异形柱框架结构研究现状

异形柱框架结构研究现状

谷玉珍

华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210

摘要：近年来，许多地方出现了采用异形柱框架体系的多层建筑。这种结构体系是以异形柱为基础、并吸收了框架的有点，逐步发展而成的，它可以根据结构要求灵活布置柱网，并无柱子外凸的缺点，结构整体性能也较好，在符合住宅用户审美观点的同时又增加了房屋的使用面积，因而具有良好的经济效益和社会效益，受到了开发商和用户的欢迎。目前异形柱框架结构已成为多层住宅优先选用的结构体系。

关键词：钢筋混凝土；异形柱；框架；抗震性能

1.引言

当前，城镇住宅建设进入了一个高速发展的阶段，住宅正以商品的形式走向寻常百姓家。随着人们审美观点的改变、生活质量的提高以及住宅数量的迅猛增长，人们对住宅的质量的要求也相应提高，住宅质量逐渐成为住宅建设的一个新焦点。同时，随着国民经济和城市建设的发展，城市用地紧张，多层建筑已成为城市建设的主流。在大城市中，高层建筑住宅，尤其是中高层住宅有了较快的发展。

2.异形柱框架结构的研究现状

随着钢筋混凝土异形柱结构体系的推广和应用，对于异形结构体系的研究（包括构件、平面框架和空间整体结构的受力性能）已经成为国内混凝土结构领域的一项热门研究课题。自八十年代中期以来，针对各地住宅建筑的要求，华南理工大学、天津大学等单位已在钢筋混凝土异形柱构件、子结构和空间整体结构等方面做了大量的试验工作，取得了一批有价值的研究成果，其中天津、广州两地已经在试验研究的基础上制定了相应的异形柱结构体系的地方性建筑法规。

由于异形柱结构体系是我国建筑工程结构领域内的一项新生事物，因此，对于异形柱结构体系的整，体试验研究和理论分析主要是在我国。对于异形柱构件的研究国内外均有，但是国外异形截面构件与国内的异形柱概念不尽相同，国内外对于构件的侧重点不同。

3.研究概况

天津大学的王铁成，林海等为了研究钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能，对三榀三层两跨异形柱框架进行了拟静力试验，并采用静力弹塑性分析方法对试验框架进行了理论分析和计算，结果表明这三榀异形柱框架均具备良好的抗震性能.通过对三榀框架之间的对比分析，提出了有益于改善异形柱框架抗震性能的建议.所建立的静力弹塑性分析模型可用于钢筋混凝土异形柱框架的抗震性能评估[1]。

西安建筑科技大学的薛建阳，周超锋等为研究型钢混凝土异形柱空间框架的地震响应，首次对缩尺比为1/4的三榀两跨五层框架模型进行地震模拟振动台试验，输入ElCentro波、Taft波和兰州波，分析模型的动力特性、应变响应、加速度响应、位移响应、基底剪力和滞回性能。结果表明：强震作用下，型钢混凝土异形柱框架形成典型的梁铰破坏机制，满足“强柱弱梁”的抗震设计要求；随着输入地震波加速度峰值的增大，结构累积损伤逐渐增加，自振频率逐渐降低，阻尼比增大，加速度和位移响应峰值出现时刻向后推迟；结构在进入塑性阶段的过程中发生扭转变形；基底剪力呈现出先快后慢的增长趋势；滞回曲线饱满，表现出良好的耗能能力。型钢混凝土异形柱框架能够满足强柱弱梁和大震不倒的抗震设防要求[2]。

河北工业大学的戎贤，梁艳等对钢筋混凝土异形柱框架的抗震性能进行了研究，特别是它在高烈度地震下的抗震性能，一直是结构抗震研究的重点问题。为了配合正在编制的《钢筋混凝土异形柱技术规程》，进一步探讨这种结构体系的适用性，针对昆明市某实际工程，按8度区Ⅲ类场地的情形，进行了1榀3层2跨钢筋混凝土异形柱框架1/3比例模型的拟静力试验，研究这种结构在低周反复荷载作用下延性、变形特性和滞回特性。试验研究表明，这种钢筋混凝土异形柱框架抗震性能良好[3]。

南昌大学的桂国庆，熊黎黎等分析了钢筋混凝土异形柱框架结构顶层边节点在负弯矩作用下的受剪特征、传力模型和破坏机理，采用斜压杆机理得出了框架节点的受剪承载力计算公式，并用本文提出的公式计算节点受剪承载力，其计算值和试验结果相比较，符合良好.最后，强调为防止节点斜压破坏及主弯弧下混凝土局压破坏，还应控制负弯矩筋的配筋率和保证负弯矩筋的相对弯弧半径不应过小。

之后又进行了5个足尺异形柱框架顶层边节点受剪性能的试验研究。对核心区开裂、0.2mm裂缝，屈服、极限、破坏阶段的裂缝开展，梁纵筋及节点箍筋屈服乃至节点破坏的特征等进行观察，量测了节点核心、翼缘正面、节点与梁端连接处和箍筋的应变数据，记录了梁端荷载-位移曲线。在实测数据的基础上着重分析了各试件的耗能、刚度、延性等抗震性能以及肢长对节点受剪性能的影响[4-5]。

4结束语

对于异形柱结构在高烈度地区的深入研究，还有许多工作要去做，本文在此提出进一步研究的建议

1.为了在更广范围内推广异形柱结构体系，建议开展利用一些其它的施工工艺及结构措施来提高其节点的抗剪承载能力的研究，比如采用钢骨加强异形柱节点可以解决以往的异形柱框架结构中由于节点抗剪承载力不满足而引起的的更改结构形式、降低结构层数、减少应用范围等不利影响。

2.对于高烈度区，当房屋结构高度较高时，建议不要采用纯异形柱框架结构体系，而应采用异形柱框架—剪力墙结构体系，或者采用带暗柱的宽肢异形柱结构体系。

3.在实际工程中框架间是相互作用的，而本试验是平面受力的平面结构模型与实际有一定的差别。建议开展异形柱结构的整体试验与研究。

4.为保证节点的浇注质量，建议开展自密实混凝土在异形柱框架中的应用及研究。

参考文献

[1]王铁成，林海，康谷贻，陈云霞.钢筋混凝土异形柱框架试验及静力弹塑性分析[J].天津大学学报，2006（12）：1457-1464

[2]薛建阳，周超锋，刘祖强，胡宗波.型钢混凝土异形柱空间框架地震响应试验研究[J].土木工程学报，2017，50（05）：88-96+104.

[3]戎贤，梁艳，王铁成，白桂南.钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能试验研究[J].自然灾害学报，2006（03）：135-138.

[4]桂国庆，熊黎黎，熊进刚.异形柱框架结构顶层边节点受剪承载力分析[J].南昌大学学报（工科版），2002（04）：12-14+18.

[5]桂国庆，熊黎黎，熊进刚.钢筋混凝土异形柱框架顶层边节点受剪性能试验研究[J].建筑结构，2006（07）：32-35