱框架結(jié)構(gòu)的框架柱除了可做成矩形外，通常還做成“T”型、“L”型、“Z”型或“十”字型等異形截面，其寬度同圍護(hù)墻厚，框架梁寬也同墻厚，故在建筑室內(nèi)通?？床灰娏汉椭?，使得居室內(nèi)部顯得簡潔、美觀、便于家具的布置，而異型柱框架結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻都是自承重的隔墻，原則上允許任意穿墻打洞，甚至拆除重砌，這對住戶裝修、改造提供了極大地靈活性。

異型柱框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)尺寸，通常要由住宅平面布置來確定，所以要比普通框架柱網(wǎng)小，通常不大于6m。

2、 異形柱框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算要點(diǎn)

由于異形柱框架結(jié)構(gòu)或異形柱框-剪結(jié)構(gòu)其受力特征與普通框架或框-剪結(jié)構(gòu)相同。異形柱框架結(jié)構(gòu)其框架的工作特點(diǎn)仍類似于豎向懸臂剪切梁，其變形曲線為剪切形，越向上其撓度增加越慢，但其抗側(cè)移剛度通常要比普通框架小。而對于異形柱框-剪結(jié)構(gòu)同一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中，既有框架又有剪力墻，兩者之間仍然必須通過平面內(nèi)剛性無限大的樓板使之在同一樓層變形協(xié)調(diào)一致共同抵抗由風(fēng)或地震引起的水平作用，其變形曲線仍然是一條反S形的曲線。故在進(jìn)行異形柱框架結(jié)構(gòu)或框-剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可采用經(jīng)省級(jí)和省級(jí)以上組織鑒定通過的計(jì)算軟件進(jìn)行受理分析和配筋計(jì)算;又因?yàn)楫愋沃蚣芑蚩蚣艚Y(jié)構(gòu)其柱網(wǎng)布置往往受到住宅建筑平面的制約，有時(shí)梁、柱之間不可能完全對齊(這是與普通框架結(jié)構(gòu)之間的較大差別)。故一般要求采用空間三維桿系分析模型程序來進(jìn)行整體受力分析，如:采用中國建筑研究院編制的TAT、SATWE等多、高層三維空間分析程序。當(dāng)平面不規(guī)則時(shí)還必須考慮在水平作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，即:采用考慮扭轉(zhuǎn)偶連振動(dòng)影響的振型分解法進(jìn)行計(jì)算。而對于異形柱其軸壓比限值應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》取用。

3、異形柱框架或框-剪結(jié)構(gòu)平立面布置的一般要求及構(gòu)造措施

(1)異形柱框架住宅或下面1、2層為商店以上各層為住宅的異性柱框架結(jié)構(gòu)，在平面布置上應(yīng)力求簡單、規(guī)則和對稱，要避免在平面上有較大的凸出或凹進(jìn)，其柱網(wǎng)尺寸應(yīng)根據(jù)住宅平面來布置和調(diào)整，所選柱網(wǎng)尺寸不宜太大，梁柱盡可能對齊，因?yàn)楫愋沃蚣芙Y(jié)構(gòu)其抗側(cè)移剛度要比普通框架小。太小的柱網(wǎng)，和不規(guī)則的平面將使建筑的側(cè)向變形，扭轉(zhuǎn)變形加大，而不利于抗震。對于太大的柱網(wǎng)，如底層做大商場，則應(yīng)采用普通框架結(jié)構(gòu)而不宜采用異形柱框架結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)增設(shè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層(因?yàn)樽≌矫娴闹W(wǎng)尺寸相對較小)，這將增加工程造價(jià)，在結(jié)構(gòu)上將形成復(fù)式框架，也不利于抗震。

(2)建筑立面布置時(shí)，沿豎向的質(zhì)量分布和剛度變化應(yīng)均勻，豎向體型應(yīng)力求規(guī)則、均勻、不能有過大的內(nèi)收和外挑，樓層不應(yīng)錯(cuò)層。

(3)異形柱框架結(jié)構(gòu)住宅不應(yīng)建在軟弱地基上，若遇有軟弱土土層，應(yīng)進(jìn)行處理或采用樁基礎(chǔ)。并采取措施加強(qiáng)基礎(chǔ)的承載力。因異形柱框架結(jié)構(gòu)其抗側(cè)移剛度相對普通框架要弱些，其自振周期偏長，而軟弱場地土其地震的卓越周期也較長，而容易產(chǎn)生共振而加劇震害。

(4)異形柱截面肢厚不應(yīng)小于200mm，肢厚不應(yīng)小于500mm。實(shí)際施工表明，肢寬太小，不便于配筋和澆搗混凝土，施工質(zhì)量難以保證。

(5)異形柱應(yīng)避免形成短柱和錯(cuò)層柱;柱的凈高與截面長邊之比不應(yīng)小于4，也不應(yīng)大于8。對于異形柱框架住宅其層高以不超過3m為宜。

(6)框架梁寬度宜與柱肢寬相同，在框架節(jié)點(diǎn)處梁縱向鋼筋應(yīng)置于柱縱向鋼筋內(nèi)側(cè)。

隨著國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》頒布，砼異形柱結(jié)構(gòu)將建筑美觀、使用功能的靈活性與建筑結(jié)構(gòu)合理的受力性能有機(jī)地結(jié)合起來，為用戶提供了理想的居住環(huán)境，受到房地產(chǎn)開發(fā)商和廣大用戶的歡迎，由于其符合室內(nèi)布置的要求，且與墻體(指填充墻)連接良好，在我國許多省市的住宅建筑已有廣泛的實(shí)際應(yīng)用，甚至在8度地震設(shè)防區(qū)得到一定程度的應(yīng)用。

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