論述建筑框架結(jié)構(gòu)異形柱設(shè)計(jì)

闞明輝

摘 要：對于建筑框架施工來說，異形支柱在其中起到重要作用，也為框架施工帶來一定的好處，異形柱在建筑中所起到的支撐作用是其他體系都不能替代的。建筑中要是很好地應(yīng)用了異形柱結(jié)構(gòu)，那么整個(gè)建筑的性價(jià)比都會(huì)被提高一大截，使建筑更具美感，還能使建筑室內(nèi)空間得到更好的利用。本文分析了異形柱獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并介紹了建筑框架結(jié)構(gòu)中對異形柱設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：建筑；框架；異形柱；設(shè)計(jì)

建筑框架決定著整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，人們對建筑安全性提出更高要求的同時(shí)，也對建筑的美觀性提出了較高要求，這對建筑框架結(jié)構(gòu)的施工來說，將要綜合考慮建筑多方面的性能。異形柱設(shè)計(jì)能很好地滿足人們各項(xiàng)需求，還具有布置靈活、剛度高等特點(diǎn)，還有較好的美觀效果，特別適合現(xiàn)代的建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)。

1 異形柱介紹

異形柱是異性截面柱的簡稱，主要指具有幾何形狀的柱體截面，和常見的矩形結(jié)構(gòu)還有一定差距，多數(shù)都是形狀各異的幾何圖形，且比較復(fù)雜，這個(gè)框架結(jié)構(gòu)是處在矩形框架和短肢剪力墻兩者間的結(jié)構(gòu)體系。如果異形柱的肢體高度和厚度之間的比例越小，和框架結(jié)構(gòu)受力的特征就會(huì)越接近。普通的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)截面多數(shù)都是圓形或者矩形，但是異性柱截面一般都是+形、T形或者是L性，在設(shè)計(jì)異形柱的時(shí)候首先要將建筑整體結(jié)構(gòu)的承載力要求和剛度要求考慮在內(nèi)，還要明確建筑結(jié)構(gòu)所具有的功能和方案設(shè)計(jì)，再選取異性界面柱應(yīng)該用哪一種形狀的結(jié)構(gòu)，要符合建筑的各項(xiàng)要求。

2 異形柱框架的特點(diǎn)

2.1 布置更加靈活

異形柱在建筑結(jié)構(gòu)中，通常都是起到了墻壁維護(hù)作用，不會(huì)有任何重量負(fù)載到異形柱上；所以，建筑結(jié)構(gòu)墻壁用較輕的材料的就可以，不會(huì)受到建筑整體的任何限制。這樣一來，建筑空間的內(nèi)部布置就會(huì)很靈活，還有較好的效果，能實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)空間較大的需求，更受業(yè)主的喜愛。

2.2 剛度高且質(zhì)量輕

和普通的矩形結(jié)構(gòu)相比，異形柱的框架體系更具有較高的抗震性，異形柱結(jié)構(gòu)本身就有質(zhì)量輕的特點(diǎn)，并且有較高的剛度，這兩者結(jié)合在一起就會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性更高的原因，人們也更喜歡這種結(jié)構(gòu)。人們現(xiàn)在對建筑的安全性也有較高的要求，而且異形柱結(jié)構(gòu)就有這方面的特性，能很好地滿足人們的各項(xiàng)建筑需求。

2.3 性價(jià)比較高

盡管異形柱在施工上有較大的難度，但還是有較大的自身優(yōu)勢，能將建筑面積合理地?cái)U(kuò)大，這樣也能使建筑的施工成本有所降低，還具有較高的性價(jià)比，所體現(xiàn)來的經(jīng)濟(jì)效益也是很可人的。從最出的異型柱結(jié)構(gòu)應(yīng)用，通過長期的應(yīng)用和不斷創(chuàng)新，現(xiàn)在的異型柱結(jié)構(gòu)施工技術(shù)已經(jīng)非常成熟，不光能滿足人們對建筑結(jié)構(gòu)安全性的需求，更在美觀上滿足了人們的需求，主要是建筑室內(nèi)不用再凸出梁柱，就更加美感，使用起來還特別方便，能將建筑房間面積更好地拓展出來。從以往的建筑施工中來看，和普通的磚混結(jié)構(gòu)先比，異形柱結(jié)構(gòu)要多出8%以上的實(shí)際使用面積，不僅如此，還能將磚混結(jié)構(gòu)所具有的所有優(yōu)點(diǎn)都涵蓋在其中，將磚混結(jié)構(gòu)較難的施工技術(shù)難題給解決了，這些優(yōu)勢就是人們更加青睞異形柱結(jié)構(gòu)的主要原因?，F(xiàn)在的建筑施工中，多數(shù)都會(huì)使用異形柱結(jié)構(gòu)，尤其近年來的建筑項(xiàng)目，我國在這方面的施工上已經(jīng)有了較成熟的技術(shù)和理論，施工人員在都具備較好的施工技術(shù)，能充分滿足人們對大面積建筑的所有需求。

3 異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

3.1 適用高度及高寬比、長細(xì)比、肢長等限制

3.1.1 異形柱框架在7度抗震設(shè)防烈度區(qū)，要求房屋高度≤35m，高寬比不宜超過5；8度區(qū)房屋高度≤25m，高寬比不宜超過4。

3.1.2 柱凈高與截面長邊之比即長細(xì)比應(yīng)≤8，但不宜<4。根據(jù)砼結(jié)構(gòu)規(guī)范.長細(xì)比<4即短柱，短柱在壓剪作用下往往發(fā)生脆性的剪切破壞，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡最避免出現(xiàn)短柱。長細(xì)比>8，易引起附加偏心矩，對軸壓構(gòu)件及小偏心受壓構(gòu)件承載力影響較大。

3.1.3 根據(jù)長細(xì)比不宜<4，在梁高為600mm的前提下，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.0m時(shí)，異形柱的最大肢長可為600mm；底層層高為4.2m時(shí)，肢長可為900mm因此，異形柱的柱肢不應(yīng)過長，各肢肢高與肢厚比不應(yīng)>4，且異形柱截面肢厚對多層建筑不應(yīng)<150mm；對高層建筑不應(yīng)<200mm。

3.2 異形柱設(shè)計(jì)受抗震等級(jí)影響

在設(shè)計(jì)異性柱的時(shí)候，要綜合分析結(jié)構(gòu)的類型、建筑的高度和規(guī)定的抗震設(shè)防等級(jí)，依據(jù)這些要素來選擇抗震等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，還要符合異形柱構(gòu)造的措施和計(jì)算的結(jié)構(gòu)。比如規(guī)定的抗震設(shè)防等級(jí)為7度，而且房屋的高度還在22m以下時(shí)，異形柱的抗震等級(jí)就應(yīng)該為三級(jí)；要是房屋高度在22m以上時(shí)，異形柱的抗震等級(jí)就應(yīng)該是二級(jí)。要是抗震設(shè)防烈度為8的時(shí)候，而且房屋的高度在25m以下時(shí)，異形柱的抗震等級(jí)就應(yīng)該是二級(jí)。這個(gè)規(guī)定在各個(gè)地區(qū)也是有所差距的，具體的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還是要以施工現(xiàn)場和建筑結(jié)構(gòu)來定。

異性柱結(jié)構(gòu)和普通的磚混結(jié)構(gòu)有很大不同，該框架是雙向設(shè)置的，能使平衡性有所增加，同時(shí)框架柱是對齊的方式，能和框架梁相互拉通，這樣能有效避免框架的縱向梁和橫向梁之間出現(xiàn)相互支撐的作用，對框架的穩(wěn)定性帶來影響，讓異形柱結(jié)構(gòu)受到較大的阻力，從而具有一定的剛度，增加其穩(wěn)定能力和承載能力。這樣并不是只有壞處的，也有好處，能讓建筑整體性更加穩(wěn)定，也使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能有所增加。在地震作用下，異形柱框架結(jié)構(gòu)最大彈塑性層間位移通常發(fā)生在結(jié)構(gòu)底部。常見的加強(qiáng)薄弱層的措施應(yīng)在底層設(shè)置支撐、芯柱，利用已有構(gòu)件，如適當(dāng)加強(qiáng)底層樓梯的設(shè)計(jì)，使其與框架有可靠的連接以產(chǎn)生支撐作用，同時(shí)考慮到受力的復(fù)雜性，可在設(shè)計(jì)時(shí)將基礎(chǔ)與底層異形柱的連接部位改設(shè)為矩形柱，或?qū)⒄麄€(gè)底層柱改設(shè)為矩形柱，有利于抗震。

3.3 如何減輕扭轉(zhuǎn)力對建筑的影響

異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要盡量使結(jié)構(gòu)平面對稱，使建筑平面和剛度達(dá)到更高的均勻度，在設(shè)計(jì)過程中，異形柱框架結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向應(yīng)協(xié)調(diào)布置，并宜縱向交聯(lián)，這樣是為了避免扭轉(zhuǎn)對整體異形柱框架結(jié)構(gòu)帶來的不利影響，如果已經(jīng)發(fā)生了明顯的不對稱，一定要及時(shí)評(píng)估扭轉(zhuǎn)對于結(jié)構(gòu)受力的不利影響，及時(shí)修正。

3.4 如何減輕豎向作用力對建筑的影響

異形柱框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和施工過程中，還要注意防止樓層剛度在豎直方向上的突變，力求使異形柱框架結(jié)構(gòu)建筑在豎直方向上體現(xiàn)整體的體型規(guī)則均勻，一定要避免錯(cuò)層。這樣可以讓異形柱框架結(jié)構(gòu)建筑避免過大的外挑，同時(shí)也避免過大的內(nèi)收，兩者兼顧，在平衡和均勻的基礎(chǔ)上，力求達(dá)到更高的規(guī)則性和安全性。且更能體現(xiàn)出異形柱框架結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，把異形柱框架結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)充分應(yīng)用到建筑的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，讓建筑結(jié)構(gòu)更加具有性價(jià)比和安全性。

結(jié)束語

建筑框架結(jié)構(gòu)異形柱設(shè)計(jì)，需要綜合多方面的因素，整合多方面的資源來整體考慮和進(jìn)行。異形柱框架結(jié)構(gòu)具有抗震性高、室內(nèi)空間布局靈活等等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的建筑框架異形柱設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡可能體現(xiàn)，揚(yáng)長避短，讓異形柱框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢體現(xiàn)出來?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]葉姣.論述建筑框架結(jié)構(gòu)異形柱設(shè)計(jì)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（23）.

[2]尹海坤.論述異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2012（18）.

[3]韋忠宇.建筑工程中異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)探析[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2014（3）.