異型柱結(jié)構(gòu)在小高層及高層設(shè)計中的應(yīng)用

摘要:介紹了異型柱結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點，對比分析了規(guī)程對異型柱結(jié)構(gòu)的高度要求，對異形柱結(jié)構(gòu)平面布置進(jìn)行了探討，可供工程設(shè)計人員參考。

關(guān)鍵詞:異型柱異型柱結(jié)構(gòu)傾覆力矩小高層高層

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

1 概述

異形柱結(jié)構(gòu)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(gòu)件而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，在工程設(shè)計中可根據(jù)建筑設(shè)計對建筑功能及建筑布置的要求，在結(jié)構(gòu)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(xié)調(diào)一致，避免了框架柱及梁在屋內(nèi)凸出，從建筑學(xué)角度也可稱其為“隱式框架”。

近年來，隨著我國住宅產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)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(nèi)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(jié)構(gòu)設(shè)計提出了一項新的要求。異型柱框架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點，它將是今后住宅結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展方向之一。

比較其他結(jié)構(gòu)體系異型柱結(jié)構(gòu)體系具有以下主要優(yōu)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(nèi)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(jié)構(gòu)可增加約8%～10%的使用面積;

(2)圍護(hù)墻通常是非承重的輕質(zhì)隔墻，使得房間布置更加靈活，能更好地實現(xiàn)建筑功能的要求;現(xiàn)有的異型柱規(guī)程也要求填充墻應(yīng)采用輕質(zhì)材料，大大地減輕了結(jié)構(gòu)自重，地震作用隨之減小，有利于抗震設(shè)計。

(3)在小高層以及高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對比剪力墻結(jié)構(gòu)以及短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，綜合考慮總體經(jīng)濟(jì)效益較好。

另一方面，任何一種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系推遲或避免脆性剪切破壞，實現(xiàn)延性彎曲破壞的能力較差;從施工角度來講，異型柱結(jié)構(gòu)體系梁柱節(jié)點尺寸有限，這就造成節(jié)點核心區(qū)鋼筋較多較密，從而影響到柱中受力鋼筋的粘結(jié)強度。以上等等就要求設(shè)計人員要深刻了解異型柱結(jié)構(gòu)體系的特點，熟練掌握異型柱規(guī)程與現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的異同之處，并在設(shè)計工作中加以應(yīng)用。

2 背景

建設(shè)部于2006年3月9日正式批準(zhǔn)《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)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(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的頒布實施給廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計人員提供了有力的理論依據(jù)，結(jié)束了過去僅僅有方性法規(guī)的局面。

但是，筆者對天津市標(biāo)準(zhǔn)《大開間住宅鋼筋混凝土異形柱框輕結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(DB29-16-98)和《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 149—2006 J 514—2006)進(jìn)行了對比。發(fā)現(xiàn)異形柱結(jié)構(gòu)適用的房屋最大高度有了一定程度的變化。

當(dāng)然，有關(guān)于異形柱結(jié)構(gòu)的地方標(biāo)準(zhǔn)還有很多，但由于天津大學(xué)為此次《規(guī)程》的主編單位，而且異形柱結(jié)構(gòu)在天津得到了非常廣泛的應(yīng)用，所以這樣比較具有一定的可比性和連貫性。

天津市標(biāo)準(zhǔn)《大開間住宅鋼筋混凝土異形柱框輕結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，表1，表2:

4 結(jié)論

由上比較可知，《規(guī)程》規(guī)定的異形柱結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)的要求下，異形柱框架結(jié)構(gòu)尚可應(yīng)用于小高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的話，在《規(guī)程》正式條文頒布以后，此種可能已不存在。

《規(guī)程》3.1.1條:“異形柱結(jié)構(gòu)可采用框架結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。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—般框架柱。”

《規(guī)程》3.1.2條:“框架-剪力墻結(jié)構(gòu)在基本振型地震作用下，當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)適當(dāng)增加”

以上《規(guī)程》條文說明，小高層及高層結(jié)構(gòu)設(shè)計不能采用異形柱框架結(jié)構(gòu)(包括帶有少量剪力墻的框架結(jié)構(gòu))，必須采用異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。尤為重要的是在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)周期和位移的要求之外，還應(yīng)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(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。因為只有滿足此條件，才能使結(jié)構(gòu)的高度做到小高層及高層的要求。

5 結(jié)語

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

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

參考文獻(xiàn)

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