關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)形式，受力特點，抗震性能

 

　　異形柱結(jié)構(gòu)(包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻),常用于多層及小高層住宅；其框架柱采用L型、T型、十字型。這種結(jié)構(gòu)比普通框架柱有明顯的優(yōu)點，一般住宅的框架柱多為矩形柱或方柱，柱子的短邊尺寸不小于300mm，而一般的填充墻采用墻厚為200mm,或240mm；這樣在建成后難免在室內(nèi)露柱，既影響家具的擺放，又不美觀，給住戶的使用帶來不便。而異形柱的肢寬同填充墻墻厚，在房間內(nèi)無明柱、明梁，布局規(guī)整，有效地增大了室內(nèi)的使用面積，受到用戶的追求。

 

　　近年來，由于土地的緊縮，多層住宅難以滿足時代要求。為提高容積率，小高層、高層住宅蜂擁而起。但是，影響建筑結(jié)構(gòu)安全的因素主要有三方面：結(jié)構(gòu)方案、內(nèi)力效應(yīng)分析和截面設(shè)計。結(jié)構(gòu)方案雖然屬于概念設(shè)計的范疇，但由此決定的整體穩(wěn)定性對結(jié)構(gòu)安全的影響和對整座建筑物的工程造價的影響起主要作用。特別是現(xiàn)代設(shè)計多依賴于計算機輔助計算，所以，結(jié)構(gòu)選型，概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)分析決定了作品的成��；對于小高層，常用的結(jié)構(gòu)形式為：剪力墻（薄壁剪力墻）結(jié)構(gòu)，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，框架簡力墻結(jié)構(gòu)，異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)，配筋砌體結(jié)構(gòu)等。小高層的層數(shù)一般為8~12層；純磚混結(jié)構(gòu)的磚墻采用240mm厚或370mm厚，已不能滿足抗壓、抗剪、抗彎的要求。而配筋砌塊砌體結(jié)構(gòu)，從受力上看，可以滿足小高層的要求，但其施工復(fù)雜，施工速度漫，難以推廣。論文參考。鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，完全能滿足小高層的受力要求，但其含墻量多，自重大，含鋼量在55Kg/m2左右。比如同樣建造一座12層的住宅和建造一座20層的高層住宅，其主體每平方米含鋼量相近；且自重大，給基礎(chǔ)的附加壓力增大，所以不夠經(jīng)濟。薄壁剪力墻的墻厚可采用160mm厚，墻體太薄，梁與墻的連接，板在墻上的錨固，墻、梁、暗柱節(jié)點鋼筋密集，不宜施工；且其隔音、保溫效果差。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，其墻體的配筋率比較高，《高規(guī)》規(guī)定：“短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位不宜小于1.2%，其他部位不宜小于1.0%，”而一般剪力墻的配筋率為不小于0.25%�？蚣芗袅�墻結(jié)構(gòu)，前面提到，普通的框架柱會在房間內(nèi)出現(xiàn)棱角，影響使用。

 

　　 現(xiàn)在來分析異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)，異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)的特殊形式，其柱肢截面的肢高肢厚比小于4.0，且肢長不小于500mm，一般肢厚取200mm、240mm。論文參考。填充墻采用輕質(zhì)高效的墻體材料，不僅改善了建筑的保溫、隔熱性能，節(jié)約能源消耗，還能減輕結(jié)構(gòu)自重，有利于節(jié)約基礎(chǔ)建設(shè)投資，有利于減少結(jié)構(gòu)的地震作用，采用工業(yè)廢料制作的墻體，有利于利用廢料，有利于環(huán)境保護(hù)，充分響應(yīng)國家號召，努力搞好節(jié)能減排。鋼筋混凝土剪力墻一般布置在樓梯間、電梯間位置，對電梯設(shè)備運行、結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)均有利。剪力墻應(yīng)對稱、均勻布置，防止扭轉(zhuǎn)。

 

　　 異型柱的受力特點：異型柱是多肢的，其剪切中心一般在平面范圍之外，受力時要靠各柱肢交點核心混凝土協(xié)調(diào)變形，這種變形協(xié)調(diào)使各柱肢內(nèi)存在相當(dāng)大的翹曲應(yīng)力和剪應(yīng)力，由于剪應(yīng)力的存在，使柱肢易先出現(xiàn)裂縫，也使得各肢的核心混凝土處于三向剪力狀態(tài)，使得異型柱比普通柱變形能力低，脆性破壞明顯。況且，異型柱存在著純翼緣柱肢受壓的情況，其延性較差。異型柱的破壞形態(tài)為：彎曲破壞、小偏壓破壞、剪切破壞等；影響其破壞的因素有多種：如荷載角、軸壓比、剪跨比，配箍率、箍筋間距及縱筋直徑，混凝土強度等。由于其受力性能的復(fù)雜，設(shè)計時，除了滿足計算外，還應(yīng)滿足相應(yīng)的構(gòu)造措施，來保證其強度和延性。

 

　　 異形柱剪力墻結(jié)構(gòu)中，異形柱為雙向偏心受壓構(gòu)件;設(shè)計時，按雙偏壓柱計算，嚴(yán)格控制柱子的軸壓比，則柱子的配筋基本為構(gòu)造要求；剪力墻為主要抗側(cè)力構(gòu)件。混凝土宜采用高強混凝土，鋼筋宜采用高強熱軋鋼筋；目前推廣使用三級鋼。相對普通框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的總高度，柱子的軸壓比，第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期的比值，結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值等均較嚴(yán)格。

 

　　異形柱剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能：以上分析得，異型柱的受力性能比較復(fù)雜，異型柱為抗震的薄弱構(gòu)件；但作為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，本身具有兩道抗震防線，剪力墻受力明確，變形能力較好，且剪力墻的縱向剛度大，按等剛度分配的原則，則剪力墻承擔(dān)較大的地震荷載；高層中，縱橫向均勻、對稱的布置一定數(shù)量的剪力墻，能有效地吸收地震剪力。對于異型柱，其軸壓比是影響混凝土柱延性的關(guān)鍵指標(biāo)，柱的側(cè)移延性比隨軸壓比的增大而降低；所以在高軸壓比的情況下，增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小，故設(shè)計時一般控制柱子的軸壓比，比一般框架柱的軸壓比限值小0.05。施工中注意梁柱結(jié)點鋼筋比較密，保證結(jié)點處混凝土的密實，作到抗震要求的強結(jié)點，弱構(gòu)件，強減弱彎。

 

　　異形柱結(jié)構(gòu)最早由天津市在七十年代開始采用。2003年，天津市建設(shè)管理委員會推出了《鋼筋混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，2006年，建設(shè)部發(fā)行《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ149-2006,向全國推廣。同時，中國建筑科學(xué)研究院PKPM工程部編制的PKPM軟件，為設(shè)計這種結(jié)構(gòu)體系的住宅提供了方便、快捷的技術(shù)手段。值得在城市推廣使用。