論述建筑框架結構異形柱設計

闞明輝

摘 要：對于建筑框架施工來說，異形支柱在其中起到重要作用，也為框架施工帶來一定的好處，異形柱在建筑中所起到的支撐作用是其他體系都不能替代的。建筑中要是很好地應用了異形柱結構，那么整個建筑的性價比都會被提高一大截，使建筑更具美感，還能使建筑室內空間得到更好的利用。本文分析了異形柱獨特的結構特點，并介紹了建筑框架結構中對異形柱設計的要點。

關鍵詞：建筑；框架；異形柱；設計

建筑框架決定著整個建筑結構的穩定性能，人們對建筑安全性提出更高要求的同時，也對建筑的美觀性提出了較高要求，這對建筑框架結構的施工來說，將要綜合考慮建筑多方面的性能。異形柱設計能很好地滿足人們各項需求，還具有布置靈活、剛度高等特點，還有較好的美觀效果，特別適合現代的建筑結構建設。

1 異形柱介紹

異形柱是異性截面柱的簡稱，主要指具有幾何形狀的柱體截面，和常見的矩形結構還有一定差距，多數都是形狀各異的幾何圖形，且比較復雜，這個框架結構是處在矩形框架和短肢剪力墻兩者間的結構體系。如果異形柱的肢體高度和厚度之間的比例越小，和框架結構受力的特征就會越接近。普通的鋼筋混凝土框架結構截面多數都是圓形或者矩形，但是異性柱截面一般都是+形、T形或者是L性，在設計異形柱的時候首先要將建筑整體結構的承載力要求和剛度要求考慮在內，還要明確建筑結構所具有的功能和方案設計，再選取異性界面柱應該用哪一種形狀的結構，要符合建筑的各項要求。

2 異形柱框架的特點

2.1 布置更加靈活

異形柱在建筑結構中，通常都是起到了墻壁維護作用，不會有任何重量負載到異形柱上；所以，建筑結構墻壁用較輕的材料的就可以，不會受到建筑整體的任何限制。這樣一來，建筑空間的內部布置就會很靈活，還有較好的效果，能實現建筑結構空間較大的需求，更受業主的喜愛。

2.2 剛度高且質量輕

和普通的矩形結構相比，異形柱的框架體系更具有較高的抗震性，異形柱結構本身就有質量輕的特點，并且有較高的剛度，這兩者結合在一起就會使建筑結構的抗震性更高的原因，人們也更喜歡這種結構。人們現在對建筑的安全性也有較高的要求，而且異形柱結構就有這方面的特性，能很好地滿足人們的各項建筑需求。

2.3 性價比較高

盡管異形柱在施工上有較大的難度，但還是有較大的自身優勢，能將建筑面積合理地擴大，這樣也能使建筑的施工成本有所降低，還具有較高的性價比，所體現來的經濟效益也是很可人的。從最出的異型柱結構應用，通過長期的應用和不斷創新，現在的異型柱結構施工技術已經非常成熟，不光能滿足人們對建筑結構安全性的需求，更在美觀上滿足了人們的需求，主要是建筑室內不用再凸出梁柱，就更加美感，使用起來還特別方便，能將建筑房間面積更好地拓展出來。從以往的建筑施工中來看，和普通的磚混結構先比，異形柱結構要多出8%以上的實際使用面積，不僅如此，還能將磚混結構所具有的所有優點都涵蓋在其中，將磚混結構較難的施工技術難題給解決了，這些優勢就是人們更加青睞異形柱結構的主要原因。現在的建筑施工中，多數都會使用異形柱結構，尤其近年來的建筑項目，我國在這方面的施工上已經有了較成熟的技術和理論，施工人員在都具備較好的施工技術，能充分滿足人們對大面積建筑的所有需求。

3 異形柱結構設計的要點分析

3.1 適用高度及高寬比、長細比、肢長等限制

3.1.1 異形柱框架在7度抗震設防烈度區，要求房屋高度≤35m，高寬比不宜超過5；8度區房屋高度≤25m，高寬比不宜超過4。

3.1.2 柱凈高與截面長邊之比即長細比應≤8，但不宜<4。根據砼結構規范.長細比<4即短柱，短柱在壓剪作用下往往發生脆性的剪切破壞，設計中應盡最避免出現短柱。長細比>8，易引起附加偏心矩，對軸壓構件及小偏心受壓構件承載力影響較大。

3.1.3 根據長細比不宜<4，在梁高為600mm的前提下，當標準層層高為3.0m時，異形柱的最大肢長可為600mm；底層層高為4.2m時，肢長可為900mm因此，異形柱的柱肢不應過長，各肢肢高與肢厚比不應>4，且異形柱截面肢厚對多層建筑不應<150mm；對高層建筑不應<200mm。

3.2 異形柱設計受抗震等級影響

在設計異性柱的時候，要綜合分析結構的類型、建筑的高度和規定的抗震設防等級，依據這些要素來選擇抗震等級標準，還要符合異形柱構造的措施和計算的結構。比如規定的抗震設防等級為7度，而且房屋的高度還在22m以下時，異形柱的抗震等級就應該為三級；要是房屋高度在22m以上時，異形柱的抗震等級就應該是二級。要是抗震設防烈度為8的時候，而且房屋的高度在25m以下時，異形柱的抗震等級就應該是二級。這個規定在各個地區也是有所差距的，具體的設計標準還是要以施工現場和建筑結構來定。

異性柱結構和普通的磚混結構有很大不同，該框架是雙向設置的，能使平衡性有所增加，同時框架柱是對齊的方式，能和框架梁相互拉通，這樣能有效避免框架的縱向梁和橫向梁之間出現相互支撐的作用，對框架的穩定性帶來影響，讓異形柱結構受到較大的阻力，從而具有一定的剛度，增加其穩定能力和承載能力。這樣并不是只有壞處的，也有好處，能讓建筑整體性更加穩定，也使整個建筑結構的抗震性能有所增加。在地震作用下，異形柱框架結構最大彈塑性層間位移通常發生在結構底部。常見的加強薄弱層的措施應在底層設置支撐、芯柱，利用已有構件，如適當加強底層樓梯的設計，使其與框架有可靠的連接以產生支撐作用，同時考慮到受力的復雜性，可在設計時將基礎與底層異形柱的連接部位改設為矩形柱，或將整個底層柱改設為矩形柱，有利于抗震。

3.3 如何減輕扭轉力對建筑的影響

異形柱框架結構的設計要盡量使結構平面對稱，使建筑平面和剛度達到更高的均勻度，在設計過程中，異形柱框架結構的兩個主軸方向應協調布置，并宜縱向交聯，這樣是為了避免扭轉對整體異形柱框架結構帶來的不利影響，如果已經發生了明顯的不對稱，一定要及時評估扭轉對于結構受力的不利影響，及時修正。

3.4 如何減輕豎向作用力對建筑的影響

異形柱框架結構在設計和施工過程中，還要注意防止樓層剛度在豎直方向上的突變，力求使異形柱框架結構建筑在豎直方向上體現整體的體型規則均勻，一定要避免錯層。這樣可以讓異形柱框架結構建筑避免過大的外挑，同時也避免過大的內收，兩者兼顧，在平衡和均勻的基礎上，力求達到更高的規則性和安全性。且更能體現出異形柱框架結構自身的特點，把異形柱框架結構自身的特點充分應用到建筑的設計和建設中，讓建筑結構更加具有性價比和安全性。

結束語

建筑框架結構異形柱設計，需要綜合多方面的因素，整合多方面的資源來整體考慮和進行。異形柱框架結構具有抗震性高、室內空間布局靈活等等優點，在實際的建筑框架異形柱設計中應該盡可能體現，揚長避短，讓異形柱框架結構的優勢體現出來。■

參考文獻

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