淺談異形柱框架結(jié)構(gòu)在民用住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

【摘 要】當(dāng)前住宅設(shè)計(jì)中，異形柱框架結(jié)構(gòu)可以有效地增大室內(nèi)使用面積，可以對(duì)室內(nèi)空間進(jìn)行更好的規(guī)劃與調(diào)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(jié)構(gòu)抗震性能和經(jīng)濟(jì)效益都要優(yōu)于傳統(tǒng)形式的結(jié)構(gòu)，具有良好的發(fā)展前景。為了更好地促進(jìn)異形柱框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與推廣，本文在這里從以下方面針對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)在民用住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

【關(guān)鍵詞】異形柱框架結(jié)構(gòu)；民用住宅設(shè)計(jì)；抗震性能；經(jīng)濟(jì)效益

1.異形柱框架結(jié)構(gòu)具體計(jì)算

1.1剪跨比計(jì)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(duì)大小的一個(gè)參數(shù)，同時(shí)，也是影響異形柱框架結(jié)構(gòu)平面布置的一個(gè)重要參數(shù)。為此，必須認(rèn)真計(jì)算剪跨比，控制好柱截面肢長(zhǎng)與柱凈高之間的比例值，避免形態(tài)發(fā)生破壞，由于異形柱的抗剪性能較差，為此，在選擇時(shí)，為了避免短柱的出現(xiàn)，其設(shè)計(jì)值一定要控制在2-4之間。

1.2軸壓比的計(jì)算

所謂軸壓比，就是指柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值與柱全截面面積和混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比。軸壓比的值也會(huì)在很大程度上影響到異形柱框架結(jié)構(gòu)的變形能力，同時(shí)，還要影響到異形柱的延性，為此，在設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高其延性，必須要嚴(yán)格控制軸壓比，選擇足夠在的截面尺寸，滿(mǎn)足抗震要求，避免由于出現(xiàn)小偏壓而導(dǎo)致異形柱被破壞。另外，還要根據(jù)規(guī)范中的要求，充分考慮異形柱的抗震性能、抗扭等相關(guān)因素。一般認(rèn)為，軸壓比的取值要按照規(guī)定的數(shù)值減小0.05選用。

1.3抗震系數(shù)的選取

對(duì)于異形柱框架結(jié)構(gòu)的抗震系數(shù)的選擇，需要對(duì)截面承載力進(jìn)行分析，并除以承載力抗震調(diào)整系數(shù)，對(duì)于正截面的承載能力，一般情況下，選擇0.8為宜，而對(duì)于斜截面的承載力系數(shù)則選擇0.85為宜。

1.4主配筋率的調(diào)整

在計(jì)算軸壓比時(shí)，通常其所得出的數(shù)值與所要求和矩形配筋值相比，相對(duì)較小，因此，在異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，可以將這個(gè)值適應(yīng)放大，結(jié)合自身的特點(diǎn)，通過(guò)正確的選型與計(jì)算，分析截面鋼筋的構(gòu)造，提高異形柱框架結(jié)構(gòu)的受力性能，同時(shí)，要考慮梁作用于柱肢上的受力特點(diǎn)，在肢端設(shè)置暗柱，約束砼的變形。

2.異形柱框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用分析

由于異形柱框架結(jié)構(gòu)填充墻結(jié)構(gòu)體系一般為非承重的填充墻，主要是由現(xiàn)澆鋼筋的混凝柱、梁、板等結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，這種結(jié)構(gòu)的整體性強(qiáng)、承受力好，加上具有抗震效果，發(fā)展速度極快，很有可能取代砌體結(jié)構(gòu)。異形框架結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該按照框架結(jié)構(gòu)具體的構(gòu)造措施、設(shè)計(jì)要求與相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的布置，具體需要注意以下幾點(diǎn)：

2.1平面布置

由于建筑結(jié)構(gòu)體系除了要考慮到砌體結(jié)構(gòu)、框架填充墻結(jié)構(gòu)體系、鋼筋混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)體系以外，還要對(duì)平面布置進(jìn)行科學(xué)處理，在具體的處理時(shí)，從以下方面入的手：

首先，采用雙向設(shè)置，框架梁之間要拉通、框架柱要對(duì)齊，控制好縱橫梁之間的支撐，確保結(jié)構(gòu)之間的受力的穩(wěn)定性，提高結(jié)構(gòu)的剛度、承載能力以及穩(wěn)定性，保證異形柱框架結(jié)構(gòu)整體上具有較好的抗震性能。

其次，采用對(duì)稱(chēng)布置，增強(qiáng)兩個(gè)主軸方向上的協(xié)調(diào)性，避免偏心距，使得合力中心與剛度中心進(jìn)行重合，以此來(lái)減少因扭轉(zhuǎn)而造成的不利影響。

第三，豎向布置盡可能做到均勻、規(guī)則，確保體型的規(guī)整性，防止在設(shè)計(jì)時(shí)，過(guò)大的內(nèi)收與外挑，控制樓層剛度發(fā)生豎向上的突變，并且還要盡可能地避免錯(cuò)層。

2.2基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)

現(xiàn)代民用住宅建筑應(yīng)該盡量少占耕地面積，保護(hù)環(huán)境，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要正確計(jì)算出底層柱的長(zhǎng)度以及底層位移，按照框架梁設(shè)計(jì)，規(guī)范箍筋加密區(qū)，而就抗震而言，在設(shè)計(jì)時(shí)，要采用短柱基礎(chǔ)方案，若是基礎(chǔ)埋深較淺時(shí)，要結(jié)合抗震要求，沿著兩個(gè)主軸方向，設(shè)置基礎(chǔ)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(dāng)基礎(chǔ)底層層高不大時(shí)，基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)要盡量強(qiáng)大，以便于保持拉梁的平衡，并且考慮到拉。

2.3配筋構(gòu)造

在通過(guò)正確的選型與計(jì)算后，就要對(duì)截面鋼筋的構(gòu)造進(jìn)行具體的分析，確保異形柱框架結(jié)構(gòu)的受力性能，具體從以下因素考慮：一、要仔細(xì)分析異形柱截面的特點(diǎn)，同時(shí)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(huì)出現(xiàn)較大的應(yīng)力，越是靠近肢端，就會(huì)產(chǎn)生越大的偏心壓力，導(dǎo)致應(yīng)力進(jìn)一步加大，因此，在設(shè)置配筋時(shí)，在肢端設(shè)置暗柱，暗柱外排鋼筋的設(shè)置還要經(jīng)過(guò)計(jì)算確定。二、要通過(guò)合理設(shè)計(jì)盡可能地增大異形柱框架結(jié)構(gòu)的變形能力和抗剪強(qiáng)度，約束砼的變形，拓展其延性，而異形柱由于自身特點(diǎn)，要想形成多肢復(fù)合箍，可以通過(guò)增加箍筋直徑，或者加密間距來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.4梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

一般而言，梁柱節(jié)點(diǎn)屬于異形柱框架結(jié)構(gòu)的薄弱部位，需要設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)設(shè)計(jì)，從而保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。在異形柱框架結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)的作用主是將本層與上層之間的荷載，通過(guò)核心區(qū)域，從而傳至下層柱中，而且節(jié)點(diǎn)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(duì)復(fù)雜。因此，在設(shè)計(jì)中，尚可采取各類(lèi)有效措施，包括例如梁端增設(shè)支托或水平加腋等構(gòu)造措施，以提高或改善梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受剪性能。對(duì)于縱橫向框架共同交匯的節(jié)點(diǎn)，可以按各自方向分別進(jìn)行節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力計(jì)算。

3.異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用結(jié)論分析

異形柱框架結(jié)構(gòu)對(duì)建筑設(shè)計(jì)限制較少，是一種較為合理、經(jīng)濟(jì)的抗震住宅體系結(jié)構(gòu)，以下針對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明，本文分析結(jié)果對(duì)比后還發(fā)現(xiàn)有以下結(jié)論：

首先，與其他建筑結(jié)構(gòu)相比，異形框架結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)勢(shì)是有利于擴(kuò)大建筑空間的使用面積，這樣，不僅大大節(jié)省了我國(guó)短缺的建設(shè)用地資源，同時(shí)在安裝室內(nèi)設(shè)施家具等方面減少了投資成本，所以，異形框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用成本低，相應(yīng)的物業(yè)費(fèi)用也低，更加符合現(xiàn)代社會(huì)人們擇房的經(jīng)濟(jì)原則。

其次，異形柱框架結(jié)構(gòu)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(fā)生變化，同時(shí)，也帶動(dòng)了受壓區(qū)形狀的變化，在實(shí)際的應(yīng)用中，極易由于某些荷載角的變化，使得柱截面表現(xiàn)出較強(qiáng)的脆弱性，所以，其延性較差，這就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能避免短柱的出現(xiàn)，嚴(yán)格控制好異形柱的軸壓比。

第三，異形柱框架結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)時(shí)，需要將梁外側(cè)縱筋從柱筋的外側(cè)穿過(guò)，若是兩者相同，則需要從其內(nèi)側(cè)穿過(guò)，并且采用取有效措施，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的合理性設(shè)計(jì)。

第四，異形柱框架結(jié)構(gòu)的影響因素相對(duì)較多，如配筋率、軸壓比、剪跨比、構(gòu)造處理等，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要通過(guò)必要的措施，防止脆弱性破壞，防止剪拉、粘連、斜壓等問(wèn)題的出現(xiàn)，增加結(jié)構(gòu)延性。

4.結(jié)語(yǔ)

總而言之，與其他的建筑結(jié)構(gòu)相比，異形框架結(jié)構(gòu)的平面布置相對(duì)靈活，不僅可以滿(mǎn)足建筑的使用要求和功能要求，而且可以?xún)?yōu)化建筑空間結(jié)構(gòu)，具有較好的發(fā)展前景，因此，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理以及受力特點(diǎn)的分析，采用正確的分析計(jì)算方法，合理計(jì)算出截面配筋，充分考慮到概念設(shè)計(jì)、構(gòu)造措施、結(jié)構(gòu)計(jì)算等方面的內(nèi)容，設(shè)計(jì)出更加合理的結(jié)構(gòu)形式，降低建設(shè)成本，確保工程結(jié)構(gòu)的安全可靠，強(qiáng)化工程的經(jīng)濟(jì)合理性，滿(mǎn)足廣大消費(fèi)者的心理需求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]姚驥華.淺談異形柱框架結(jié)構(gòu)在民用住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?013（05）.

[2]彭治.淺談異形柱框架結(jié)構(gòu)在民用住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2009（07）.

[3]楊鴻翔.異形柱框架抗震性能評(píng)價(jià)[D].西南交通大學(xué)，2011.