淺談異形柱框架結構在民用住宅設計中的應用

【摘 要】當前住宅設計中，異形柱框架結構可以有效地增大室內使用面積，可以對室內空間進行更好的規劃與調整，更為主要的是墻體分隔靈活，便于住宅的改造與裝修。另外，異形柱框架結構抗震性能和經濟效益都要優于傳統形式的結構，具有良好的發展前景。為了更好地促進異形柱框架結構的應用與推廣，本文在這里從以下方面針對異形柱框架結構在民用住宅設計中的應用進行了簡單分析。

【關鍵詞】異形柱框架結構；民用住宅設計；抗震性能；經濟效益

1.異形柱框架結構具體計算

1.1剪跨比計算

通常情況下，剪跨比主要是反映柱截面的剪力與彎矩之間的相對大小的一個參數，同時，也是影響異形柱框架結構平面布置的一個重要參數。為此，必須認真計算剪跨比，控制好柱截面肢長與柱凈高之間的比例值，避免形態發生破壞，由于異形柱的抗剪性能較差，為此，在選擇時，為了避免短柱的出現，其設計值一定要控制在2-4之間。

1.2軸壓比的計算

所謂軸壓比，就是指柱組合的軸壓力設計值與柱全截面面積和混凝土抗壓強度設計值乘積之比。軸壓比的值也會在很大程度上影響到異形柱框架結構的變形能力，同時，還要影響到異形柱的延性，為此，在設計時，為了提高其延性，必須要嚴格控制軸壓比，選擇足夠在的截面尺寸，滿足抗震要求，避免由于出現小偏壓而導致異形柱被破壞。另外，還要根據規范中的要求，充分考慮異形柱的抗震性能、抗扭等相關因素。一般認為，軸壓比的取值要按照規定的數值減小0.05選用。

1.3抗震系數的選取

對于異形柱框架結構的抗震系數的選擇，需要對截面承載力進行分析，并除以承載力抗震調整系數，對于正截面的承載能力，一般情況下，選擇0.8為宜，而對于斜截面的承載力系數則選擇0.85為宜。

1.4主配筋率的調整

在計算軸壓比時，通常其所得出的數值與所要求和矩形配筋值相比，相對較小，因此，在異形柱框架結構的設計應用時，可以將這個值適應放大，結合自身的特點，通過正確的選型與計算，分析截面鋼筋的構造，提高異形柱框架結構的受力性能，同時，要考慮梁作用于柱肢上的受力特點，在肢端設置暗柱，約束砼的變形。

2.異形柱框架結構應用分析

由于異形柱框架結構填充墻結構體系一般為非承重的填充墻，主要是由現澆鋼筋的混凝柱、梁、板等結構構成的，這種結構的整體性強、承受力好，加上具有抗震效果，發展速度極快，很有可能取代砌體結構。異形框架結構在應用時，應該按照框架結構具體的構造措施、設計要求與相關規定，并結合結構自身的特點，優化結構的布置，具體需要注意以下幾點：

2.1平面布置

由于建筑結構體系除了要考慮到砌體結構、框架填充墻結構體系、鋼筋混凝土抗震墻結構體系以外，還要對平面布置進行科學處理，在具體的處理時，從以下方面入的手：

首先，采用雙向設置，框架梁之間要拉通、框架柱要對齊，控制好縱橫梁之間的支撐，確保結構之間的受力的穩定性，提高結構的剛度、承載能力以及穩定性，保證異形柱框架結構整體上具有較好的抗震性能。

其次，采用對稱布置，增強兩個主軸方向上的協調性，避免偏心距，使得合力中心與剛度中心進行重合，以此來減少因扭轉而造成的不利影響。

第三，豎向布置盡可能做到均勻、規則，確保體型的規整性，防止在設計時，過大的內收與外挑，控制樓層剛度發生豎向上的突變，并且還要盡可能地避免錯層。

2.2基礎拉梁設計

現代民用住宅建筑應該盡量少占耕地面積，保護環境，因此，在設計時，要正確計算出底層柱的長度以及底層位移，按照框架梁設計，規范箍筋加密區，而就抗震而言，在設計時，要采用短柱基礎方案，若是基礎埋深較淺時，要結合抗震要求，沿著兩個主軸方向，設置基礎拉梁，而拉梁的截面寬度取值為柱中心距的1/20-1/30為宜，高度以取柱中心距的1/12-1/18。另外，當基礎底層層高不大時，基礎拉梁設計要盡量強大，以便于保持拉梁的平衡，并且考慮到拉。

2.3配筋構造

在通過正確的選型與計算后，就要對截面鋼筋的構造進行具體的分析，確保異形柱框架結構的受力性能，具體從以下因素考慮：一、要仔細分析異形柱截面的特點，同時考慮梁作用于柱肢上的不均勻受力，由于柱肢端通常情況下會出現較大的應力，越是靠近肢端，就會產生越大的偏心壓力，導致應力進一步加大，因此，在設置配筋時，在肢端設置暗柱，暗柱外排鋼筋的設置還要經過計算確定。二、要通過合理設計盡可能地增大異形柱框架結構的變形能力和抗剪強度，約束砼的變形，拓展其延性，而異形柱由于自身特點，要想形成多肢復合箍，可以通過增加箍筋直徑，或者加密間距來實現。

2.4梁柱節點設計

一般而言，梁柱節點屬于異形柱框架結構的薄弱部位，需要設計人員加強設計，從而保證整個結構的整體穩定性。在異形柱框架結構中，節點的作用主是將本層與上層之間的荷載，通過核心區域，從而傳至下層柱中，而且節點與其他作用力之間的剪力、彎矩、扭矩以及軸力和受力情況都相對復雜。因此，在設計中，尚可采取各類有效措施，包括例如梁端增設支托或水平加腋等構造措施，以提高或改善梁柱節點核心區的受剪性能。對于縱橫向框架共同交匯的節點，可以按各自方向分別進行節點核心區受剪承載力計算。

3.異形柱框架結構設計應用結論分析

異形柱框架結構對建筑設計限制較少，是一種較為合理、經濟的抗震住宅體系結構，以下針對異形柱框架結構的設計特點進行簡單說明，本文分析結果對比后還發現有以下結論：

首先，與其他建筑結構相比，異形框架結構最大的優勢是有利于擴大建筑空間的使用面積，這樣，不僅大大節省了我國短缺的建設用地資源，同時在安裝室內設施家具等方面減少了投資成本，所以，異形框架結構的應用成本低，相應的物業費用也低，更加符合現代社會人們擇房的經濟原則。

其次，異形柱框架結構柱截面采用的是異形，其在雙向壓彎的作用力下，荷載角極易發生變化，同時，也帶動了受壓區形狀的變化，在實際的應用中，極易由于某些荷載角的變化，使得柱截面表現出較強的脆弱性，所以，其延性較差，這就需要設計人員在設計時，要盡可能避免短柱的出現，嚴格控制好異形柱的軸壓比。

第三，異形柱框架結構中的框架梁的截面寬度大于柱肢厚度或者是與柱肢厚度相同，若是大于柱肢厚度，那么在設計時，需要將梁外側縱筋從柱筋的外側穿過，若是兩者相同，則需要從其內側穿過，并且采用取有效措施，強化結構的合理性設計。

第四，異形柱框架結構的影響因素相對較多，如配筋率、軸壓比、剪跨比、構造處理等，因此，在設計時，要通過必要的措施，防止脆弱性破壞，防止剪拉、粘連、斜壓等問題的出現，增加結構延性。

4.結語

總而言之，與其他的建筑結構相比，異形框架結構的平面布置相對靈活，不僅可以滿足建筑的使用要求和功能要求，而且可以優化建筑空間結構，具有較好的發展前景，因此，需要結構設計人員要加強對異形柱框架結構的破壞機理以及受力特點的分析，采用正確的分析計算方法，合理計算出截面配筋，充分考慮到概念設計、構造措施、結構計算等方面的內容，設計出更加合理的結構形式，降低建設成本，確保工程結構的安全可靠，強化工程的經濟合理性，滿足廣大消費者的心理需求。

【參考文獻】

[1]姚驥華.淺談異形柱框架結構在民用住宅設計中的應用[J].科技致富向導，2013（05）.

[2]彭治.淺談異形柱框架結構在民用住宅設計中的應用[J].科技資訊，2009（07）.

[3]楊鴻翔.異形柱框架抗震性能評價[D].西南交通大學，2011.