摘 要：在介紹鋼筋混凝土異形柱框架結構特點和設計計算方法的基礎上，結合《混凝土異形柱技術規程》(JGJ149—2006)及《建筑抗震設計規范》(GB 50011—2010)，探討異形柱框架結構設計的特殊規定、要求。

　　關鍵詞：異形柱,框架結構,抗震規范

　　1 概 述

　　近年來，隨著人們物質文化生活水平的提高，人們對住宅建筑使用要求也在日益提高。當今人們對住宅建筑，除了滿足最基本的功能要求外，對室內的美觀及使用的舒適度要求也越來越高。普通的矩形框架柱一般都比填充墻體要厚，凸出的柱角很大一部分露在房間內部，使室內布置和家具擺設受到一定的限制，特別是小面積住宅更顯影響。此外，外露的柱角也會影響、減少建筑的有效使用面積。普通剪力墻結構雖然不會出現“柱楞”，但其對建筑空間的嚴格限定與分隔，使建筑空間不能靈活改變。人們普遍希望住宅既能像剪力墻結構一樣房間內部四角平整光滑、整齊美觀，又能像框架結構一樣，可拆除填充墻體，靈活布置房間內空間，于是異形柱框架結構便應運而生。

　　2異形柱框架結構的特點

　　2.1異形柱截面形式不同于普通框架柱的方形、矩形、圓形，而通常為“L、T、+”等異形柱截面，其截面各肢的肢高肢厚比不大于4。異形柱各肢肢長可能相等，也可能不相等，但提倡采用等肢異形柱。當不得不采用不等肢異形柱時，柱兩肢的肢高比不宜超過1.6。異形柱在滿足受力的前提下，肢厚宜與相連填充墻等厚，若比相連填充墻體厚，出現柱楞，則將失去美觀、使用方便的基本意義。

　　2.2 與普通框架相比，異形柱框架結構總體側向剛度較小，豎向整體顯得較柔。異形柱截面有一根對稱軸或無對稱軸，對荷載方向較敏感，抗扭剛度較差，因此異形柱抗扭能力較普通框架差。異形柱框架中的梁柱截面較薄，施工時不易搗實，再加上梁柱交接處應力集中，削減了節點核心區的體積，使節點抗剪承載力降低。

　　2.3 異形柱框架結構的平面布置，除應遵守一般框架結構的構造措施、相關規定、設計要求外，還應綜合考慮自身的特點，注意以下幾方面的問題：

　　2.3.1 平面布置宜盡量對稱，兩個主軸方向要協調，使合力中心盡可能和剛度中心重合，減少偏心距，盡量減少因扭轉產生的不利影響;

　　2.3.2 考慮采用雙向承重體系，并縱橫向相連接;

　　2.3.3 各柱肢應盡量對齊，使柱肢與梁一起構成較規則、多跨的抗側力體系，

　　2.3.4 異形柱應重點布置在房屋中影響使用的墻角部位，其它部位從受力合理和施工方便兩個方面考慮宜采用矩形截面柱。這樣兼顧了使用和安全兩個方面，充分發揮了異形柱使用和受力的特點。

　　3異形柱框架結構設計方法

　　異形柱框架結構設計已有了一段時間，通過了多年的實踐之后，現已經頒布了統一的國家規范。異形柱不宜套用普通柱的配筋公式，也不宜直接用剪力墻的配筋公式，一般來說，異形柱的計算方法遵循以下規則：

　　3.1 確定結構布置形式

　　異形柱框架結構一般采用規則的結構方案，這個是為了滿足抗震概念的設計要求。規則結構有利于減少偏心，剛度和承載力均勻分布的優點。當根據建筑功能需要設置底部大空間時，可通過框架底部抽柱并設置轉換梁，形成底部抽柱轉換層的異形柱結構。不落地的框架柱應直接落在轉換層主結構上。托柱梁應雙向布置，可雙向均為框架梁，或一方為框架梁，另一方為托柱次梁。

　　3.2 確定結構抗震等級

　　對于有抗震設計要求的異形柱框架結構，應該根據抗震設防烈度和房屋高度確定結構的抗震等級，并據此對其進行相應的結構驗算、設置構造措施。

　　3.3 極限狀態設計

　　對于居住建筑，其異形柱框架結構的安全等級應采用二級，設計使用年限不應少于50年。結構計算應該進行承載能力極限狀態和正常使用極限狀態計算和驗算。應根據結構的地震作用，豎向荷載，風荷載的最不利效應組合對異形柱進行正截面、斜截面、梁柱節點承載力進行驗算。

　　3.4 結構分析模型和計算

　　利用彈性方法計算異形柱框架結構在豎向荷載、風荷載和多遇地震作用下的內力和位移。框架梁及連梁等構件可考慮在豎向荷載下梁端局部塑性變形引起的內力重分布。異形柱框架結構應采用空間桿系模型或其他組合有限元等分析模型。計算其結構內力及位移時，可假定樓板在其自身平面內為無限剛性，并應在設計中采取措施保證樓板平面內的整體剛度。

　　3.5 截面計算

　　異形柱框架結構的異形柱應進行雙向偏心受壓正截面承載力計算、雙向偏心受拉正截面承載力計算、斜截面受剪承載力計算以及梁柱節點核心區受剪承載力計算。當處于抗震地區時，應考慮地震作用組合的影響。

　　4結合《異形柱規程》及《抗震規范》探討異形柱框架結構設計的特殊規定、要求。

　　4.1 異形柱框架結構的最大適用高度

　　由于異形柱框架結構是一種較新型的結構形式，只經過十余年的實踐。綜合考慮現有的理論研究、實驗研究成果及設計施工經驗，其房屋適用的最大高度較一般的混凝土框架結構有所降低。現就將《混凝土異形柱技術規程》與《建筑抗震設計規范》對比如下:

　　4.2異形柱框架結構的抗震等級

　　由于異形柱框架結構的抗震性能相對于普通混凝土框架結構房屋較弱，異形柱框架結構的抗震等級相對也交嚴格，相應《混凝土異形柱技術規程》的抗震等級分類也較《建筑抗震設計規范》更為詳細，現就將《異形柱規程》與《抗震規范》有關于抗震等級分類的對比如下表2、表3:

　　當為7度(0.15g)時，建于Ⅲ、Ⅳ類場地的異形柱框架結構，應按提高一個級別采取抗震構造措施，按“表3”中括號內所示的抗震等級形式來具體表達。

　　4.3 異形柱框架結構的水平位移限值

　　由于異型柱框架結構的特殊性，《異型柱規程》對異型柱框架結構的彈性層間位移角限值也較《抗震規范》嚴格，現比較如下：

　　(表中括號內的數字用于底部抽柱帶轉換層的結構)

　　5 結束語

　　異形柱框架結構有著較大的市場需求，廣大建筑結構設計人員應積極地去理解及應用《混凝土異形柱技術規程》。只有理解異形柱框架結構的受力破壞機理，選用合理的結構平面布置，正確掌握規范進行計算分析、截面配筋設計和處理好一系列的結構構造，才能保證設計出來的異形柱框架結構安全、可靠。

　　參考文獻

　　【1】JGJ149—2006, 《混凝土異形柱技術規程》。

　　【2】GB 50011—2010, 《建筑抗震設計規范》。

　　【3】2007年4月1日, 《混凝土異形柱結構技術規程理解與應用》，嚴士超。