框架柱范文

框架柱范文第1篇

【关键词】异形柱；框架――剪力墙结构；抗震性能

0.前言

近年来，在中高层民用建筑（特别是住宅建筑）结构体系中，异形柱框架――剪力墙结构将建筑美观和使用功能的灵活性有机地结合起来，以其较好的经济效益、较佳的建筑功能、优越的抗震性能得到了广泛使用。

1.异形柱框架―剪力墙结构性能分析

异形柱框架――剪力墙结构为框架――剪力墙结构的特殊形式，其柱截面的肢厚不应小于200mm，肢高不应小于500mm。填充墙要求采用轻质高效的墙体材料，不仅改善了建筑的保温、隔热性能，节约能源消耗，还能减轻结构自重，有利于节约基础建设投资，有利于减少结构的地震作用。异形柱框架―剪力墙结构体系是在异形柱框架结构体系的基础上，布置一定数量的剪力墙，或将剪力墙集中布置于楼层电梯间的周围形成筒体，能够增强结构的抗震性能，异型柱的受力性能比较复杂，异型柱为抗震的薄弱构件；但作为框架――剪力墙结构，本身具有两道抗震防线，剪力墙受力明确，变形能力较好，且剪力墙的纵向刚度大，按等刚度分配的原则，则剪力墙承担较大的地震荷载，设计时，除了满足计算，方案要考虑周全以外，还应满足相应的构造措施，注重延性设计。

2.异形柱框架――剪力墙结构抗震设计的几个重要问题

2.1强调概念设计优化结构方案

异形柱结构在方案阶段的抗震概念设计尤为重要，其首要问题就是选择合理的结构形式和确定可靠的传力途径。在小高层建筑中宜采用异形柱框架――剪力墙结构，剪力墙作为第一道抗震防线，异形柱框架作为第二道防线，增强结构的抗震能力。结构应设计成双向抗侧力体系，结构平面形状宜规则、对称，结构在主轴的两个方向的动力特性宜相近，在楼梯间和电梯间应合理地布置剪力墙或一般框架柱，尽量使结构的质心和刚心重合。框架纵横柱网轴线宜分别对齐拉通以形成完整的框架，柱截面肢厚中心线宜与框架梁中心线及剪力墙中心线对齐，尽量避免由于二者中心线偏移对受力带来的不利影响。

抗震设计时，结构两主轴方向均应布置剪力墙且剪力墙的间距不宜过大，当剪力墙之间的楼板有较大开洞时，间距应适当减小。对异形柱结构中处于受力不利部位的异形柱，例如结构平面柱网轴线斜交处及平面凹进不规则等部位，可采用一般框架柱，以改善结构的整体受力性能。结构体系沿竖向的刚度变化应均匀，避免过大的外挑和内收，造成结构的刚度突变，产生薄弱层塑性变形集中现象。

2.2注重延性设计

a、控制轴压比。

对于框架――剪力墙结构，柱子的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用，且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降，因异形柱结构剪力中心与截面形心不重合，剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝，产生腹剪破坏，导致异形柱脆性明显，延性普遍低于矩形柱，因而对异形柱的轴压比要严格控制。异形柱在不同轴压比时柱端加密区对箍筋最小配箍特征值的要求，以保证异形柱在不利弯矩作用方向角域时也具有足够的延性。《混凝土异形柱结构技术规程》中异形柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值所示，与矩形柱的最小配箍特征值有着较大的差异。

为了保证异形柱结构的延性要求，在抗震设计中，保证柱满足轴压比的要求，就必须满足以下条件：一是应优化柱网布置，合理分配柱的负载范围，一般柱网尺寸取4―6m较优；二是提高混凝土的强度等级，同时有利于提高节点核心区抗剪；三是保证柱有足够大的截面尺寸，在不影响建筑美观的前提下，建议加厚柱肢，也有利于解决肢厚过薄而造成的粘结强度不足及节点核心区钢筋设置的困难；四是控制建筑高度，降低底层异形柱的轴力。箍筋直径越大，加密区间距越小，轴压比越可放宽，这是因为提高配箍率可以增加柱子的延性，也可有效增加异形柱的抗剪承载力。在高轴压比的情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，故设计时一般控制柱子的轴压比。

b、考虑地震作用方向对异形柱正截面承载力的影响。

等肢T形截面有2根对称轴，等肢L形截面有1根对称轴，而不等肢L形截面没有对称轴。由截面的几何特征可知，等肢T形截面柱的00和9O0形心方向轴与等肢L形截面柱的450和1350形心方向轴分别是各自的强轴和弱轴，惯性矩分别为最大和最小值。而截面惯性矩近似反映其刚度的大小，所以与矩形柱结构相比，T形、L形柱在不同的方向上的刚度差异较大。且水平地震作用是按抗侧刚度分配，由于不同方向各个柱之间的刚度相对比例不同，所分配的地震作用也就有比较大的差别。因此，地震作用的方向角对异形柱的双偏压正截面承载力有重要影响。当异形柱结构中混合使用等肢异形柱与不等肢异形柱时，则差异情况更为复杂。但由于6度、7度（0.10g）抗震设计时，异形柱的截面设计一般是由构造配筋控制，所以《混凝土异形柱结构技术规程》4.2.4条第1款规定：“一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担，7度（0.15g）及8度（0.20g）时尚应对与主轴成450方向进行补充验算。”

2.3对轴压比较大的异形柱增设暗柱

带暗柱异形柱与普通异形柱相比，承载力及延性和耗能能力显著提高，因此其抗震能力有较大提高，带暗柱异形柱塑性铰域高度较高，在破坏过程中暗柱有明显的钢筋混凝土核芯束的力学特征。在塑性铰发展过程中，暗柱纵筋也从屈服发展到极限变形状态，充分发挥了其抗力作用。

异形柱中暗柱尺寸一个方向为柱肢厚度，另一方向宜取柱肢厚度为0.5～1.0倍，暗柱纵筋直径宜等于异形柱受力纵筋直径或取用小一号的直径，异形柱全部纵向受力钢筋的配筋率，非抗震设计时不应大于4%；抗震设计时不应大于3%。暗柱箍筋加密区宜与柱端箍筋加密区一致。箍筋直径及间距宜与柱端箍筋直径及间距相同，异形柱（含暗柱）箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值，可按《混凝土异形柱结构技术规程》（JGJ149――2006）中的数值取值，异形柱箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直径可按数值取值。

总之，相对于其他框架一剪力墙结构而言，异形柱框架――剪力墙结构的地震作用增加幅度不太，但其侧移明显降低，故其综合抗震性能还是理想的，只要将上述设计要点控制好了，做到符合相关规范和要求，一定能更好的将异形柱框架一剪力墙结构应用于人们生活中。 [科]

【参考文献】

[1]GB50011―2010建筑抗震设计规范[S].

框架柱范文第2篇

关键：框架结构抗震设计短柱

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：

引言

框架结构的建筑平面布置灵活、适用性强是它的突出优点。在框架结构中，柱作为承重的竖向构件，承担着整个结构的竖向荷载和水平力引起的附加荷载。一旦破坏，危及着整栋建筑的安全。由于柱的受力情况比较复杂，且延性较差，故框架柱的抗震设计尤为重要。

在框架结构中，震害的发生多数是由于其延性和强度不足。大量的实事证明，框架结构的震害一般是：柱的震害重于梁，角柱的震害重于一般柱。这一现象也在汶川地震中得以证实。所以在框架结构抗震设计中，一般遵守强柱弱梁、强剪弱弯、避免节点和锚固的过早破坏，增大构件延性和耗能能力的原则，所谓强柱弱梁，是从柱与梁的相对承载能力来说，柱的承载能力应大于梁的承载能力，使塑性铰尽可能都发生在梁上，也就是要尽可能实现总体屈服机制。

柱的常见破坏形式

弯曲破坏：大量的实验资料和震害实例表明，框架柱的破坏类型有：由于柱子的纵筋配置不足，在弯矩作用下，柱子将会出现弯曲破坏，产生周围的水平裂缝，裂缝一般比较小。

剪切破坏

柱在往复水平地震力作用下，会出现斜裂缝或交叉裂缝，裂缝宽度较大，属于脆性破坏，其原因：一方面柱子抗剪强度不足会造成柱身的剪切破坏，另外一方面，由于使用功能或建筑造型的需要，框架常有错层或不到顶的填充墙。这样使柱子的变形受到约束，导致柱的计算长度变小，从而剪弯比变小，也会导致剪切破坏。

压弯破坏柱子在轴力和弯矩作用下，混凝土压碎剥落，主筋压曲成灯笼状，造成压弯破坏。柱子轴压比过大，主筋配置不足，箍筋过稀等，都会导致压弯破坏。压弯破坏大多出现在梁底与柱顶的交接处。同剪弯破坏一样，压弯破坏也属于脆性破坏，难以修复。值得注意的是，箍筋在施工时，由于端部接口处弯曲角度不足，这样箍筋的端部接口仅仅锚固在混凝土的保护层中，在地震的反复作用下，混凝土保护层脱落，箍筋进开失效，使混凝土柱和纵筋失去约束，从而导致柱子破坏。

柱子抗震设计要点

控制柱子最小截面尺寸和截面高宽比以及梁柱的偏心距

柱截面尺寸过小，会使框架侧移刚度不足；截面高宽比过大，将导致框架结构两个方向侧移刚度相差较大，且不利于柱短边方向的稳定。此外，框架柱中心线与框架梁中心线之间偏心较大，在地震作用下，将导致节点核心区受剪面积不足，并会带来不利的扭转效应，也会给柱造成应力集中的不利影响。

控制轴压比

现代工程设计中，整体框架设计采用了计算机程序辅助设计，首次输入结构平面时，按经验估算柱截面，导荷后经计算机运算，便可得到各个柱在地震作用组合下的内力情况，这时在根据各柱轴力以及规范对柱轴压比的规定，通过手工计算。确定各柱在各层所需要的截面，然后上机调整结构平面中的各层柱截面，就能得到一个比较准确的结果。轴压比是控制柱的轴向压力N与混凝土轴心抗压强度的比值，表示为： n=N/(fc*A)

式中：n为柱所受压力；A为柱截面面积：fc为混凝土轴心抗压强度设计值。

轴压比是影响柱的承载力和延性的另一个重要参数。大量试验表明，随着轴压比的增大。柱的极限抗弯承载力提高。但极限变形能力、耗散地震能量的能力都降低。轴压比对短柱的影响更大；在长柱中，轴压比越大，混凝土受压区高度越大。压弯构件会从大偏压破坏向小偏压破坏过渡，小偏压破坏的延性很小或者没有延性；在短柱中，轴压比增大也会改变柱的破坏形态，会从剪压破坏变成脆性的剪拉破坏，破坏时承载能力突然丧失。轴压比愈大，塑性变形段愈短，承载能力下降愈快。即延性减小．框架柱的抗震设计一般应在大偏心受压破坏范围。以保证有一定的延性。

3．控制剪跨比

剪跨比是判别抗侧力构件抗震性能的重要指标，也是影响钢筋混凝土柱破坏形态的最重要因素。考虑到框架柱中的反弯点大都接近中点，为设计方便，常常用柱的长细比近似表示剪跨比的影响。在高层建筑结构中，柱的剪力比较大，因此在高层建筑结构计算中，无论是

抗震结构，还是非抗震结构，都应作抗剪承载力验算。新抗震规范中规定框架柱的净高与截面高度比宜大于4，所以抗震结构在确定方案和结构布置时，就应尽量避免短柱，特别是在同一层中同时存在长柱和短柱的情况．

4改善短柱抗震性能的措施

4．1短柱的正确判定

工程界许多程技术人员以柱净高H与截面高度h之比H／h≤4来判定短柱，这是一个值得注意的问题。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ=M／Vh≤2的柱才是短柱，而柱净高与截面高度之比H／h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2。亦即不一定是短柱。按H／h≤4来判定的主要依据是：①λ=M／Vh≤2：考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点，取M=O．5vH，则Z=M／Vh=o．5VH／Vh=o．5H／h≤2，由此即得H／h≤4。但是，对于高层建筑，梁、柱线刚度比较小，特别是底部几层，由于受柱底嵌固的影响且梁对柱的约束弯矩较小，反弯点的高度会比柱高的一半高得

多，甚至不出现反弯点，此时不宜按H／h≤4来判定短柱，而应按短柱的力学定义——剪跨比λ=M／Vh≤2来判定才是正确的。

4．2改善短柱的抗震性

当按剪跨比λ判定柱子确定为短柱后，就应当尽量提高短柱的承载力，减小柱的截面尺寸，采取各种有效措施提高短柱的延性．改善短柱的抗震性能。

⑴．使用复合螺旋箍筋。高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限和“强剪弱弯”要求的，柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求。对于短柱。只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求，足能够做到使不发生剪切型破坏的。因此，使用复合螺旋箍筋来提高柱子的抗剪承载力，善对砼的约束作用，能够达到改善短柱抗震性能的目的。

⑵．采用分体柱。由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用柱子首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。

⑶．采用钢管砼柱。钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构料，是套箍砼的一种特殊形式。由于钢管内的砼受到钢管的侧向约束，使得砼处于三向受压状态，从而使砼的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，砼特别是高强砼的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋，其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，这相当于配筋率至少都在4．6％以上，这远远超过抗震规范对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。

结语

建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的过程，从场址的选择到建筑物的结构设计，抗震设计贯穿整个过程。而且建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法，是非常重要的，对于不同的建筑，不同的情况应区别对待，从而寻求最合理设计方法。

参考文献：

建筑抗震设计规范 GB 50011-2010

赵西安 编著 钢筋混凝土高层建筑结构设计 中国建筑工业出版社

框架柱范文第3篇

关键词：异型柱设计方法；框架计算

1 概述

近几年来，我国建筑行业飞速发展，再加上人们生活的不断提升，促使人们对于住宅建筑的使用要求越来越高，尤其是建筑的内部结构，传统的矩形框架柱往往会给家具布置以及室内装修带来一定的影响，这方面的缺陷导致人们的结构需求无法得到充分的满足。而要如何才能偶更加合理的对于建筑内部空间面积进行有效利用，就成为了人们对于住宅结构所提出的新要求。异形柱框架结构体系本身从某种程度上来说，切实有效的满足了以上的要求，因此，该结构形式将成为未来发展的趋势，但是在设计过程中必须要加以注意。

2 异型框架柱的优点

当梁和柱的连接为铰接时称为铰接框架（排架），梁和柱的连接为刚接时称为刚接框架。现浇的钢筋砼框架一般都是刚接结构，习惯上称为框架结构。梁和柱是框架结构的主要受力构件，竖向力由楼板传给梁再传给柱，水平力是由楼板直接传给柱。梁对柱起着约束作用，使柱在竖向力作用下不致失稳，在水平力作用下不致产生较大的侧移。因此在布置框架结构方案时，有两个基本要求：其一，约束性。在框架结构柱的接点处正交方向应有约束，也就是在相互垂直的方向上应有梁与之相连，以保证柱在竖向的稳定性。其二，连续性要求。保证框架柱在竖向的连续性，以及楼板在水平力方向的连续性。

2.1柱本身的平面布置极为灵活，在异形柱结构中的围护墙体，都是使用的非承重轻质个墙体，从某种程序上来说，是允许进行随意穿洞操作的，在有需要的情况下甚至可以拆除重砌。其结构本身所呈现出的限制性较少，能够最大限度的满足业主对于大空间建筑的需求。

2.2异性框架结构所的质量要远比矩形框架结构质量药效，因此其自身所具有的抗震性能也式极强的。相同面积之下的异形柱抗弯性、刚性，要远远大于矩形柱，同时异形结构梁本身的净跨度也较小，在梁本身的线条刚度得到提升之后，结构的整体性也就得到了较大的强化，如此以来，也就促使结构本身的抗震性能随着抗侧刚度的提升而得到强化。

2.3在异形框架柱之中的配筋，可以依据要求的不同来进行湿度的降低，这主要是由于大量的试验数据证明了，箍筋本身的抗剪强度在框架结构之中实际上并没有切实有效的起到作用，板箍筋自身的最大应力作用在结构的核心区域仅仅只是为箍筋的屈服强度提到了提升35%作用的作用。异形柱结构则可以完全依据需求的不同，来选择不同的建筑材料填充到其中，如此以来，便能够促使的资中最大限度的降低，减少各个方面所产生的造价费用。如果说业主还有所需要，那么还能够针对墙体的厚度进行削减，从而提升建筑物所能够的免检，促使经济效益得到极大的提升。

2.4异型柱框架的使用能在建筑结构设计中，有效地解决房屋超高、超层问题。比如结构规范中规定，处于7度区的砌体结构不能达到35m的高度，可当我们使用了异型柱结构以后，在7度抗震设防区房屋最大高度是可以达到这个高度的。

2.5隔声、隔热效果优于砌体结构，改善了建筑物的物理特性。

3 异型柱框架的结构设计

3.1结构的布置

异形框架结构在进行布置的过程中，其异形柱的所设置的隔墙交叉点，必须要充分的满足要求。不仅仅要对结构的合理布置进行考虑，还必须要最大限度的确保柱子所分布的均匀性，并且保证良好的改造余地。同时，对于跨度也应当要合理的进行调整，不要在客厅以及主卧室之中进行梁设置。如果在某些特殊情况下，客厅和阳台卧室需要进行梁设置，那么可以采取在板内进行暗梁的方式。同时在有阳台的卧室、客厅之中，可以直接向阳台的两侧进行异形柱的翼柱外伸设置。如果说建筑结构的单元强和建筑的刘体检不是出在一个共同的轴线位置之上，那么在对于拒不应力进行解决的过程中，就需要对T、L、Z型柱进行的设置。在一个结构单元之中，要的进行矩形柱设置，只要能够设置都要进行设置。如果说在建筑之上有部分柱子需要进行错位，那么为了避免过多柱体的错位变换而出现薄弱环节的可能性，就需要保证变截面位置能够形成极大的应力集中性，不采取下手上扩的形式来进行，仅仅知识在上层进行收应力处理。为了加强刚度可以把电梯和四周连接成筒，对平面刚度的对称也要注意。刚度分布如果不均匀，在结构计算的时候要考虑因扭转耦联造成的影响。

3.2设计方法

现在异型柱结构设计方面国家还没有统一的规范，只有天津和广东两个省对其有一定的施工标准可以供设计人员进行参考。在设计过程中不能简单的把异型柱当作矩形柱的计算方法来计算，因为矩形柱和异型柱的截面形式差异性很大。现阶段国内异型柱截面计算和设计软件有天津大学的钢筋硷异型柱结构配筋计算程序 CRSC、，广东省建院的 SS、SSW 程序和建研院的 TAT、SATWE 程序。在设计的时候考虑到上述仅仅是地方的标准，则还需考虑一下部分：对柱的净高与柱截面长边尺寸之比小于4的异形柱，应沿柱高全高加密箍筋，以减小地震作用下柱剪切脆性破坏的危险性和改善柱的变形性能；位于l形柱角处的纵向受力钢筋为双向共用；因荷载方向角的任意性，在异形柱内折角处也应设置相同直径的受力筋；按肢长与肢宽之比定义异形柱或短肢墙很大程度是为了学术上的便利。但用TAT程序进行结构整体计算时，按异形柱模式可能导致结构刚度下降，应适当增加抗地震力；施工过程中对异形柱及其节点区应加以重视，采用骨料粒径较小的混凝土进行浇筑，以确保施工质量

3.3框架的计算

异型框架比较特殊，在截面对称轴收到作用力时，其挠曲应力在弹性分析时比较小，这时候就相当于承受水平力的偏压构件，还可以按混凝土设计规范和平面假定分析计算。如果框架柱水平作用力较小的时候，仍可以按偏压柱分析计算，此时误差很小。异型柱可以通过面积和刚度相等的原则换算成矩形柱进行整体的分析和计算。水平力作用不是在主轴方向，水平作用力如果很大，那么挠曲应力就不能忽略，就需要对其进行有限元分析，来计算出配筋、内力的位置和大小。对内力和配筋计算时，选择的软件要能计算异型柱。

4 结语

综上所述，在人们生活水平不断提升的情况下，对于住宅环境的要求在不断提升，传统的普通住宅结构形式已经无法充分的满足人们需求，这也就直接促使异形框架柱开始作为一种未来结构体系的新趋势被应用到建筑工程中。但必须要加以重视的是，结构设计人员本身应当要充分的对于异形柱特性加一张我，充分的了解到设计期间的要点，最大限度的保证结构本身的经济性、合理性，持续不断地完善异型柱框架结构设计工作。■

参考文献

[1]李鑫 异型柱康佳结构设计探讨[J] 科技致富向导 2010（19）

[2]赵岩松异型柱框架在多层住宅设计中的应用[J]中国高新技术企业 2009（10）

框架柱范文第4篇

关键词: 异形柱框架结构结构设计

1引言

空间异形柱框架由L、T、+字形等多种性能差别很大的异形截面柱组成，这些不同类型截面的柱组合后产生特有的结构性能。随着我国住宅产业的迅速发展以及人们对住宅建筑使用要求的不断提高，普通的矩形框架柱会给室内装饰和家具布置带来极大的不便。如何合理地利用建筑物的有效面积，这对住宅结构设计提出了一项新的要求。异型柱框架结构体系在一定程度上满足了上述要求，它博采了框架及剪力墙结构体系的优点，它将是今后住宅结构体系的发展方向之一。

2异型柱框架结体系主要技术优点

柱肢厚通常采用180-200mm，肢厚基本与填充墙等厚，框架梁宽也同墙厚，室内不凸出梁柱，便于使用又美观，同时还增加了房间的使用面积，比相同形式的砖混结构可增加约8％-10％的使用面积；围护墙通常是非承重的轻质隔墙，原则上允许任意穿墙打洞，甚至拆除重砌，这使得房间布置更加灵活，能更好地实现建筑功能的要求；虽然增加了施工难度，但因扩大了使用面积。加之自重较轻，减少了基础费用，综合考虑总体经济效益较好。

3异形柱结构设计的一般规定

3．1结构布置

与一般钢筋混凝土框架结构相比，异形柱框架结构在结构布置时应注意以下原则：

(1)结构平面宜尽量对称。使平面和刚度均匀，2个主轴方向应协调布置，避免扭转带来的不利影响；如果有明显的不对称，应考虑扭转对结构受力的不利影响。

(2)异形框架宜双向设置，框架柱应对齐，框架梁应拉通，避免纵横框架粱相互支撑，使结构形成空间受力并具有足够的承载能力、刚度和稳定性，同时具有良好的整体性和较好的抗震性能。

(3)竖向布置应力求体型规则、均匀，避免过大的外挑和内收，防止楼层刚度沿竖向的突变，尽量避免错层。

3．2适用高度、高宽比及长细比限制

异形柱框架在7度抗震设防烈度区，要求房屋高度≤35m，层数＜12，建筑物的高宽比不宜大于5；8度区房屋高度不大于25m，建筑物的高宽比不宜大于4。另外，柱净高与截面长边之比，即长细比宜大于4小于8。长细比小于4，(即短柱)，容易发生脆性剪切破坏；长细比大于8，易引起失稳破坏。

3．3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。

4异形柱的结构计算方法

目前，异形柱的结构设计还没有统一的国家规范，仅有两部地方性法规，即广东省和安徽省的标准就可供参考。异形柱不宜套用普通柱的配筋公式，也不宜直接用剪力墙的配筋公式，一般来说，有以下几种计算方法。

4．1直接计算法

根据国内外的部分试验结果，进行统计分析。拟合成经验公式。按T型截面分别计算出纵向力作用，x轴及y轴，考虑相应的初始偏心距增大系数后，按仅考虑曲肘边纵向受力钢筋计算的偏心受压构件所能承载的纵向力Nx和Ny，然后以初始偏心距与截面边长的比值为参数进行修正。

4．2等代矩形柱计算法

(1)将异形柱截面折算成惯性矩相等的矩形截面且将等代矩形柱的形心置于异形柱两肢杆轴线的交点上。

(2)将其输入空间分析程序(如TBSA)进行位移和内力计算，可简化工作量。

(3)以上电算输出的是作用在等代矩形杆形心处的组合内力，需将其回归到各个单肢截面的形心处。这样每个单肢就可按其各自的组合内力进行正、斜截面的配筋计算。

这种用面积等效换算作抗压抗剪分析的方法在工程中应用较多，但用这种方法计算时应明确的是：按矩形柱计算时得出的内力要转换到异形柱上断面形心的位置。然后按异形柱计算配筋‘按矩形柱得出的轴压比应乘以矩形柱断面面积与异形柱断面面积之比值才是异形柱的轴压比。

4．3先配筋再复核法

对于有经验的设计人员，在参考一些相关算例的前提下，可以先对异形柱配筋再复核截面就显得更为简便，截面复核时可分。x轴和y轴均按T型截面分别复核。不论是哪种计算方法，都可以参与GB(50010-2002)混凝土结构设计规范有关偏心受压构件的内容来进行计算。

5异形柱框架结构的计算要点

5．1剪跨比的限制

剪跨比是反映柱截面所受弯矩与剪力相对大小的一个参数，是影响框架柱破坏形态的最重要的因素。控制剪跨比即控制柱净高与柱截面肢长之比。由于异形柱的抗剪性能差，选择异形柱截面时，为避免出现短柱。

5．2轴压比的限制

它是影响柱破坏形态和变形能力的另一个重要因素。有关研究结果表明：轴压比对异形柱的影响远远超过对普通矩形柱的影响，为保证异形柱的延性，必须严格控制轴压比，柱应具有足够大的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，并应满足抗震要求，同时避免长细比小于4的短柱。由于异形柱的截面积比具有相同抗弯刚度的矩形柱小，因此用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱。

5．3主筋配筋率及配箍率的调整

轴压比控制值的调整，使计算得出的矩形柱配筋值一般均较小，用于异形柱截面配筋时比值应予以放大。考虑到异形柱自身的受力特点，把柱纵向钢筋的最小总配筋率限值提高0.1％。另外由于异形柱较普通柱易于开裂的特点，设计时以普通框架柱的构造体积配箍率0.8％-1.2％为依据，异形柱的配箍率取其上限，并且配箍形式选用矩形复合箍筋。

5．4抗震调整系数的选取

考虑地震作用组合的异形柱，其截面承载力应除以承载力抗震调整系数。对于正截面承载能力，取0.8；对于斜截面承载力0.85。

6异形柱结构提高延性、防止粘结破坏的措施

由于异形柱的肢厚都很小，往往同框架梁的宽度一样宽，所以，它对梁纵筋的锚固能力比普通矩形柱差。因此，异形柱结构框架梁贯通中柱的纵向钢筋直径要求不应大干该纵筋方向柱肢高的1/30，而普通矩形柱框架的要求仅为1/20。从避免出现短柱的角度来说，异形柱的肢高短一些为好。但是，从框架节点对受力纵筋的锚固粘结来说，又要求肢高稍长一点为好。所以，兼顾两个方面的原因，实际采用的柱肢高一般在500～700mm之间，既可以解决梁纵筋直径可在16～22mm(柱肢高的1/30)之间选用的构造要求，又可解决避免出现短柱的要求。

7结束语

框架柱范文第5篇

关键词：钢结构异型框架柱高层住宅

结构设计的基本任务是在结构的可靠度和经济之间选择一种合理的平衡，力求以最低的代价，使建造的结构在规定的条件和使用期内，能够满足预定的安全性，适用性和耐久性等功能要求，这就要求设计人员在安全和经济综合考虑，合理的结构体系之关重要，目前的主要的是混凝土结构和钢结构，由于混凝土结构很多缺点，和科技的进步和环保意识的提高，钢结构得到了很大的发展。

钢结构作为建筑体系的优势在于，钢结构有利于工业化和产业化的生产，钢结构是绿色建筑，节能建筑，钢结构提高了空间的利用率，钢结构建筑的重量轻，体量小，而且本身有良好的延性，因此钢结构的抗震性能非常好，钢结构的施工周期短，提高了资金投资的效益和施工现场文明。

所谓异型柱框架体系是指全部或部分采用L字型，+字型，Z字型及一字型等非矩形截面柱与矩形或T型截面组成的梁柱结构体系。

1异型框架的结构应用

1．1异型柱的框架主要优点

1）柱的平面布置很灵活，异型柱结构的围护墙都是非承重的轻质隔墙，受建筑的限制较少，可以满足业主对大开间建筑的需求。

2）异型柱框架与矩形框架相比，抗震性能有明显的提高，质量减轻是其抗震提高的主要原因，此外，抗侧刚度对抗震性能的提高也有一定的影响。

3）钢结构异型柱框架避免了混凝土的阴角和阳角部位存在应力集中现象和地震时的破坏严重。

1．2异型柱的框架的结构布置

随着生活水平的提高，人们对住房的要求越来越高，由于异型柱框架具有室内无柱楞，不妨碍家具的摆设，可增加使用面积4%—8%，可选择填充墙的墙体材料等优点。

1．3异型柱的构造措施

异型柱框架的构造应满足现行国家结构设计，施工规范的基本要求。考虑到异型柱的特点，应采取下面的构造措施，在结构体系上，应从严把握概念设计的原则要求，力求结构平面规整，结构刚度均匀，构件传力直接,明确，最好不做错层结构，柱的轴压比应满足一定的要求，并应当适当修改。

异型柱框架的构造，T型柱的可以采用一个工字钢和T型钢焊接成，根据具体的墙体的厚度，采用适当的填充材料，使柱体和墙体形成有机的整体，在美观的同时不会出现应力的集中的现象。，

2异形柱的计算方法

2．1刚度等效原则

对于多高曾框架来说，对结构内力分析影响最大的是柱子的形心主轴惯性矩，而截面面积和抗扭矩影响很小，因此只要保证异形柱形心主轴惯性矩正确进入电算程序中局部坐标系下的单元刚度矩阵，就能较准确的计算出异形柱框架的内力和变形，为了使现有的高层钢结构分析软件在计算异形柱框架能够反应这一要求，应该按照等效刚度的原则。

2．2采用中国建科院刚结构软件STS和SATWE-8程序直接对异形柱进行计算。

3各种异形柱的比较

由于应用的结构具体的位置不同，各种异形柱的所受外力有很大的区别，各异形柱的承受的极限形式又不相同，对于比较各异形柱的经济性相对比较困难，在实际应用中只有根据工程的特点来具体选择，本文只简单比较各异形柱的力学性能，应离集中部位对不同作用方向的不同柱有很大的不同，L形的柱截面的绝对最大剪应力的位置稍微偏离截面突变处，对于T形柱截面，当外力作用在对称方向时，最大剪应力的位置稍微偏离截面突变处，而外力作用在非对称方向时，最大的剪应力仍在截面突变处，+字柱面的最大剪应力总在截面突变处。

4异形柱设计的存在问题

异形钢柱是在一般是在工字形截面上增加一个T形截面，相应增加了弱轴方向的截面特性，特别是将钢梁与钢柱弱轴的刚性连接节点转化为与柱翼缘连接，优于常见设计中工字钢柱在弱轴方向设外伸连接板的刚性连接，加强了工字钢柱的弱轴稳定，对结构安全有有利影响，但是在异形柱在结构分析中还存在问题，要解决的问题有：1）弱轴上增加T型构件后，截面特性的确定，2）异型钢柱局部稳定性计算，3）梁柱节点与钢柱形心轴偏离时整体受力分析（普通杆系计算软件你能解决），理想的计算模型应该采用有限元整体建模进行内力分析，可以解决上述的问题，但是建模的工作量太大。

异形柱的设计中面临的另一问题，就是异形柱框架在地震作用下破坏严重，异形柱框架在设计中存在很多的问题：1）异形柱框架结构不对称时，扭转对其受力的影响2）异形柱框架结构在地震作用下的弹塑性分析3）异形柱框架结构在截面设计方面的软件的开发。异形柱在地震的破坏的主要原因可归纳为：1）异形柱框架结构的设计方法不完善，2）异形截面柱的强度有别别于普通的规则柱，3）异形截面柱的破坏形态不同于规则的钢结构柱。

5．异形柱框架的发展

我国自1949年后，钢结构就在大跨重型工业厂房，大型公共建筑和高耸结构中就得到了应用，尤其在近20年来，钢结构更加应用于土木工程中，随着我国科研和设计人员的不断探索和研究，出现了新的结构类型，异形框架柱就是其中的一种。在科技的进步和人民生活水平的提高，钢结构被应用于高层住宅中，得到了较好的效果。由于钢结构本身的一些特点，将会越来越多的运用到高层住宅中去，由于住宅的特殊要求和审美观念的要求，我们相信异形框架柱将在高层钢结构住宅中担当重要的结构体系，异形柱也将的到更高的认识和研究。为了更好的应用该结构体系，我们认为应该做到以下几点：1）通过回访，及时总结已建成的运用该结构体系的住宅经验2）加快相关技术标准，规范，规程的制定和修改，使与钢结构异形柱有关的所有部门和人员工作起来有据可依，3）重视有关钢结构住宅的技术人员的教育和培训，提高专业队伍的素质。

6．结束语

钢结构住宅是今后发展的一个方向，随着科技的进步，审美观念改变必然使的钢结构住宅建筑不断的去扩展自身的表达语汇而寻求发展。我们提倡的是抛弃风格，从结构的理性主义出发，从现代和传统的建筑结构中吸取精华，创造出技术和艺术有机融合的钢结构住宅的精品建筑。我们要分清楚，钢结构异形柱框架是建筑中承重体系和服务部分，它不是建筑使用中的主要部分，钢结构住宅的设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则，然后才是发挥钢结构的优势。

参考文献

1．陈志勇.异型柱框架结构在高层建筑中的应用和计算.广东水利水电.2004.10

2.夏志斌.钢结构设计原理.北京：中国建筑工业出版社.1994

框架柱范文第6篇

关键词：异形柱平面布置结构设计

随着生活水平的提高，人们对住房的要求越来越高，普通的矩形框架柱会给室内装饰和家具布置带来极大的不便。如何合理地利用建筑物的有效面积，这对住宅结构设计提出了一项新的要求。异型柱框架结构柱的平面布置很灵活，围护墙都是非承重的轻质隔墙，受建筑的限制较少，可以满足业主对大开间建筑的需求。适中的刚度和较轻的自重，对减小地震作用很有利，是一种经济合理的抗震住宅结构体系。

一、异形柱框架结构设计特点

（1）由于柱截面为异形，在双向压弯作用下，随着荷载角的变化，其受压区的形状也随之变化。在某些荷载角情况下，会使柱截面的受压区高度较大而表现出很大的脆性。因此异形柱的延性比矩形柱差，在设计中应严格控制异形柱的轴压比，并应尽量避免出现短柱；

（二）异形柱在单调荷载特别在低周反复荷载作用下粘结破坏较矩形柱严重。对柱的剪跨比不应小于1.5的要求，是为了避免出现极短柱，减小地震作用下发生脆性粘结破坏的危险性，为了设计方便，当反弯点位于层高范围内时，柱的净高与柱肢截面高度之比不宜小于4，抗震设计时不应小于3。

（三）影响框架柱和剪力墙肢破坏形态的主要因素有：轴压比，剪跨比、配筋率及构造处理。异形柱作为压剪构件，其破坏形态有：弯曲破坏，小偏压破坏，粘接破坏，高压剪破坏以及剪压破坏，剪拉破坏和斜压破坏。和其破坏形态相关的主要因素是：轴压比、柱净高与截面肢长之比（即剪跨比）、纵筋配筋率等。通过必要的构造措施可以防止粘结、剪拉及斜压等脆性破坏，提高柱肢的小偏压及剪压破坏的延性。

（四）异形柱的柱肢截面较薄，框架梁应沿平行于柱肢的方向插入柱肢。若沿垂直方向插入柱肢，则梁纵向钢筋的水平锚固长度难以满足规范要求。

（五）框架梁的截面宽度可与柱肢厚度相同或大于柱肢厚度。若二者相同，梁的纵筋应在柱筋的内侧穿过，并采取一定的构造措施；若梁宽大于柱肢厚度，梁的外侧纵筋可在柱筋的外侧穿过。

二、结构平面布置

异型柱框架结构的平面布置，除应遵守一般框架结构的构造措施、相关规定、设计要求外，还应考虑自身的特点，注意以下几点：

（一）平面布置宜尽量对称，两个主轴方向要协调，使合力中心尽可能和刚度中心重合，减少偏心距，尽量减少因扭转产生的不利影响；

（二）异形框架宜双向设置，框架柱应对齐，框架梁应拉通，避免纵横框架梁相互支撑，使结构形成空间受力并具有足够的承载能力、刚度和稳定性，同时具有良好的整体性和较好的抗震性能。

（三）竖向布置应力求体型规则、均匀，避免过大的外挑和内收，防止楼层刚度沿竖向的突变，尽量避免错层。

总之，异型柱设计的目的主要是合理解决小面积房屋的使用问题，应重点布置在房屋中影响房间使用的墙角部位，其它部位从受力合理和施工方便两个方面考虑宜采用矩形截面柱。这样兼顾了使用和经济两个方面，充分发挥了异型柱使用和受力的特点创造出每平方米建筑面积用钢量较低的好指标。

三、异形柱结构设计时应注意的问题

异形柱的受力情况复杂，结构延性相对较差，单纯依靠目前的程序计算配筋尚难满足结构抗震的延性要求，因此必须加强构造措施，从概念出发，保证结构具有足够的安全度。

（一）轴压比控制

异形柱的延性比通俗矩形柱要差。轴压比、高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异形柱破损形态及延性的两个主要原因。异形柱因为多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状况下，各肢发生翘曲正应力和剪应力。因为剪应力，使柱肢混凝土先于通俗矩形柱呈现裂痕，即发生腹剪裂痕，导致异形柱脆性较差，使异形柱的变形能力比通俗矩形柱降低。为了保证异形柱的延性，必需严格节制轴压比，同时避免高长比小于4（短柱）。可以通过控制柱距、采用轻质墙体、优化结构平面布置改善。柱肢端承受梁传来的集中荷载，局部压应力大，可设置暗柱。

（二）配筋构造

在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因此在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋，箍筋同柱，这样可限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪，也可约束砼变形，增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下，箍筋直径大，其延性指标好，因而箍筋可用Ф8、Ф10，其间距可比普通柱箍筋间距小。

（三）梁柱节点设计

梁柱节点是异形柱结构的薄弱部位。由于节点的作用是将本层和上层荷载通过核心区传至下层柱中，其作用力为与节点相连的梁端和柱端弯矩、轴力、剪力、扭矩，受力非常复杂。异形柱框架节点由于异形柱截面的特点，正交方向梁截面的宽度与柱接触面积较小且偏置，对节点核心区砼难以达到约束。由于异形柱容易在节点核心区产生阻压应力，使砼压坏，因此必须对异形柱框架节点核心区进行受剪承截力计算，无论是非地震区或地震区（包括高、低抗震区)均应计算，这是异形柱结构设计必须执行的强制性条文。异形柱截面形式的不同，其节点受剪承载力也差别较大。十形截面柱的翼缘布置在节点截面中间受力最大的部位，翼缘的作用得以充分发挥，节点受剪承载力与同截面面积的矩形柱相差不大，T形截面次之，L形相差最大，受剪承载力下降最大。要想控制节点受剪承截力，首先应限制节点核心区截面，避免截面太小承受过大的斜压力，导致核心区砼首先被破坏。其次是控制节点核心区配箍面积，保证节点受剪承载力，改善节点的抗震性能。

（四）异形柱框架结构在SATWE中的设计与应用

SATWE软件能够有效地分析混凝土异形柱的结构并进行截面配筋设计。在梁的刚度、荷载、及截面配筋计算时，要充分考虑异形柱框架结构的特殊性。由于混凝土异形柱的柱肢较长，梁、柱在节点处的重叠部分较大，合理的力学模型简化应将重叠部分作为刚域，自重计算时不应重复计算重叠部分的混凝土重量，SATWE软件中对梁考虑了这样的力学模型简化：梁的计算按扣除刚域后的梁长计算：梁上的外荷载按梁两端节点间长度计算；截面设计按扣除刚域后的梁长计算。梁端刚域的计算原则如下：即梁两端与柱的重叠部分长分别为Di和Dj，梁长为L（即两端节点的间距），梁高为H，则梁两端的刚域的长度分别为Dbi＝Ma×（0，Di H/4）； Dbj＝Ma×（0，Dj―H/4）；扣除刚域后的梁长为：LO＝L－（Dbi＋Dbj）

四、结语

总之，异型柱框架结构的平面布置比普通矩形柱框架灵活，可以较好满足建筑功能的要求，具有良好的发展前景，结构设计人员在设计中应了解异形柱结构的受力特点及其破坏机理，选用合理的结构形式，正确掌握计算机分析方法和截面配筋，从概念设计到结构计算以及构造措施等多方面确保工程结构安全可靠，经济合理。

参考文献：

1. 刘文彤：《异形柱结构体系的发展与应用》，《江苏建筑》，2008年第1期。

2. 王军芳、王民、詹凤程：《水平荷载作用下异形柱框架结构内力计算》，《四川建筑科学研究》，2007年第6期。

3. 曹万林、徐金荣等：《钢筋混凝土异形柱框架结构抗震设计的若干措施》，《世界地震工程》，2002年第1期。

框架柱范文第7篇

关键字：异形柱；异形柱框架结构；设计

Abstract: With people’s higher and higher demand to the residential plane and space, the original ordinary frame structure with the strict limitation and division by the revealed beam can not satisfy people’s requirements on residential space. Thus, after absorbing the advantages of the frame structure, there gradually developed the structure style baseo on the modern resisdential concept, namely special-shaped columns frame structure form. This paper introduces the structure characteristics of special-shaped columns, discusses the plane layout and introduces how to make the calculation analysis and reinforcement drawings.

Key word: special-shaped columns; frame structure of special-shaped column; design

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

近年来，随着我国经济的飞速发展，房地产行业也蓬勃发展起来，人们的住宅面积越来越多，自然而然对住宅的平面和空间要求也越来越高，已经不满足原有露梁露住的住宅环境，所以异形柱结构这种体系就应运而生了。混凝土异形柱结构是以T形、L形、十字形的异性截面柱代替一般框架柱作为竖向支承构建而构成的结构，以避免框架柱在室内凸出，少占建筑空间，改善建筑观赡，为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性；同时结构墙体改革，采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料作为框架填充墙及内隔墙，代替传统的烧结普通砖墙，以贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、保护环境的政策。

一、异形柱的结构特点

（一）由于异形柱采用T形、L形、十字形等截面形式，所以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差异。异形柱由于多肢的存在，其剪切中心与截面形心往往是不重合的，且在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，即产生腹剪裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显。

（二）特别是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。由国内外大量的试验资料和理论分析表明，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、轴压比、柱净高与截面肢长比（剪跨比），配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。

二、异形柱的结构平面布置

（一）在异形柱结构的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀；结构平面布置应减小扭转效应的不利影响，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移分别不宜大于该楼层两端相应平均值的1.2倍，不应大于该楼层两端相应平均值的1.4倍；结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.85；异形柱框架结构和异形柱框架-剪力墙结构均应设计成双向抗侧力结构体系。异形柱结构的框架纵横柱网轴线宜对齐拉通；异形柱肢截面厚度中线与梁及剪力墙中线宜对齐重合；异形柱结构不应用于单跨框架结构。

（二）柱布置时，宜规整对齐，并按“密柱小梁”的布置原则，平面节点（轴向交叉点）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6.0mX6.0m），柱应双向拉结，以形成双向刚接框架。

（三）对于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积不应小于2/3.

（四）在结构平面布置时，有时因为建筑布局的功能和美观，只能设置“一”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”形柱的宽度不应小于300。

三、异形柱结构体系的计算

（一）2009版本的SATWE已经能够有效的计算带有混凝土异形柱的结构，SATWE在梁的刚度、荷载和截面配筋计算时，充分考虑了异形柱框架结构的特殊性。由于混凝土异形柱的柱肢较长，梁、柱在节点处的重叠部分较大，合理的力学模型简化应将重叠部分作为刚域，自重计算时不应重复计算重叠部分的混凝土重量，SATWE软件中对梁考虑了这样的力学模型简化：

1．梁的计算按扣除刚域后的梁长计算；

2．梁上的外荷载按梁两端节点间长度计算；

3．截面设计按扣除刚域后的梁长计算；

4．梁端刚域的计算原则如下：

记梁端与柱的重叠部分长分别为Di和Dj，梁长为L（即两端节点间的距离），梁高为H，则梁两端的刚域长度分别为：

Dbi=Max（0，Di-H/4）

Dbj=Max（0，Dj-H/4）

扣除刚域后的梁长为：L0=L-（Dbi+Dbj）

（二）异形柱的配筋计算原则应按“双偏压计算”，这样其配筋计算会更准确。“单偏压计算”是将主形心内力作用效应分解到各个柱肢上再进行单偏对称配筋计算，而“双偏压计算”是将主形心内力作用效应按异形柱的全截面进行配筋，因而有角筋共用。

（三）抗侧力结构正交布置时，应允许在结构两个主轴分别考虑水平地震作用；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用；质量与刚度明显不对称、不均匀的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响，其他情况应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转效应。

四、异形柱结构的配筋及绘图

（一）在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋，箍筋同柱，这样可限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪，也可约束砼变形，增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下，箍筋直径大，其延性指标好，因而箍筋且用Ф8、Ф10，其间距可比普通柱箍筋间距小。

（二）施工图画法

1．全楼柱钢筋归并；

2．平面柱大样画法画异形柱施工图，应注意箍筋加密与普通柱相同；柱分布筋之间设拉筋，其直径同箍筋，间距是箍筋的2倍；横向肢、竖向肢分别按计算配置一个矩形箍筋，并分别满足X、Y向计算箍筋面积的要求；c竖向筋要满足最小间距要求，采用对称配筋，一排排不下，程序自动放两排；按固定钢筋（L形角部的角筋双向共用）和分布筋（竖向架立筋@≤200）的构造要求分别配制固定钢筋和分布筋。d在核心区箍筋相交处，若无主筋时，应设竖向架立筋如T形柱内侧，架立筋为构造筋，隐含直径D=14mm。

五、结束语

总而言之，异型柱框架结构的平面布置比普通矩形柱框架灵活，可以较好满足建筑功能的要求，具有良好的发展前景，结构设计人员应充分了解异型柱的受力特点，正确把握设计要点，确保工程结构安全可靠，经济合理。

参考文献

[1]《混凝土异形柱结构技术规程》（JGJ149-2006）

[2]杨润兰 孙彩霞.《异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题》，河北建筑工程学院学报2005年3月

[3]赵长武 戴琦.《异形柱结构受力特点与设计》，辽宁建材2006年第4期

[4]喻云龙《异形柱框架结构设计方法分析与参数控制》，煤矿现代化2007年第1期

框架柱范文第8篇

关键词：异型柱;框架结构;设计方法

引言

随着人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高，普通框架结构的露梁露柱对建筑平面与空间的分隔已越来越不能被房屋使用者所接受, ，因为它直接影响到室内家具的布置及空间的使用。建筑师要求结构工程师配合解决这个问题，因而在框架结构中以异形截面柱代替矩形柱。异型柱框架结构体系在一定程度上满足了上述要求，它博采了框架及剪力墙结构体系的优点，它将是今后住宅结构体系的发展方向之一。

1 异形柱及异形柱结构的定义

《混凝土异形柱结构技术规程》（GJ149-2006）2.1.1对异形柱的定义是：截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比（肢柱截面高度与厚度的比值）不大于4的柱。

所谓异形柱框轻结构即是由异形（T型、L型、十字型）柱组成框架，由轻质填充墙所形成的结构。根据建筑布置及结构受力的需要，异形柱结构中的框架柱，可全部采用异形柱，也可部分采用一般框架柱。《规程》中目前仅列入T型、L型、十字型三种截面形式的异形柱，因此对此三种截面形式在实际工程中应用较多，积累的实验研究、理论研究及工程实际经验较多。而对其他形状截面的柱，由于目前缺乏充分的研究成果而未列入，为适应异形柱结构发展的需要，有待今后进一步研究充实。

2 异型柱框架结构设计中的有关问题

2.1 结构平面布置

异型柱框架结构的平面布置，除应遵守一般框架结构的构造措施、相关规定、设计要求外，还应考虑自身的特点，注意以下几点：

（1）异形柱结构宜采用规则的设计方案，异形柱结构的一个独立单元内，结构的平面形状宜简单、规则、对称、减小偏心，刚度和承载力分布宜均匀；

（2）建筑的立面和竖向剖面宜规则、均匀，避免过大的外挑和内收，防止楼层刚度沿竖向的突变，尽量避免错层；

（3）结构的侧向刚度沿竖向宜均匀变化，避免抗测力结构的侧向刚度和承载力竖向的突变，竖向结构构件的截面尺寸和材料强度不宜在同一层变化。

2.2 设计方法

异型柱和矩形柱的截面形式差异很大，不能简单把矩形柱的计算方法应用到异型柱中，异形柱结构的分析模型应符合结构的实际受力状况，内力和唯一分析应采用空间分析模型，可选择空间杆系模型、空间杆-薄壁杆系模型、空间杆-墙板元模型或其他组合有限元模型。在设计中应注意以下几个问题

（1）用TAT程序进行结构整体计算时，按异形柱模式可能导致结构刚度下降，应适当增加抗地震力；

（2）在一般的矩形柱的多层框架结构中侧移多不起控制作用，而对于异形柱框架结构，由于侧向刚度较小，有时侧移会超过规范允许值；

（3）剪跨比不大与2的柱及因设置填充墙等形成的对柱的净高与柱截面长边尺寸之比小于4的异形柱，应沿柱高全高加密箍筋，以减小地震作用下柱剪切脆性破坏的危险性和改善柱的变形性能；

（4）异形柱结构的地震作用计算，一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担，7度（0.15g）及8度，（0.20g）时尚应对与主轴成方向进行补充验算；

（5）位于L形柱角处的纵向受力钢筋为双向共用；

（6）为安全起见，对抗震等级三级及三级以上的结构，应对节点进行计算，以保证节点区的可靠性；

2.3 构造设计

（1）柱壁厚度和砼标号的选择 异形柱截面的肢厚不应小于200mm，肢高不应小于500mm；混凝土强度等级C25～C50;异形柱的剪跨比宜大于2，抗震设计时不应小于1.5。

（2）纵向钢筋和箍筋 因异形柱肢厚薄，为节点施工方便，纵向受力钢筋每边不宜过多，宜用2根，且应选取较大直径钢筋以减少根数。

规范要求异形柱纵筋间距不大于350mm,因此肢宽较大时应设置构造钢筋，直径可Ф12、Ф14，不必选用更粗的钢筋。

（3）轴压比限值 由于异形柱结构的抗震性能不及矩形柱结构，因此，异形柱的轴压比限值比矩形柱更加严格。在程序试算后，应初步确定出各柱的轴压比具体限值，并在配筋简图中仔细查看各层柱的计算轴压比是否有超限的。因为此时异形柱的实配纵筋和箍筋还是未知的，PKPM程序无法判断每个柱的轴压比具体限值，只有在轴压比超过矩形柱结构的轴压比限值时，程序才会报告轴压比超限。因此，异形柱的轴压比超限，必须逐一手工核算。

3 异形柱结构构造的设计心得

（1）《异规》第6.1.3条规定，异形柱结构框架梁截面高度抗震设计时不应小于400mm。梁截面高度太小会使柱纵向钢筋在节点核心区内锚固长度不足，容易引起锚固失效，损坏节点的受力性能，特别是地震作用下的抗震性能，为避免上述现象出现，规定梁的高度、即节点高度不能太小。异形柱结构框架节点钢筋粘结条件可能不如普通框架节点钢筋粘结条件，故务必遵守此条规定。

（2）《异规》第6.1.4条规定，异形柱截面的肢厚不应小于

200mm，肢高不应小于500mm。根据近年异性柱结构的工程实践，肢厚小于200mm时，会造成梁柱节点核心区的钢筋设置困难及钢筋与混凝土的粘结锚固强度不足，故限制肢厚不应小于200mm，以保证结构的安全及施工的方便。而限制肢高一方面为了满足伸入柱内的梁纵向钢筋锚固长度，另一方面是考虑柱双向正截面承载力要求和双向受剪性能的要求。

（3）《异规》第6.3.5.1条规定，抗震设计时，对二、三级抗震等级，贯穿中柱的梁纵向钢筋直径不宜大于该方向肢柱截面高度hc的1/30，当混凝土的强度等级为C40及以上时可取1/25，且纵向钢筋直径不应大干25mm。矩形柱框架的框架梁纵向钢筋伸入节点后，其相对保护层一般能满足，而异形柱的c/d大部分仅为2.0左右，根据变形钢筋粘结锚固强度公式分析对比可知，后者的粘结能力约为前者的0.7。为此，规定抗震设计时，梁纵向钢筋直径不宜大于该方向柱截面高度的1/30。由于粘结锚固强度随混凝土强度的提高而提高，当采用混凝土强度等级在C40以上时，可放宽到1/25。

（4）《异规》第6.3.5.4条及表6.3.5给出了异形柱结构框架梁梁端纵向受拉钢筋最大配筋百分率。这比《抗规》第6.2.3条规定的梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%要严格。这是因为，在地震作用组合内力作用下，梁支座处纵向钢筋有可能在节点一侧受拉，另一侧受压，对于异形柱框架梁柱节点更易引起纵向钢筋在节点核心区的锚固破坏。为保证梁支座截面有足够的延性，为此，对二、三级抗震等级的框架梁可根据单筋梁满足的条件来确定梁纵向受拉钢筋最大配筋率。以C30混凝土，HRB335钢应的混凝土强度等级和钢筋级别得出的。

（5）异形柱全部纵向受力钢筋的配筋率，抗震设计时不应大于3%。这是因为异形柱肢厚有限，柱中纵向受力钢筋的粘结强度较差，故将纵向受力钢筋的总配筋率由对矩形柱不大于5%降为不应大于3%，以减少粘结破坏和节点处钢筋设置的困难。

参考文献

［1］混凝土异型柱结构技术规程（ JGJ149-2006）［S］.

［2］ 大开间住宅钢筋混凝土异型柱框架结构技术规程（DB29－16－98）［S］.

［3］混凝土结构设计规范（ GB 50010－2002）［S］.

框架柱范文第9篇

随着人们对房屋平面与空间布置的要求越来越高，从而对建筑设计布局有了新的要求。普通框架结构的露梁露柱对建筑平面与空间的分隔己越来越不能被房屋使用者所接受，因为它直接影响到室内家具的布置及空间的使用。建筑师要求结构工程师配合解决这个问题，因而在框架结构中以异形截面柱代替矩形柱。

在此，笔者拟与广大设计人员共同探讨一下混凝土异形柱框架结构的设计与应用。

2异形柱结构的设计与应用

2．1异形柱及异形柱结构的定义

2．1．1《混凝土异形柱结构技术规程》(GJ149-2006)对异形柱的定义是：截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比(柱肢截面高度与厚度的比值)不大于4的柱。L形截面柱多用于墙的转角部位，T形和十字形截面柱多用于纵横墙交接处。

2．1．2所谓异形柱框轻结构即是由异形(T型、L型、十字型)柱组成框架，由轻质填充墙所形成的结构。根据建筑布置及结构受力的需要，异形柱结构中的框架柱，可全部采用异形柱，也可部分采用一般框架柱。建设部在1996年11月的<住宅产业现代化试点技术发展要点>文件中，对其特点做了如下阐述：1)由T形边柱、十字形中柱、L形角柱组成的框架：2)填充墙与柱壁同厚，室内不出现柱楞：3)因墙体减薄与砖混结构相比，可增加使用面积8％～10％；4)填充墙的墙体材料可根据当地保温隔热要求，因地制宜，就地取材。

2．2异形柱框架结构与矩形柱框架结构在设计中的差异

2．2．1对于相同烈度和结构类型的两种体系而言，异形柱结构适用的房屋最大高度有较大幅度的降低。

2．2．2对于相同结构类型的两种体系而言，异形柱结构弹性层间位移角限值、弹塑性层闻位移角限值更加严格一些。

2．2．3钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。对于相同烈度和结构类型的两种体系而言，异形柱结构抗震等级的确定方法更加严格一些，其在房屋高度的取值上降低了数值。

2．2．4抗震设计时，扭转不规则的异形柱结构，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的比值不应大于1.45；而矩形柱框架结构的该比值为1.50。

2．2．5抗震设计时，对于相同结构类型的两种体系而言，异形柱的轴压比限值均有不同幅度的降低，意味着其要求更加严格。

2．2．6异形柱结构的地震作用计算，一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担，7度(0.15g)及8度，(0.20g)时尚应对与主轴成方向进行补充验算。

2．3异形柱框架结构在SATWE中的设计与应用

能够有效地分析带有混凝土异形柱的结构并进行截面配筋设计，这是SATWE软件的特点之一。在梁的刚度、荷载、及截面配筋计算时，充分考虑了异形柱框架结构的特殊性。由于混凝土异形柱的柱肢较长，梁、柱在节点处的重叠部分较大，合理的力学模型简化应将重叠部分作为刚域，自重计算时不应重复计算重叠部分的混凝土重量，SATWE软件中对梁考虑了这样的力学模型简化：

(1)梁的计算按扣除刚域后的梁长计算：

(2)梁上的外荷载按梁两端节点间长度计算；

(3)截面设计按扣除刚域后的梁长计算；

(4)梁端刚域的计算原则如下：

记梁两端与柱的重叠部分长分别为Di和Dj，梁长为L(即两端节点问的距离)，梁高为H，则梁两端的刚域的长度分别为

Dbi＝Ma×(0,DiH/4)

Dbj＝Ma×(0,Dj—H/4)

扣除刚域后的梁长为：LO＝L－(Dbi＋Dbj)

2．4异形柱结构构造的设计心得

2．4．1《异规》第6．1．3条规定，异形柱结构框架梁截面高度抗震设计时不应小于400mm。当节点的非弹性变形较大时，贯穿节点的柱纵向钢筋粘结退化与滑移加剧，甚至出现沿节点区柱纵向钢筋全长粘结破坏、现象发生。为保证其粘结应力不致过大，避免上述现象出现，规定梁的高度、即节点高度不能太小。异形柱结构框架节点钢筋粘结条件可能不如普通框架节点钢筋粘结条件，故务必遵守此条规定。

2．4．2《异规》第6．1．3条规定，异形柱截面的肢厚不应小于200mm，肢高不应小于500mm。这是因为肢厚较小时，会造成梁柱节点核心区的钢筋设置困难及钢筋与混凝土的粘结锚固强度不足，故限制肢厚不应小于200mm，以保证结构的安全及施工的方便。而限制肢高一方面为了满足伸入柱内的梁纵向钢筋锚固长度，另一方面是考虑柱双向正截面承载力要求和双向受剪性能的要求。

2．4．3《异规》第6．3．5．1条规定，抗震设计时，对

二、三级抗震等级，贯穿中柱的梁纵向钢筋直径不宜大于该方向柱肢截面高度hc的1/30，当混凝土的强度等级为C40及以上时可取1/25，且纵向钢筋直径不应大干25mm。

矩形柱框架的框架梁纵向钢筋伸入节点后，其相对保护层一般能满足，而异形柱的c/d大部分仅为2.0左右，根据变形钢筋粘结锚固强度公式分析对比可知，后者的粘结能力约为前者的0.7。为此，规定抗震设计时，梁纵向钢筋直径不宜大于该方向柱截面高度的1/30。由于粘结锚固强度随混凝土强度的提高而提高，当采用混凝土强度等级在C40以上时，可放宽到1/25。

2．4．4《异规》第6．3．5．4条及表6．3．5给出了异形柱结构框架梁梁端纵向受拉钢筋最大配筋百分率。这比《抗规》第6．3．3条规定的梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5％要严格。这是因为，在地震作用组合内力作用下，梁支座处纵向钢筋有可能在节点一侧受拉，另一侧受压，对于异形柱框架梁柱节点更易引起纵向钢筋在节点核心区的锚固破坏。为保证梁支座截面有足够的延性，设计时不考虑纵向钢筋的受压作用。为此，对

二、三级抗震等级的框架梁可根据单筋梁满足的条件来确定梁纵向受拉钢筋最大配筋率。以C30混凝土，HRB335钢应的混凝土强度等级和钢筋级别得出的。

2．4．5异形柱全部纵向受力钢筋的配筋率，抗震设计时不应大于3％。这是因为异形柱肢厚有限，柱中纵向受力钢筋的粘结强度较差，故将纵向受力钢筋的总配筋率由对矩形柱不大于5％降为不应大于3％，以减少粘结破坏和节点处钢筋设置的困难。

3工程算例

3．1工程概况

某多层异形柱框架结构，共6层。地震烈度为7度(设计基本地震加速度为0.15g)，框架抗震等级为三级。该结构的标准层结构平面图(如图中仅表示出梁柱结构)所示。填充外墙为250厚MU10轻骨料砼空心砌块(容重＜13KN/m)，填充内墙为200厚MU10蒸压砂加气砼砌块溶重＜8KN/m)。

3．2设计心得

3．2．1在设计该结构时，最初将混凝土强度等级定为C30，但是计算得到的异形柱轴压比超过规范规定限制，同时梁端纵向受拉钢筋最大配筋百分率超过《异规》表6．3．5的要求。虽然对楼板而言，采用C30混凝土是可以的，但考虑到梁板柱的施工问题，同时为满足异形柱轴压比以及梁端纵向受拉钢筋最大配筋百分率的要求，最终将梁板柱的混凝土强度等级全部改为C40。不过考虑到混凝土强度等级较高时楼板易开裂的问题，在楼板设计中采取必要的抗裂措施。

3．2．2从中可以看出，有Z形、W形柱，这里介绍一下这两种柱的处理方法。(1)Z形柱，是由两个L形柱组成的。在PMCAD输入时按两个L形柱来输入并进行内力及配筋计算。因为Z形柱受力较大时易在中间肢劈开，劈开后(极限状态)其受力接近于两个L形柱，按两个L形柱处理较为合理。此时两个L形柱间的梁会困刚度太大而超筋，因为实际上无此梁，只是有限元计算时两柱问有联系必须有此梁，故不必管。(2)W形柱，计算及配筋时是按T形柱考虑的。只是由于建筑布置的要求，此处垂直搭接至T形翼缘上的梁的梁端钢筋锚固长度，由于翼缘厚度只有200mm，不能满足要求。故在此处增加一部分混凝土，该部分按构造配筋，就是为了解决梁端钢筋锚固长度的问题。

通过该结构的设计，本人意识到为保证结构安全，结构构造在整个设计过程中起着非常重要的作用。尤其对于异形柱结构而言，实际上是梁柱节点域的设计。

框架柱范文第10篇

【关健词】外粘型钢加固法 计算方法 施工要求

随着建筑业的发展，建筑用地越来越紧张，随之而来改建的工程越来越多，其中有些结构就需要加固。目前加固方面的规范主要有《混凝土结构加固设计规范》。钢筋混凝土柱作为结构的主要受力构件，必须保证足够的承载能力。造成钢筋混凝土柱承载力不够的原因，大致有设计错误、施工粗糙、使用不当、变更用途和遭遇自然灾害等。对于上部结构因荷载增加而对柱子的加固方法有：增大截面加固法、外粘型钢加固法、粘贴纤维复合材加固法等。

增大截面加固法是通过在原混凝土构件外叠浇新的钢筋混凝土，增加构件的截面积和配筋，从而达到提高构件的承载力和刚度，降低柱子长细比，达到对原有构件进行加固的目的。优点是可以在提高构件承载力的同时增大其刚度和变形能力。但现场工作量较大，养护期较长，对生产和生活有一定影响。另外，截面增大后对原结构外观有一定影响。

外包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固的钢筋混凝土构件外侧，通过外包钢与原有构件的共同作用，提高构件的承载力和刚度，达到加固的目的。此方法主要是通过约束原构件来提高其承载力和变形能力，可以大幅度提高构件的承载力。外包钢加固法受力可靠、施工简便、现场工作量较小， 构件截面尺寸增加不多，但用钢量较大。

碳纤维布加固技术是利用碳素纤维布和专用结构胶对建筑构件进行加固处理。具有强度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。是近年来逐渐发展起来的混凝土结构加固新技术。

一、工程实例

温州某公司厂房，于2002年竣工，为四层框架结构，南北3跨，柱距9米，东西8跨，柱距7.2米，层高底层5.4米，二～四层4.8米，建设单位要在原四层之上加层。原结构底层柱截面600x600，混凝土强度C25。采用中国建筑科学研究院编制的PKPM-SATWE软件进行分析计算，主要参数为：梁柱主筋为HRB335级钢，抗震设防烈度为6度，基本风压为0.6KN/M2，楼面活荷载标准值3.50KN/M2。分析结果表明，加层后，建筑物底层框架柱承载力普遍不足，配筋有所欠缺。因厂房在使用中，业主要求尽量减少工期及对生产的影响。经比较，决定采用外粘型钢加固法对底层框架柱进行加固。在柱四角放置L75X6角钢，用角钢同样厚的钢板把角钢焊接成整体，钢板间距200mm。如图所示：

二、加固后柱轴心受压承载力计算

其中N为构件加固后轴向压力设计值N=4775KN，φ为轴心受压构件的稳定系数，fco为原混凝土轴心抗压强度，Aco为原混凝土柱截面面积，f?yo为原柱纵向钢筋抗压强度，A?so为原受压钢筋的截面面积，αа为新增型钢强度利用系数，取αа=0.9，f?a为新增型钢抗压强度设计值，A?a为全部受压肢型钢的截面面积。

因此，所选用的加固角筋合理。

三、施工要求

（1）认真阅读设计加固施工图，做好技术交底工作；根据施工现场和被加固构件实际情况，拟定施工方案。

（2）凿除柱装饰层，将柱表面打磨平整，四角磨成小圆角，用钢丝刷刷掉柱表面浮粉；检查柱表面是否有裂缝，如有，加固前作封闭处理；将角钢和钢缀板表面除锈和打磨。

（3）在已清洗干净的混凝土表面上涂抹环氧树脂一薄层，然后将角钢贴于角位处；用夹具以不大于500mm的间距夹紧；必须初凝前完成角钢与缀板的焊接。

（4）焊接施工后，钢材边缘用环氧砂浆封严，在角钢与缀板上钻孔注浆

（5）在柱面抹1：2的水泥砂浆约25mm厚。之后做装饰层。

四、结束语

（1）通过在工程加固施工实践中对外粘型钢加固法的运用，简单易行，较大地提高了构件的承载力以满足加层要求。只要施工质量保证，完全能达到很好的加固效果。

（2）建筑物加层加固必须进行充分调查分析后，设计出可靠又经济的方案。构造措施可根据实际情况采取不同做法，但应合理并满足建筑物使用要求。

参考文献：

1、 混凝土结构加固设计规范.GB50367-2013

2、 混凝土结构设计规范.GB50010-2010