摘要：文章著重闡述了異形柱的結構選型、使用范圍、內(nèi)力計算和構造要求。
關鍵詞: 異形柱 住宅 結構設計 構造
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
1 前言
近年來，從多層框架結構結構衍生發(fā)展的異形柱框架結構，由于其避免了框架柱在室內(nèi)的凸出，改善建筑觀瞻，為建筑設計及其使用功能帶來更多的靈活和方便，使得異形柱結構在多層、住宅建筑中逐漸得以推廣應用。鋼筋混凝土異形柱框架結構有如下特點：
(1).具有一遍矩形柱框架結構整體性較強，抗震延性好的優(yōu)點；
(2).兼有磚混結構的優(yōu)點，使用面積增加8~10%，同時又有效解決了磚混房屋超高的技術問題；
(3).提供了大空間及住戶拆改裝修的便利條件。
一、 異形柱的結構設計
1.異形柱的選型
《混凝土異形柱結構技術規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》）明確：異形柱是指截面何形狀為L形、T形和十字形。且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。在工程設計選型時，一般根據(jù)墻體布置，在有丁字墻、十字墻部位設置T行柱或十字柱，墻體轉彎處設置L形柱，直墻體處設置扁柱，具有獨立性且不與任何墻體連接的柱子應設計為矩形或圓形柱子。在將柱子隱與墻身的情況下，選擇能最大限度地發(fā)揮柱子力學性能的柱形。
2.異形柱結構形式
異形柱結構可采用框架結構和框架-剪力墻結構體系。異形柱框架結構是指結構體系中的框架柱全部或大部分采用異形柱的結構，不包括由于建筑造型等需要而設置的極個別異形柱的情況。異形柱框架結構中，當建筑高度較高或結構分析需提高結構剛度而增設剪力墻時，即形成異形柱框架-剪力墻結構。這里應注意到，剪力墻通常不宜設置成短肢剪力墻（一般墻長與墻厚之比大于8倍的剪力墻），因為設置短肢剪力墻本身就是為了提高結構側向剛度或抗扭剛度，來滿足受拉、位移等要求，起到抗震概念設計中的第一道防線作用。
二、 異形柱結構的適用范圍
異形柱結構主要適用于非抗震設計和抗震設防烈度為6度、7度（0.10g,0.15g）和8度(0.20g)抗震設計的一般居住建筑。由于我國目前尚無在8度（0.30g）及9度抗震設防地區(qū)異形柱結構的設計與施工工程實踐經(jīng)驗，也沒有響應的可資依據(jù)的研究成果，且考慮到異形柱結構的抗震性能特點，故未將抗震設防烈度為8度（0.30g）及9度抗震設計的建筑列入其適用范圍。
三、結構體系布置
影響建筑結構安全的因素有三個層次：結構選型、結構計算和結構構造措施。結構選型屬于概念設計，是結構設計的首要環(huán)節(jié)；結構計算是結構設計的基礎、依據(jù);結構構造是結構設計的保證。異形柱結構體系應通過技術、經(jīng)濟和使用條件的綜合分析比較確定。鑒于異形柱結構的特殊性，結構設計各個環(huán)節(jié)更應從嚴把控。如異形柱結構中不應采用部分由砌體墻承重的混合結構形式；抗震設計時，不應采用多塔、連體和錯層等復雜結構形式等。
體系要求
�。�1）、結構應設計成雙向抗側力體系；抗震設計時，結構兩主軸方向應設置剪力墻。
�。�2）、柱肢厚度、剪力墻厚度一般應與梁截面寬度協(xié)調(diào)一致，也應與填充墻協(xié)調(diào)一致。
（3）、框架柱應盡量避免形成短柱，一般柱凈高（減去框架梁高）與截面尺寸之比宜大于4（即剪跨比λ≤2，為短柱），應大于3（即剪跨比λ≤1.5，為極短�。�。
2.結構布置
合理的結構布置（包括平面布置和豎向布置）對抗震設計具有非常重要的意義，異形柱結構宜采用規(guī)則的結構方案，不應采用特別不規(guī)則的結構方案。異形柱結構的平面形狀宜簡單、規(guī)則，平面對稱，減少偏心，剛度和承載力分布宜均勻。建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則、均勻，避免過大的外挑和內(nèi)收；結構的側向剛度沿豎向宜均勻變化，避免抗側力結構的側向剛度和承載力沿豎向的突變，豎向結構構件的截面尺寸和材料強度不宜在同一樓層變化。
3.結構抗震等級
抗震設計的混凝土異形柱結構應根據(jù)抗震設防烈度、結構類型、房屋高度劃分為不同的抗震等級，有區(qū)別地分別采用相應的抗震措施，包括內(nèi)力調(diào)整和抗震構造措施。在確定異形柱抗震等級是應注意到，當建筑場地為Ⅰ類時，除6度外，應允許按本地區(qū)抗震設防烈度降低一度所對應的抗震等級采取抗震構造措施，但相應的計算要求不應降低。
四、結構的計算分析
1.地震作用
抗震設防烈度為6度、7度（0.10g、0.15g）及8度（0.20g）的異形柱結構應進行地震作用計算及結構抗震驗算�；诋愋沃芰π阅芗霸O計、構造特點，異形柱結構中的異形柱正截面、斜截面及梁柱節(jié)點的承載力均應按規(guī)定進行計算。異形柱結構地震作用計算的方法，根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011的規(guī)定，振型分解法和底部剪力法都是地震作用計算的基本方法，但考慮到現(xiàn)今在結構設計計算中計算機應用日益普遍，和實際工程中大部分存在著不同程度的不對稱、不均勻等情況，已很少應用底部剪力法，故建議采用振興分解反應譜法；平面不規(guī)則結構的扭轉影響顯著，應采用扭轉耦聯(lián)振型分解反應反應譜法。
框架部分的剪力調(diào)整
框架-剪力墻結構在水平地震作用下，框架部分計算所得剪力一般很小，而剪力墻作為第一道防線在設防地震、罕遇地震下先于框架破壞，塑性內(nèi)力重分布后框架部分的剪力會比多遇地震下加大。為保證第二道防線框架抗側能力，需對其剪力進行調(diào)整。對異性柱框架-剪力墻更應加強異形柱作為抗震第二道防線的能力。《高規(guī)》、《抗規(guī)》均有要求；任一層框架承擔剪力不應小于結構底部總剪力的20%和按框架-剪力墻結構計算框架部分各樓層地震剪力中最大值1.5倍二者的較小值。
地震傾覆力矩
框架-剪力墻結構中底部框架承受的地震傾覆力矩與結構總地震傾覆力矩的比值不同對結構性能有很大的差別。異形柱框架-剪力墻結構中應設置適當剪力墻，即框架承受的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的10%但不大于50%。
當框架承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%但不大于80%時，意味剪力墻布置偏少，框架承擔較大地震作用。當框架承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的80%時，意味著結構中剪力墻數(shù)量極少，屬于少墻框架結構，其抗震性能差�？拐鹪O計時不應采用，以避免剪力墻受力過大、過早破壞。
核心區(qū)受剪承載力
由于異形柱特點，使得異形柱框架節(jié)點核心區(qū)的受剪承載力低于截面面積相同的矩形框架節(jié)點受剪承載力，這是異形柱框架的薄弱環(huán)節(jié)。為確保結構安全，設計時應特別關注。《規(guī)程》強制條文要求：“異形柱框架應進行梁柱節(jié)點核心區(qū)受剪承載力計算”，無論非抗震設計還是抗震設計均應進行。設計中也可采用取梁端增設支托或水平加腋等措施增加節(jié)點有效面積，提高梁柱節(jié)點承載力及延性。
位移比限制
對結構位移的控制，實際上是對構件截面大小、結構抗側剛度大小的宏觀控制。從而達到保證主體結構基本處于彈性受力狀態(tài)。異形柱框架-剪力墻結構形式的位移比較一般的框架-剪力墻結構要求嚴格。
五、結語
異形柱結構形式在住宅建筑中具有廣泛的應用前景，特別是在非抗震地區(qū)及低烈度地區(qū)。鑒于異形柱自身截面的特殊性，以及在對不同角度方向受力的差異復雜性、地震作用的不確定性，對異形柱-框架剪力墻結構在具體規(guī)定掌握上嚴格一點是很必要的。結構設計中若能兼顧“承載力、剛度、穩(wěn)定、延性”的平衡協(xié)調(diào)，使結構具有良好整體性和延性、足夠強度和適當剛度，能夠達到安全使用、經(jīng)濟合理目的，是居住建筑結構設計的很好選擇。
參考文獻
[1] 中華人民共和國國家標準.建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2010).京.中國建筑工業(yè)出版社.2010.12-01實施
