浅谈异形柱框架结构在民用住宅设计中的应用

浅谈异形柱框架结构在民用住宅设计中的应用

姜春宝

姜春宝黑龙江农垦勘测设计研究院150090

[摘要]改革开放以来，人们的物质生活水平不断提高，对住宅的要求也越来越高，住宅不仅仅是传统意义上的居住场所，更要具备现代意义上的美感,还要融入高科技元素。在这种需求下，异形柱框架结构的理念产生了，并且广泛地应用在了民用住宅设计中。本文主要通过对异形柱概念的分析以及对异形柱框架结构和矩形结构在民用住宅设计中的差异等问题的阐释，进而探讨了对异形柱框架结构设计的构造，并且总结出了异形柱框架结构在民用住宅设计中应该注意的问题，希望为有关人士提供借鉴。

[关键词]异形柱框架结构；民用住宅；设计；应用时代的发展使得人们对住宅有了更高的要求，尤其是在框架结构方面，因为传统的住宅框架结构严重阻碍了居民对室内空间的随意规划，传统的住宅框架结构一旦形成，要想再进行规划，几乎就要对整个住宅进行重新的建筑设计，这样就要花费大量的时间和精力，在这种情况下，异形框架结构的理念就出现了。接下来，笔者就对异形柱框架在民用住宅设计中的应用的相关问题做具体的分析。

1、异形柱的概念

异形柱和普通的矩形柱最大的不同在于柱截面，异形柱的柱截面主要是利用很多个的小墙肢构成的，它是从剪刀墙演化来的。但是要注意，柱肢截面中各个肢的高和厚之比要小于等于4，截面柱主要的形状主要有L形、T形、十字形以及Z字形。这几种形状用于不同的部位，比如L形主要用在转角的地方，T形和十字形主要用于纵横墙交接的地方。对柱肢的宽度也有一定的要求，通常情况下是和填充墙体的厚度是一样的，一般是200mm至250mm左右，通常情况下，都不超过300mm，但是柱肢长就要长一些，通常为600mm至800mm之间。

2、异形柱框架结构和矩形框架结构在民用住宅设计中的不同之处

上文中，我们对异形柱的概念和主要的特点都有所了解了，那么异形柱框架结构和矩形框架结构在民用住宅设计中具体有哪些不同呢？接下来，笔者就进行一一的介绍，主要有以下几点不同：

2.1异形柱框架结构，因为形状的特殊性，主要用在高度幅度要有很大降低的住宅建筑中，这也可以直接的说明，为什么应用异形柱框架结构的住宅建筑能够方便用户对室内空间进行规划。

2.2异形柱框架结构因其对弹性有着高要求，所以它的位移角度的最大值要比矩形框架结构的要求要严格，因为矩形框架结构本身的稳固性就强，因此它对位移角度的最大值要求不是很严格。

2.3异形柱框架结构对住宅的烈度、高度、抗震等级的确定方法等都有严格的要求，尤其是对钢筋混凝土住宅的要求更高。

3、异形柱受力性能特点及轴压比控制

上文中，笔者主要介绍了异形柱框架结构和矩形框架结构在民用住宅设计中的不同之处，异形柱框架结构与矩形框架结构之所以会有这么大的不同，主要是由于异形柱受力性能的特点和轴压比的控制导致的，接下来，笔者就对异形柱受力性能特点和轴压比控制问题进行阐释。

3.1在现代的民用住宅设计中，异形柱框架结构设计比传统的框架结构设计更加复杂，因此，为了保证建筑工程的质量，必须要科学合理的控制异形柱受力性能特点及轴压比，在异形柱受力性能特点及轴压比控制时，对于建筑结构中的偏压构件，其受压区域总是矩形区域。而建筑结构中异形柱的受压区域较为复杂，其受压区域呈多样性，因此，如果不对其进行严格控制，就很容易对整个截面以及构件产生影响。

3.2异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下各肢将产生翘曲正应力和剪应力，剪应力使柱肢砼先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。

4、异形柱框架结构设计构造

上文中，笔者主要向我们具体的阐释了异形柱的概念、异形柱框架结构和矩形框架结构在民用住宅设计中的不同之处以及异形柱受力性能特点及轴压比控制，接下来笔者主要从框架柱、框架节点、柱与填充墙的连接等异形柱框架结构设计构造的相关问题做相应的概述。

4.1框架柱

4.1.1柱纵筋与箍筋设置形式有“L”、“T”、“十”及双排布置等形式。在同一截面内，纵向受力钢筋宜采用相同直径，其直径不应大于25mm，且不小于14mm。纵筋间距大于250mm时，应设置纵向构造筋，其直径可采用12mm，并设拉筋，拉筋间距为箍筋间距的两倍。

4.1.2柱截面厚度小于200mm时，纵向受力钢筋每排不应多于2根；肢厚在200—250mm时，每排钢筋不应多于3根，必要时可分二排设置，二排钢筋之间的净距不应小于50mm。

4.1.3框架柱中全部纵向受力钢筋的配筋率：抗震等级为2级时，中柱、边柱不应小于0.7%，角柱不应小于0.9%；抗震等级为3级时，中柱、边柱不应小于0.6%，角柱不应小于0.8%。框架柱中全部纵向钢筋的配筋率，抗震设计时，对2、3级钢筋不宜大于3%。

4.1.4框架柱应采用复合箍，严禁采用具有内折角的箍筋，箍筋必须做成封闭式。箍筋末端做成不小于135°的弯钩，弯钩端头直段长度不应小于10d（d为箍筋直径）。

4.2框架节点

4.2.1框架梁的截面宽度与异形柱的肢宽相等或梁截面宽度每侧凸出柱边小于50mm时，在梁四角上的纵向受力钢筋应在离柱边大于800mm处，且满足小于l/25坡度的条件下向柱筋内侧弯折伸入框架节点内。

4.2.2当框架梁的截面宽度的任一侧凸出柱边大于等于50mm时，则该侧梁角上的纵向受力钢筋可在本肢柱筋外侧伸入梁柱节点内。

4.3柱与填充墙的连接

4.3.1异形柱框架结构的填充墙应采用轻质墙体材料，并必须与框架可靠地连接。当采用砌体填充墙时，在框架与填充墙的交接处，沿高度每隔500mm或砌体皮数的适当倍数，用钢筋与柱拉接，钢筋由柱的每边伸出。

4.3.2填充墙长度大于5m时，墙顶部与梁宜有拉结措施；填充墙高度超过4m时，宜在墙高中部设置与柱连接的通长钢筋砼水平墙梁。

5、异形柱框架结构在设计时应该注意的问题

上文中，笔者向我们介绍了很多关于异形柱框架结构的问题，我们对异形柱结构在民用住宅设计中的应用有了初步的了解，但是异形柱框架结构在民用住宅设计中，还需要注意很多的问题，需要注意的问题主要有以下几点：5.1由于异形柱的柱肢较长，梁柱重叠部分较大，因此在电算时需点取“梁柱重叠部分作为刚域”选项进行计算；建议采用双向偏心受压、双向偏心受拉、正截面承载力计算。

5.2在一般的矩形柱的多层框架结构中侧移多不起控制作用，而对于异形柱框架结构，由于侧向刚度较小，有时侧移会超过规范允许值。

5.3因为异形柱荷载方向角具有任意性，所以在异形柱内折角处应设置同样直径的受力筋。

6、结语

综上所述，我们了解了异形柱框架结构在民用住宅设计中有很大的应用，随着时代的发展，异形柱框架结构在民用住宅设计中会有更加广泛的应用。本文是笔者根据自己多年的异形柱框架结构在民用住宅设计的经验总结出来的，希望能够为有关单位提供借鉴，为我国异形柱框架结构在民用住宅设计的发展提供参考。

参考文献[1]廖雅娟,明铁.浅谈异形柱框架的设计与构造[J].科技信息(科学教研).2008(08)[2]郑嘉.对异形柱结构设计的几点认识[J].科技信息(科学教研).2008(19)[3]张维福,刘敏.浅析异形柱结构设计的几个问题[J].中国科技信息.2011(03)