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异形柱框架结构设计方法分析与参数控制

与消 耗 耕 地的粘土砖混结构体系相比,异形柱框架结构 体系优势明显,是砌体结构较好的替代品,因此具有很好的推 广价值和广阔的市场前景。但是,在结构设计中,目前现行国 家规范或规程中尚未给出异形柱框架结构设计的专门条款, 供设计人员参考的资料也很有限。笔者在对江苏省《钢筋混凝 土异异形柱框架结构技术规程》(以下简称《省标》)的理解 基础上,参考有关文献,结合工程实践,进行归纳总结,提出建 议,供同行参考。
墙结构。
1.2 结构布置 在工 程 设 计实践中,异形柱常用截面形式有 “L0, <T
“十”型等,特殊形式还有 “Z"型和“一”型。在考虑满足建筑 功能要求的前提下,体系以布局合理、刚度均匀、力求均衡、减 少扭转为布置原则。因此异形柱的合理布局是整个结构布置 的关键。柱布置时,宜规整对齐,并按 “密柱小梁”的布置思
不低于 180mm和不超过 250mm。若肢宽偏低会造成施工困
难,偏高则导致柱体笨拙不经济,也可能造成短柱或剪跨比超
限。
(2 )肢 长 根据2-肢厚比(肢长/肢宽)-4的控制指标进
行确定,且肢长不宜超过600mmo(考虑角柱扭转明显,肢长 应取高值,且箍筋全长加密)。此外,异形柱剪跨比也要控制在 2.4范围内。控制肢长或肢厚比的目的在于:当异形柱肢长增 大时,柱刚度增大,受震害越大,因而对结构受力性能不利。若 肢长过大,异形柱还可能形成短柱,使得柱肢端部受力过于集 中而发生失稳破坏。因此《省标》对此规定为:。当异形柱肢厚 比超出限制,建议改按剪力墙考虑。
1 结构体系布置
1.1 适用条件 本着 安 全 适用、技术先进、经济合理的设计原则,异形柱
框架结构型式适用于地震烈度 7度及以下地区的民用房屋 , 尤其适用于带错层、跃层的多层复杂住宅和小高层。《省标》 关于异形柱框架结构的适用条件为:7度区总高度不超过
24m,总层数不超过 8层;6度区总高度不超过35m,总层数不 超过 12层。超过此限制标准时的小高层,建议采用短肢剪力
程》田B32/512-2002)的理解,结合笔者设计实践经脸,提出个人看法,供同行参考。
关键 词 异形柱 框架结构 参数控制
钢筋 混 凝 土异形柱,是指截面形式除矩形、圆形以外的
柱,如T形边柱、十字形中柱、L形角柱等。钢筋混凝土异形柱 框架结构是指仅由异形柱作为竖向构件组成的结构体系,它 有如下特点:①具有一般矩形柱框架结构整体性较强,抗震延 性好的优点。②兼有砖混结构的优点,且又有效解决了砖混房 屋超高的技术间题。因此特别适用于联排别墅、高档多层住宅 等。③因墙体厚度一般与异形柱肢厚相同,室内不出现柱楞不 露梁,使用面积能增加 8%-10%。既改善了建筑功能,也提供 了大空间及住户拆改装修的便利条件。④由于填充墙推荐采 用粉煤灰、加气混凝土砌块等非粘土质新型轻质墙体材料,使 得造价能低于普通框架结构约 10%--15%.
积不应小于2/30 值得 注 意 的是:在结构平面布置时,有时因为建筑布局的
功能、美观要求,只能设置 “一字形”柱,且仅能保证一个方向 有框架梁通过,此时在另一方向应沿柱肢宽增设暗梁,来保证 柱平面外的刚度与稳定,且一字形柱的宽度不应小于300mmo 1.3 构件尺寸限制
(1 )柱 肢 宽度,一般取与墙体相同的厚度 (如200mm) ,
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2007年第1期
总第76期
异形柱框架结构设计方法分析与参数控制
中煤国际工程集团南京设计研究院 喻云龙
摘 要 近年来,异形柱框架结构(框轻结构体系),因其能较好地满足建筑使用上和结构性能上的要求,
而逐步得到了推广应用,并被列为建设部首批住宅建设新技术推荐目录。但异形柱框架结构设计目前还没 有可依据使用的国家标准和行业标准。本文根据对江苏省地方标准 《钢筋混凝土异形柱框架结构技术规
路,平面节点前线交叉点)应尽量设柱,避免主次梁搭接。柱间
距一般在3-6m之间取值 (柱网尺寸不应大于6.Omx6.0m); 柱应双向拉结,以形成双向刚接框架。
对底 层 大 空间的异形柱框架体系,转换层下的支承柱不 允许采用异形柱,应全部采用矩形柱。对底层架空层抽柱形成 转换层的情况,要求楼板厚度)150mm;上层异形柱与下层矩 形框架柱面积比宜接近 1;上层异形柱与下层矩形柱的重叠面 Nhomakorabea·64 ·
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在实际工作中,所布置的往往不全是异形柱,其中经常会混合 采用一字柱或一些墙肢相对较长(肢厚比超限 )的剪力墙等 等。在计算模型输人时,如果把异形柱按短肢剪力墙输人,甚
至将异形柱框架结构全部按短肢剪力墙输人,那样势必造成 很大的计算误差,进而影响结构、构件的安全。因此,在程序整 体计算模型输人时,提醒注意以下几点:①对于肢长与肢宽之 比不大于4的异形柱,由于它已接近柱的特征,应按异形柱形 式输人;②对于肢长与肢宽之比稍大于4但不超过5的短肢 剪力墙,当其轴压比不高时,建议也按异形柱套用;03Z字型 柱,建议按剪力墙建模计算。 2.2 计算程序选用
应低于C25,常用 C30o
2 计算分析与参数控制
2.1 计算模型 对于 柱 、 异形柱、短肢剪力墙和剪力墙等竖向构件,从截
面构造上划分,比较统一的认识是:设肢截面高为h,宽为b, 当矩形截面 1- h/b<3且h,b- 3 00mm时为柱;当异型截面
3<h/b<5时为异形柱;当5- h /6<8时为短肢剪力墙;当 8- h /6 时为剪力墙。它们适用范围不同,构造措施也不同。其主要区 别是表现在受力变形方面:①异形柱是以承受竖向力为主的
构件,受力变形接近于矩形框架柱,为剪切变形,计算时应按 柱输人;②普通剪力墙是以承受水平作用为主的构件,属弯剪 变形,计算时按墙输人;③短肢剪力墙变形接近于剪力墙。在 结构力学计算中,柱与剪力墙对于整个结构的受力性能影响, 是大不相同的。选择不同的输人方式,无论自振周期、结构侧 移,还是基底弯矩和剪力、梁柱内力,都有很大的影响和差别。
(3 )框 架 梁截面高度,尽量满足室内不露梁要求,但不应 小于梁计算跨度的 1/15,且不宜小于 350mm。梁宽不小于柱肢
宽及 200mm, 1.4 材料选用
目前 , 外 墙采用非承重砌体,内墙采用轻质板材,推广使 用非粘土质新型墙体材料。常用轻质墙体材料主要有 ALC砌
块(板),JYM页岩模数砖、硅空心砌块等,容重应-%N/m=. 钢筋常用HRB335,HRB400级。异形柱的混凝土强度等级不
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