異型柱結構在小高層及高層設計中的應用

摘要:介紹了異型柱結構體系的優點，對比分析了規程對異型柱結構的高度要求，對異形柱結構平面布置進行了探討，可供工程設計人員參考。

關鍵詞:異型柱異型柱結構傾覆力矩小高層高層

中圖分類號:TU71文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(c)-0029-01

1 概述

異形柱結構是采用T 形、L 形、十字形等截面的異形柱代替一般框架柱作為豎向支承構件而構成的結構，在工程設計中可根據建筑設計對建筑功能及建筑布置的要求，在結構的不同部位，采取不同形狀截面的異形柱。異形柱的柱肢厚度及梁寬度與框架填充墻協調一致，避免了框架柱及梁在屋內凸出，從建筑學角度也可稱其為“隱式框架”。

近年來，隨著我國住宅產業的迅速發展以及人們對住宅建筑使用要求的不斷提高，普通的矩形框架柱會給室內裝飾和家具布置帶來極大的不便。如何合理地利用建筑物的有效面積，這對住宅結構設計提出了一項新的要求。異型柱框架結構體系在一定程度上滿足了上述要求，它博采了框架及剪力墻結構體系的優點，它將是今后住宅結構體系的發展方向之一。

比較其他結構體系異型柱結構體系具有以下主要優點:

(1)柱肢厚通常采200mm，肢厚基本與填充墻等厚，框架梁寬也同墻厚，室內不凸出梁柱，便于使用又美觀，同時還增加了房間的使用面積，比相同形式的磚混結構可增加約8%～10%的使用面積;

(2)圍護墻通常是非承重的輕質隔墻，使得房間布置更加靈活，能更好地實現建筑功能的要求;現有的異型柱規程也要求填充墻應采用輕質材料，大大地減輕了結構自重，地震作用隨之減小，有利于抗震設計。

(3)在小高層以及高層結構設計中，對比剪力墻結構以及短肢剪力墻結構，綜合考慮總體經濟效益較好。

另一方面，任何一種結構體系都存在著它的有待完善之處。

從“強柱弱梁”的抗震概念來講，異型柱結構體系推遲或避免脆性剪切破壞，實現延性彎曲破壞的能力較差;從施工角度來講，異型柱結構體系梁柱節點尺寸有限，這就造成節點核心區鋼筋較多較密，從而影響到柱中受力鋼筋的粘結強度。以上等等就要求設計人員要深刻了解異型柱結構體系的特點，熟練掌握異型柱規程與現行結構設計規范的異同之處，并在設計工作中加以應用。

2 背景

建設部于2006年3月9日正式批準《混凝土異形柱結構技術規程》(JGJ 149—2006 J 514—2006)，并于2006年8月1日起正式實施。

3 新的要求

《混凝土異形柱結構技術規程》的頒布實施給廣大結構設計人員提供了有力的理論依據，結束了過去僅僅有方性法規的局面。

但是，筆者對天津市標準《大開間住宅鋼筋混凝土異形柱框輕結構技術規程》(DB29-16-98)和《混凝土異形柱結構技術規程》(JGJ 149—2006 J 514—2006)進行了對比。發現異形柱結構適用的房屋最大高度有了一定程度的變化。

當然，有關于異形柱結構的地方標準還有很多，但由于天津大學為此次《規程》的主編單位，而且異形柱結構在天津得到了非常廣泛的應用，所以這樣比較具有一定的可比性和連貫性。

天津市標準《大開間住宅鋼筋混凝土異形柱框輕結構技術規程》，表1，表2:

4 結論

由上比較可知，《規程》規定的異形柱結構適用的房屋最大高度有了一定程度的降低。如果說在天津市標準的要求下，異形柱框架結構尚可應用于小高層結構設計的話，在《規程》正式條文頒布以后，此種可能已不存在。

《規程》3.1.1條:“異形柱結構可采用框架結構和框架-剪力墻結構體系。根據建筑布置及結構受力的需要，異形柱結構中的框架柱，可全部采用異形柱，也可部分采用—般框架柱。”

《規程》3.1.2條:“框架-剪力墻結構在基本振型地震作用下，當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%時，其適用的房屋最大高度可比框架結構適當增加”

以上《規程》條文說明，小高層及高層結構設計不能采用異形柱框架結構(包括帶有少量剪力墻的框架結構)，必須采用異形柱框架-剪力墻結構。尤為重要的是在結構平面布置中，剪力墻必須“加足”。此處的“加足”的意思是除了滿足高層結構周期和位移的要求之外，還應滿足剪力墻部分承受的第一振型底部地震傾覆力矩大于結構總底部地震傾覆力矩的50%。因為只有滿足此條件，才能使結構的高度做到小高層及高層的要求。

5 結語

由于墻板殼元有限元程序(SATWE)所計算的結果較為符合真實受力狀況，通過計算結果做出準確判斷，從而使建筑物的經濟性和安全性同時得到保證。

以上通過對異形柱結構適用的房屋最大高度的分析，從而對異型柱結構形式的選取有了更深入的了解，熟悉掌握將對設結構計工作有所幫助。

參考文獻

[1]JGJ 149—2006混凝土異形柱結構技術規程[S].

[2]DB29-16-98大開間住宅鋼筋混凝土異型柱框架結構技術規程[S].

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