淺談建筑異形柱結(jié)構(gòu)配筋的設(shè)計(jì)

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代城市建筑；配筋；異形柱結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì) 

　　前言 

　　在城市化建設(shè)不斷加快的背景下，城市建筑設(shè)計(jì)有了日益廣闊的發(fā)展空間，關(guān)于建筑的空間分布、造型、功能等方面人們有了更嚴(yán)格、更高的要求，對(duì)此建筑企業(yè)設(shè)計(jì)了許多新型的建筑結(jié)構(gòu)以滿足市場(chǎng)需求，并且不少新的設(shè)計(jì)被應(yīng)用其中，而異形柱結(jié)構(gòu)就是其中之一[1]。但因異形柱結(jié)構(gòu)的發(fā)展起步較晚，建筑設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)計(jì)算以及受力特性方面還未形成深刻的認(rèn)識(shí)。本文以實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)與理論知識(shí)相結(jié)合，對(duì)建筑異形柱結(jié)構(gòu)配筋的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，希望在實(shí)際的建筑工作中能夠?qū)�異形柱結(jié)構(gòu)有效的應(yīng)用。 

　　1.異形柱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)概述 

　　異形柱結(jié)構(gòu)通常指的是柱結(jié)構(gòu)的截面形式不同于常規(guī)矩形面，T形、L形、十字形分別是異形柱結(jié)構(gòu)的截面形狀，柱形為截面各肢≯4高厚比，高≮500mm，肢厚同于墻面厚度，除此之外，如果異形柱結(jié)構(gòu)中有相同的肢長(zhǎng)度，還能分為不等肢與等肢兩種形式，等肢適合在抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)用，這一結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑中能夠達(dá)到在建筑的空間布置以及功能方面的標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠滿足結(jié)構(gòu)的承載能力和剛度是應(yīng)用的前提。 

　　分析異形柱結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)主要有：①異形柱結(jié)構(gòu)的柱肢和肢厚高厚不同，在抗扭性方面不佳，當(dāng)相交處有應(yīng)力集中時(shí)容易出現(xiàn)翹曲變形，且變形較為嚴(yán)重，因此在布置平面壓力時(shí)需注意簡(jiǎn)單對(duì)稱，特別是要注意在分布承載力和剛度上需均勻質(zhì)量，對(duì)縱橫向框架柱進(jìn)行對(duì)齊拉通，有效的減少在發(fā)生地震時(shí)柱結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，并且還可對(duì)一般框架柱和部分剪力墻進(jìn)行合理布置，將其布置到薄弱部位，《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于不規(guī)則異形柱結(jié)構(gòu)還提出了更高更嚴(yán)格的要求[2]。②和普通矩形柱相比，異形柱結(jié)構(gòu)肢延性較差，厚度不大，而軸壓比是最關(guān)鍵的能夠?qū)Ξ愋沃�延性和形態(tài)破壞造成影響的因素。因多肢體是異形柱形態(tài)，一般很難將截面形心與剪力中心重合，剪應(yīng)力與正應(yīng)力是各柱肢需同時(shí)承擔(dān)的，因此，在受到剪應(yīng)力作用時(shí)，與普通矩形柱相比異形柱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腹剪裂縫的可能性更大，導(dǎo)致異形柱表現(xiàn)出脆性，與普通矩形柱相比，其變形能力較低。正因?yàn)槿绱耍�在《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于異形柱的軸壓比限值有著更高的要求，與其他的規(guī)范要求相差較大，所以，在進(jìn)行異形柱結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)時(shí)，需按規(guī)范規(guī)程中的要求嚴(yán)格執(zhí)行，控制軸壓比，使異形柱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象的可能減少，最大限度的提高其變形能力，達(dá)到抗震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。③異形柱結(jié)構(gòu)具有與矩形柱不同的截面形狀，在受到雙向偏心壓力時(shí)不能垂直于彎矩作用方向，在與截面邊緣平行方面有一定難度，在受到配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、截面尺寸等因素的影響下出現(xiàn)位置的偏移，異形柱受力性能在雙向偏心壓力的影響之下變得十分復(fù)雜。 

　　2.配筋設(shè)計(jì)分析 

　　2.1異形結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì) 

　　異形柱結(jié)構(gòu)相較于普通矩形柱有更鮮明的特點(diǎn)，在地震設(shè)防地區(qū)二者存在較大的差異，會(huì)被水平荷載作用如風(fēng)荷載、地震等影響，因截面的不對(duì)稱性導(dǎo)致出現(xiàn)雙向偏心受壓，大大的減少了結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載的能力[3]。在進(jìn)行這一類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)以空間體系的角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，特別是對(duì)結(jié)構(gòu)移位與內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算和分析時(shí)，主要使用的應(yīng)是帶有異形柱單元的設(shè)計(jì)程序和軟件，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，相當(dāng)一部分的設(shè)計(jì)工作人員將其混淆于異形柱建模，實(shí)際上二者并不能混為一談，不只是在本質(zhì)性受力狀態(tài)方面存在差異，在設(shè)計(jì)計(jì)算方法上面同等的做法對(duì)于安全性及合理性并無(wú)可靠保障，在設(shè)計(jì)之初設(shè)計(jì)工作人員需對(duì)這方面問(wèn)題給予關(guān)注，保證設(shè)計(jì)的規(guī)范與合理。 

　　如果設(shè)計(jì)人員采用的是帶有異形柱單元的設(shè)計(jì)程序、軟件，對(duì)于異形柱結(jié)構(gòu)等效可通過(guò)薄壁桿件模型進(jìn)行處理[4]。從框架方面看，對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度可通過(guò)等效折算進(jìn)行處理，對(duì)于異形柱結(jié)構(gòu)位移與內(nèi)力的分析和計(jì)算可通過(guò)帶有異形柱單元的軟件完成，可等效折算普通框架結(jié)構(gòu)，將得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行替代。其中有一十分關(guān)鍵之處，即軸壓比的正確計(jì)算需將異形柱與矩形柱的柱面面積比值進(jìn)行擴(kuò)大，矩形與異形面柱同等剛度，二者面積比值為1.1-1.3，后者柱面面積<前者。 

　　2.2設(shè)計(jì)配筋的要點(diǎn) 

　　總配筋率是指截面面積與全部受力縱筋比例，在確定異形柱的總配筋率時(shí)，需根據(jù)有關(guān)的規(guī)定以及對(duì)肢端配筋率不斷的提高，與實(shí)際工作相結(jié)合，最適宜的是取最小值。 

　　進(jìn)行相同截面框架柱的設(shè)計(jì)時(shí)，縱向受力鋼筋的選擇方面應(yīng)直徑相同，且鋼筋應(yīng)為25mm～14mm的直徑，若大于250mm的間距需進(jìn)行縱向構(gòu)造筋的設(shè)置，其直徑需大于12mm，并且需注意設(shè)置拉筋，柱截面厚度兩倍箍筋間距為其間距，超過(guò)135mm的箍筋末端，并且需保證超過(guò)10al（箍筋直徑）長(zhǎng)度的彎鉤端頭直段，層間柱凈高的六分之一和500mm、主界面長(zhǎng)邊尺寸中最大值即為箍筋加密區(qū)。 

　　在進(jìn)行框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)時(shí)，若框架梁截面寬同等于異形柱肢寬，或是出現(xiàn)小于柱邊50mm的寬度每側(cè)凸出時(shí)，應(yīng)于距離柱邊超過(guò)800mm的地方進(jìn)行縱向受力鋼筋的設(shè)置，如果坡度不超過(guò)二十五分之一，縱向柱筋需彎折深入框架節(jié)點(diǎn)。在柱邊50mm小于側(cè)凸出的情況下，在梁柱節(jié)點(diǎn)中伸入縱向受力筋可通過(guò)側(cè)梁角外側(cè)進(jìn)行。 

　　將柱與填充墻連接時(shí)，使用輕質(zhì)墻體材料是常見(jiàn)的連接技術(shù)。連接砌體填充墻的過(guò)程中，框架交接之處需拉結(jié)柱與鋼筋，倍數(shù)需相應(yīng)，高度間隔500mm砌體。從柱每邊伸入鋼筋的長(zhǎng)度應(yīng)為：超過(guò)700mm，大于填充墻長(zhǎng)度1/5為III級(jí)抗震；若是II級(jí)，則填充墻全長(zhǎng)設(shè)置。 

　　2.3其他 

　　施工場(chǎng)地、施工方法等的不同，要求鋼筋材料等的選擇也不同，具體需根據(jù)實(shí)際的施工情況來(lái)進(jìn)行選擇，通常的是以HRB鋼筋為選擇材料。在柱與梁板的設(shè)計(jì)中，C35和C30分別是二者混凝土強(qiáng)度等級(jí)，符合混凝土異形柱結(jié)構(gòu)的要求。為了改變其不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，水平位移應(yīng)保持1.22的平均比值，因比值小于規(guī)定規(guī)范所要求的1.45，所以具有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在柱、梁截面構(gòu)造設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)設(shè)計(jì)肢高需大于500mm，200mm～300mm之間的柱面肢厚，設(shè)計(jì)不小于400mm的框架梁面高度，保證柱面與梁面等同寬度。 

　　結(jié)束語(yǔ) 

　　綜上所述，異形柱結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代城市建筑中使用廣泛，相較于普通混凝土矩形柱，異型結(jié)構(gòu)柱具有十分廣闊的應(yīng)用前景，建筑設(shè)計(jì)工作者應(yīng)以發(fā)展的眼光看待異形柱結(jié)構(gòu)的發(fā)展，對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)以及特點(diǎn)進(jìn)行了解，掌握其結(jié)構(gòu)破壞的影響因素，進(jìn)行科學(xué)合理的分析與計(jì)算，保證設(shè)計(jì)的安全、有效與美觀，滿足市場(chǎng)需求。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1]袁超，薛楠，夏敬武，袁一凡，王凌云.帶SRC異形柱邊框混合剪力墻的恢復(fù)力模型的識(shí)別方法研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（07）：1949. 

　　[2]盧艷秋，盧鐵鋼.高層建筑短肢剪力墻與異形柱結(jié)構(gòu)受力分析與設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程，2014（30）：138-139. 

　　[3]郝彬，于江，榮彬，李盼臻.十字形截面方鋼管混凝土組合異形柱壓彎性能研究及優(yōu)化[J].建筑科學(xué)，2014（09）：36-40. 

　　[4]王凱.淺析異形柱框架的設(shè)計(jì)要求及受力特性[J].四川水泥，2014（09）：130+133.