建筑框架結(jié)構(gòu)異形柱設(shè)計(jì)

張健

摘 要：能夠決定一個(gè)建筑工程質(zhì)量的因素有很多，但其中非常重要的一點(diǎn)就是在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中選用最為合適的技術(shù)手段和材料，其一方面可以保證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的合理性，還能更好地保證整個(gè)建筑工程的質(zhì)量，給人們帶來(lái)更好的使用體驗(yàn)。目前異形柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用正在不斷變得更加廣泛，如果能夠更好地應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，就能起到更好的使用效果。但是經(jīng)過(guò)實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，這種設(shè)計(jì)理念仍然還存在著一些問(wèn)題有待于解決，這樣才能不斷提高設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)水平。本文主要針對(duì)這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討，希望可以給相關(guān)工資的開(kāi)展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：異形柱框架結(jié)構(gòu)；性能；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

現(xiàn)代建筑在我國(guó)的得到了充分發(fā)展，建筑無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是功能都變得越來(lái)越多樣?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，正是因?yàn)槿绱?，框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量也可以給我國(guó)的建筑工程質(zhì)量帶來(lái)更大的影響，保證框架施工的質(zhì)量尤其重要。如果在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中將短肢剪力墻和矩形框架結(jié)構(gòu)這二者互相結(jié)合起來(lái)，就形成了一個(gè)異形柱，這種結(jié)構(gòu)可以通過(guò)提高建筑工程承載力的方式來(lái)提高其穩(wěn)定性，所以作為技術(shù)人員和設(shè)計(jì)人員來(lái)講，應(yīng)該不斷提高對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究力度，這樣才能不斷發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題和不足，最終給我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展提供更大的推動(dòng)力。

1 異形柱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

異形柱這種結(jié)構(gòu)目前來(lái)看在我國(guó)發(fā)展基礎(chǔ)仍然還比較薄弱，所以技術(shù)仍然不夠完善，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還存在著一些不足。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，我們應(yīng)該首先考慮到異形柱結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)以及應(yīng)用范圍，這樣才能確定異形柱結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，進(jìn)而讓其更好地發(fā)揮作用。其實(shí)異形柱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)就是能夠保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，不僅給施工提供了很大的便利，還能直接提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對(duì)保證建筑工程的抗震能力有著相當(dāng)重要的作用。

我國(guó)很多地區(qū)地質(zhì)情況比較復(fù)雜，所以是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，從另一方面來(lái)看，我國(guó)城市化建設(shè)還在不斷推進(jìn)，城市用地越來(lái)越緊張，所以為了提高土地利用率，高層建筑的數(shù)量越來(lái)越多，為了提高其穩(wěn)定性，就需要我們采用異形柱這種結(jié)構(gòu)，避免其穩(wěn)定性造成影響，進(jìn)而讓其保證使用年限。

在當(dāng)前階段，我們?cè)谑褂卯愋沃蚣苓@種結(jié)構(gòu)之前，首先需要從整體的角度全面分析整個(gè)結(jié)構(gòu)情況，避免出現(xiàn)短柱的問(wèn)題。除此之外，拉近也是一項(xiàng)非常重要的工作，應(yīng)該保證整個(gè)建筑整體全面處于銜接狀態(tài)，這樣一來(lái)，整個(gè)建筑工程也會(huì)擁有更為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，并且保證不會(huì)由于地震等外界因素造成嚴(yán)重影響。針對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入剖析，不難發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)本身延性較好，所以更應(yīng)該針對(duì)各個(gè)方位的鋼筋進(jìn)行明確分析，這樣才能不斷提高異形柱的功能，擴(kuò)展其范圍，可以給相關(guān)工作的開(kāi)展提供更有效的支持。

其實(shí)結(jié)合當(dāng)前的建筑領(lǐng)域來(lái)看，異形柱本身具有較好的抗震性能，所以適合在地震頻發(fā)地區(qū)使用，但如果震級(jí)過(guò)高也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞，是所以可以使用在震級(jí)較小的地區(qū)。從另一方面來(lái)看，建筑高度也應(yīng)該保證低于27米，這個(gè)高度范圍內(nèi)可以最好地發(fā)揮出異形柱結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。除此之外，在具體的施工過(guò)程中也應(yīng)該全面分析整個(gè)建筑工程的具體環(huán)境，這樣才能保證其作用的發(fā)揮。

2 異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于異形柱框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，要想保證其在建筑施工中發(fā)揮自身最大的作用，還應(yīng)該在進(jìn)行建筑施工的時(shí)候?qū)Ξ愋沃V機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析，減少其在建筑施工中出現(xiàn)的問(wèn)題。在實(shí)踐研究的時(shí)候發(fā)現(xiàn)對(duì)異形柱框架進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮的因素非常多，為了保證異形柱框架自身質(zhì)量，還需要對(duì)異形柱框架設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮的因素有一個(gè)全面了解，這樣對(duì)提升異形柱框架結(jié)構(gòu)在建筑施工中的應(yīng)用，提高建筑物整體質(zhì)量都起到非常重要的作用。

2.1 異形柱框架結(jié)構(gòu)布置

框架結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)肯定會(huì)帶來(lái)不利影響，因此，設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)平面要對(duì)稱，平面與剛度盡量做到一致，柱上兩個(gè)主軸方向的布置要協(xié)調(diào)對(duì)稱，否則要充分分析扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響。

異形柱框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該進(jìn)行雙向設(shè)置，對(duì)齊框架柱，拉通框架梁，縱橫框架梁不要相互支撐，確保結(jié)構(gòu)空間受力，保證結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、抗震性及穩(wěn)固度，形成良好的統(tǒng)一整體。

不要出現(xiàn)錯(cuò)層，這樣能有效預(yù)防建筑樓層出現(xiàn)豎向的剛度突變，而且豎向的體型規(guī)則布置。

對(duì)于個(gè)別部位，其受力較為復(fù)雜的，應(yīng)改為選用一般框架柱。

2.2 建筑最大適用的高度與高寬異形柱框架結(jié)構(gòu)最大適用高度與寬度：（1）抗震設(shè)防烈度為6度（0.05g）時(shí)，最高為24m，高寬比應(yīng)<4；（2）抗震設(shè)防烈度為7度（0.10g）時(shí)，高度要求<35m，層數(shù)<12層，高寬比應(yīng)<5；（3）抗震設(shè)防烈度為8度（0.20g）時(shí)，高度<25m以，高寬比應(yīng)<4。

2.3 明確抗震等級(jí)

異形柱框架結(jié)構(gòu)對(duì)抗震性能有嚴(yán)格的要求，抗震等級(jí)高低的確定，影響著計(jì)算、結(jié)構(gòu)延性及其變形能力，通過(guò)抗震等級(jí)制定相關(guān)必要措施?？拐鸬燃?jí)的確定由當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型及其高度來(lái)決定。異形柱框架結(jié)構(gòu)的延性比矩形柱框架的要低，所以，異形柱框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)相對(duì)較高。

2.4 異形柱結(jié)構(gòu)的計(jì)算

異形柱結(jié)構(gòu)的截面尺寸除了考慮主要的軸壓比外，也要綜合考慮其他相關(guān)影響因素。異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其計(jì)算內(nèi)容主要有：計(jì)算截面承載力；計(jì)算結(jié)構(gòu)的延性及其剛度；計(jì)算結(jié)構(gòu)的抗震性能等。異形柱的兩種計(jì)算方法：

（1）在異形柱框架結(jié)構(gòu)規(guī)范中規(guī)定，當(dāng)異形柱斷面剪力墻的墻肢長(zhǎng)與墻肢寬之比<4時(shí)，應(yīng)配筋應(yīng)按柱進(jìn)行計(jì)算。例如墻寬為220cm，則4x20=80cm，也就是說(shuō)，當(dāng)墻肢長(zhǎng)<80cm時(shí)，可以按框架柱計(jì)算鋼筋混凝土墻（但面不按剪力墻對(duì)待）。目前，我國(guó)計(jì)算異形柱的電算程序主要有兩種：中國(guó)建科院的空間分析程序TBSA和TAT；于廣廈新開(kāi)發(fā)的GSCAD結(jié)構(gòu)計(jì)算。目前廣廈的GSCAD軟件被應(yīng)用的不多，大多數(shù)設(shè)計(jì)單位把異形柱作為剪力墻輸入，計(jì)算后再根據(jù)結(jié)果進(jìn)行異形柱配筋。

（2）可以先假設(shè)異形柱的斷面尺寸，再根據(jù)異形柱的面積和慣性矩等量的原則，計(jì)算為矩形斷面BxH，然后再按照矩形柱計(jì)算整個(gè)結(jié)構(gòu)的配筋，最后再把按矩形柱計(jì)算的結(jié)果轉(zhuǎn)換成異形柱結(jié)構(gòu)的配筋。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)前文總結(jié)，我們不難發(fā)現(xiàn)，如果能夠在建筑工程的設(shè)計(jì)工作中融入異形柱這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其可以大大提高整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，但是目前來(lái)看，這種結(jié)構(gòu)本身仍然還有很大的空間有帶我們發(fā)掘。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，就需要我們針對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加全面的探討，將其不斷完善才能提高整個(gè)建筑工程的設(shè)計(jì)水平。除此之外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們對(duì)于異形柱的受力情況和造成結(jié)構(gòu)損壞的機(jī)理進(jìn)行全面探討，這樣才能選出一個(gè)最為合理的方案。在布置框架結(jié)構(gòu)的時(shí)候也應(yīng)該計(jì)算結(jié)構(gòu)，這樣保證其受力平衡，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)的問(wèn)題。

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