浅议异形柱框架结构.doc

浅议异形柱框架结构
李莉1, 王辉2
(1. 石家庄建筑设计院;2. 河北建研科技有限公司)
摘要异形柱框架结构以其独特的优越性受到了建筑师及广大用户的欢迎。本文对异形柱框架结构设计的一些疑难问题,如异形柱的一般规定、纵筋箍筋的构造要求等进行探讨,并提出建议,供结构设计人员参考。
关键词异形柱; 肢高肢厚比; 纵筋压曲; 节点核心区
1 前言
异形柱框架结构是一种全新的结构体系。《混凝土异形柱结构技术规范》(JGJ 149—2006)(以下简称《规范》)中给出的异形柱定义为:截面几何形状为“L”形、“T”形和“十”字形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
异形柱框架结构与传统的框架结构体系相比,由于肢厚与填充墙基本等厚,解决了普通矩形柱框架结构在房间内露柱造成的使用上不便的问题,使用面积相应增加了许多,同时解决了砖混结构超高和大开间要求存在的技术问题,因此该结构受到了建筑师及广大用户的欢
迎,并推广应用。
异形柱框架结构与普通矩形柱框架结构的柱子在受力性能等方面不同,因此异形柱框架结构在基本规定、计算、构造及施工方面均有不同的要求。本文着重对异形柱框架结构设计的一些疑难问题进行探讨。
2 一般规定
关于“一”形截面柱及“Z”形截面柱
在《规范》中未采用“一”形截面柱及“Z”形截面柱。“一”形柱正截面承载力方面两主轴方向抗弯能力相差甚大,不论是在风荷载作用下还是在地震作用下结构中的柱一般都是受到两个方向的弯矩同时作用,其受力后果可想而知;同时“一”形柱在双向剪力作用下性能也不好,由《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)柱双向受剪承载力计算公式可知,柱截面相邻两边边长相差越多,其斜向受剪承载力越低。如沿“一”形柱短边方向有梁与其相连,则此梁柱节点的核心区面积只有柱厚乘梁宽这一小部分,显然承受不了它受到的节点剪力。“Z”形截面柱与“一”形截面柱类似,即两主轴方向抗弯能力相差甚大。
在工程设计中应避免采用“一”字形截面柱,可采用部分普通矩形截面柱代替。而对于工程中经常遇到需要做“Z”形柱的情况,在设计计算时较好的方法是在PMCAD输入时将其按两个“L”形柱来输入并进行内力及配筋计算。因为“Z”形柱受力较大时易在中间肢劈开,劈开后(极限状态)其受力接近于两个“L”形柱,按两个“L”形柱处理较为合理。
关于异形柱各肢肢长
异形柱各肢肢长,可能相等,或不相等,但是提倡采用等肢异形柱。抗震设计时宜采用等肢异形柱,当不得不采用不等肢异形柱时,,大于50mm。试验表明,异形柱的斜向受剪承载力较单肢轴向受剪高。天津大学较早进行的等肢“L”形、“T”形截面柱在单调荷载和低周反复荷载作用的试验表明,异形柱的受剪承载力随荷载作用方向而变化并呈梅花瓣形规律,从而得出异形柱截面柱抵御斜向受剪破坏的能力优于矩形截面柱的重要结论。为编制江苏省地方标准(DB32/512-2002)东南大学进行的肢高不等的试件双向受剪试验表明,当异形截面柱两肢肢高相近时,其受剪承载力亦大致服从梅花瓣形规律,但当两肢肢高相差较大时,则服从椭圆规律。因此,具有一定的翼缘也是保证异形柱抵御斜向受剪破坏能力的需要。
关于异形柱截面的肢高肢厚比
在《规范》中指出异形柱截面各肢的肢高肢厚比不大于4。研究表