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对异形柱框架结构设计的分析
摘要:随着我国经济建设的快速发展,异形柱框架结构体系被广泛地应用于住宅设计中。与传统结构相比,由于采用了“T”形边柱、“十”字形中柱、“L”形角柱,避免了房间边角因采用矩形柱时所产生的棱角突出,从而使。
抗震等级
异形柱框架结构应根据结构类型、房屋高度及抗震设防烈度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。 根据天津《规程》规定:抗震设防烈度为7 度,房屋高度< 22m 时,为三级抗震,高度≥22 m 时,为二级抗震;抗震设防烈度为8 度,房屋高度≤25 m 时,为二级抗震。 广东《规程》规定异形柱框架结构只适用于抗震设防烈度为7 度及7 度以下的地区且房屋高度不超过35 m。
异形柱框架结构对房屋高度控制是比较严格的,一般仅适用于多层住宅。 但由于它在结构布置上灵活、方便,室内不出现柱楞、不露梁等优点,使之成为近几年住宅设计的一种潮流,不论别墅、多层甚至小高层,作为房产开发商几乎都要求设计院设计成钢筋砼异形柱结构体系。 因此设计人员必须慎重对待,不可麻木跟风,应严格控制各项设计参数。


采用异形柱设计方法的主要目的是合理地解决小面积居室的使用问题。因此,从建筑设计的角度来考虑,异形柱应根据墙的走向重点布置在居室中影响房间使用的墙角部位。对异形柱框架结构设计,除了应遵守一般混凝土框架结构设计的要求外,必须了解异形柱自身的特殊性和受力性能。异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2~4 之间,相对于正方形柱与矩形柱而言是异形的柱子,常用的有“L”形、“T”形和“十”字形。在平面图上,框架梁的中心轴线要和柱肢中心线相重合。根据薄壁杆件的弯曲和扭转理论,当外荷通过截面的剪力中心作用时,构件只产生弯曲而不产生扭转作用。所以剪力中心也称为弯曲中心。通过对常用的“L、T、十”字形3 种截面形式分析可知,这些截面中的两肢中心线的交点即为剪力中心。所以框架梁沿着柱肢方向布置,框架梁的中心轴线和柱肢中心线相重合,柱子就没有扭转作用的问题,仍可按偏心受压柱进行截面计算。从建筑平面来看,有的部位选择“乙”形的截面更合适,更有利于使用。但是,从“乙”形截面分析,它的剪力中心与形心虽然重合,实际上不可能所有的框架梁的布置通过它的形心,往往在两翼也一定会是梁的走向,这样不可避免地产生对柱的翘曲应力。为了克服翘曲应力的影响,会导致梁的截面弯矩系数增大,所以设计尽量不要选择这种截面。在不得不使用“乙”形截面时,应把按框架分析所得的截面弯距乘以相应的增大系数,以考虑翘曲应力的影响。
由于异形截面的这种特殊性,使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大的差异。
对于长柱,可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好。而对短柱,剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。有的异形柱在短柱范围,并且属于薄壁构件,即使发生延性的弯曲形破坏,也因截面曲率较小,使弯曲变形性能受到限制,导致延性较差。
异形柱不同于矩形柱,它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差。异形柱的破坏形态为:弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等。影响其破坏形态的因素有:荷载角、轴压