异形柱框架结构设计分析
- 格式:pdf
- 大小:263.04 KB
- 文档页数:2
异形柱框架结构设计要点分析摘要:异形柱具有良好的承载、抗震、变形能力,在工程中应用较为广泛。
笔者介绍了异形柱结构的概念、力学性能,总结出异形柱框架结构设计的常见问题及设计要点,对于同行具有一定的参考价值。
关键词:异形柱、异形柱框架结构、结构设计1异形柱结构异形柱是指在满足结构刚度和承载力等要求的前提下,根据建筑使用功能、建筑设计布置的要求而采取不同几何形状截面的柱。
异形柱框架结构是指全部或部分柱截面为L 形、T 形、十字形(以L 形柱作角柱,T 形柱作边柱,十字形柱作中柱),截面高与肢厚之比小于或等于 4 的框架结构(见图1)。
2异形柱具有的性能2.1 承载能力异形柱是由多肢构成的,柱肢截面高度与其宽度之比在2.5~4 范围,墙肢平面内向刚度不同于外向刚度,两者相差较大,刚度也不同,因此,各向的承载能力也不相同。
2.2 抗震能力异形柱框架结构的抗震等级,应根据建筑的结构类型、高度和地区的抗震设防烈度进行选择,而且要达计算要求及设计构造标准,设计规定:(1)三级抗震:抗震设防烈度为7 度且建筑高度<22 m;(2)二级抗震:①抗震设防烈度为7 度且建筑高度≥22 m;②抗震设防烈度为8 度且建筑高度≤25 m。
一般来说,异形柱框架结构只适用的地区:抗震设防烈度≤7 度,建筑高度<35 m。
2.3 变形能力大多数建筑层高为 2.8~3.1 m,异形柱肢厚约为0.2 m,一般为了确保足够的承载力,异形柱肢长不能太小,否则会出现太小的柱剪跨比值,造成短柱现象,出现剪切变形,降低了构件的变形能力。
假如异形柱的轴压比较小,但当柱壁构件太薄时,截面曲率就会较小,也会导致异形柱出现弯曲变形性,降低了异形柱的延性。
3异形柱框架结构设计的常见问题3.1 结构计算方面(1)进行柱的配筋计算时,单偏压、双偏压计算均适用于一般框架结构,但单偏压计算不适用于异形柱结构,因此,只能选用双偏压计算。
(2)两个主轴方向除了计算水平地震作用,还要验算抗震验算,此外,7 度与8 度还要验算与主轴成45°方向。
异形柱框架结构设计问题分析摘要:文章深入的分析了异形柱以及短肢剪力墙的区别,异形柱框架结构设计的一般规定、受力特点及轴压比控制,并且讲解了在开展结构设计的时候,要遵循的方法体系等,而且提出了一些个人的看法。
关键词:异形柱;短肢剪力墙;长细比;短柱;轴压比;构造1 概述在过去的时候,建筑普遍的使用多层的框架体系,然而最近的一段时间开始朝着异性柱样式的发展。
它可以更好地合乎建筑体的使用规定,而且合乎其构造等的特征,所以被大范围的使用。
它一般是用到多层的建筑体中,填充墙采用粉煤灰加气混凝土砌块,厚度与异形柱肢厚相同,屋中没有柱楞,它的特征有以下的一些:(1)有着常见的体系具有的整体性,而且它的抗振性非常好。
(2)还具有砖混体系的独特性,它的使用规模变大了。
而且又能够合理的应对砖混体系面对的不利现象。
(3)其具有非常宽的空间,而且非常的方便使用者进行改装等活动。
现在,我国的规定和条例中还没有对其进行详细的论述,设计者在开展工作的时候,唯一可以分析的是区域性的内容,他们在开展活动的时候经常性的会遇到一些在条例中没有提到的内容,此时就要靠他们长久的工作知识,进行合理的分析。
2 其在构造设计中的常见规定内容2.1 关于构造的布局当平面布局的时候,通常按照如下的理念进行活动:对于其单独的结构来讲,应该确保平面的状态以及刚度等是匀称的,如果很显然的失衡的构造要分析扭转力对于构造的干扰,要确保其是双向存在。
对于垂直方向的布局:它的垂直体型要确保匀称,防止有太大的外挑以及内收等现象发生。
2.2 关于其何时的尺寸等的论述2.2.1 异形柱根架在7度抗震设防烈度区,要求房屋高度不大于35m,高宽比不宜超过5;8度区房屋高度不大于25m,高宽比不宜超过4。
2.2.2 柱净高与截面长边之比即长细比不宜小于4且不大于8.结合结构内容,长细比小于4即短柱,一般短柱容易被影响,在设计的时候最好别存在短柱。
2.2.3 根据长细比不直小于4,在梁高为600mm的前提下,当标准层层高为3.0m时,其肢的长度最长可以达到600mm;底层层高为4、2m时,肢长可为900mm。
建筑结构设计中异形柱框架结构分析摘要: 随着人们对住宅使用功能、空间划分上的要求不断的提高,传统的砖混结构的住宅已经不能满足人们的需要了。
于是框架结构和异形框架逐渐被运用于住宅建筑中。
本文将结合异形柱框架结构形式、受力性能、计算分析、结构构造等方面进行分析探讨。
关键词: 异形柱, 受力性能,框架柱,结构设计,中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:异形柱结构是采用t 形、l 形、十字形等截面的异形柱代替一般框架柱作为竖向支承构件而构成的结构, 在工程设计中可根据建筑设计对建筑功能及建筑布置的要求, 在结构的不同部位,采取不同形状截面的异形柱。
异形柱的柱肢厚度及梁宽度与框架填充墙协调一致, 避免了框架柱及梁在屋内凸出, 从建筑学角度也可称其为“隐式框架”[ 1] 。
近年来, 随着我国住宅产业的迅速发展以及人们对住宅建筑使用要求的不断提高, 普通的矩形框架柱会给室内装饰和家具布置带来极大的不便。
如何合理地利用建筑物的有效面积, 这对住宅结构设计提出了一项新的要求。
异形柱框架结构体系在一定程度上满足了上述要求, 兼备了框架及剪力墙结构体系的优点, 它将是今后住宅结构体系的发展方向之一。
1 异形柱的受力性能(1) 承载能力。
异形柱不同于矩形柱, 它由多肢组成, 柱肢截面高度与柱肢宽度的比值一般在2.5~4, 墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大, 导致各向刚度不一致, 其各向承载能力也有较大差异。
(2)变形特征。
一般住宅的层高在2.8 m~ 3.1 m, 异形柱肢厚在200 mm 左右, 异形柱为了获得足够的承载力, 肢长一般不会太小, 这就容易造成柱剪跨比过小, 形成短柱( 柱净高h / 柱肢长h 4, 由于异形柱属薄壁构件, 也会因截面曲率m / ei 或ecu / x ( ecu 为混凝土的极限压应变, x 为截面受压区高度) 较小, 使弯曲变形性能有限, 延性较差。
2 异形柱的计算分析2.1 计算方法在低烈度区, 且水平力作用在截面对称轴内时( 如异形柱为十字形) , 弹性分析计算其翘曲应力很小, 此时如同承受水平力的偏压构件, 仍可按平截面假定分析, 按混凝土设计规范计算。
异形柱框架结构设计概述异形柱框架结构是一种新型的建筑结构设计,它的特点是采用了不规则形状的柱子,从而能够提供更大的自由度和更好的美学效果。
在本文中,我们将对异形柱框架结构的设计概述进行介绍,包括其特点、设计原则、应用范围以及未来的发展趋势等方面。
一、异形柱框架结构的特点异形柱框架结构与传统的柱框架结构相比,最大的特点就是其柱子的形状不规则。
传统的柱子都是直的或者圆形的,而异形柱则可以是各种各样的不规则形状,比如三角形、菱形、梯形等等。
这种不规则形状的柱子可以带来更大的设计自由度,能够创造出更多样化和更富有创意的建筑形态。
异形柱框架结构还可以提供更好的承载能力和抗震能力,从而能够创造更为安全和稳定的建筑结构。
在设计异形柱框架结构时,需要遵循一些设计原则,以确保其稳定性和安全性。
需要根据建筑的功能和设计要求来确定柱子的形状和布置方式,需要保证其能够满足建筑的结构需求。
需要考虑异形柱的连接方式和结构设计,确保其能够具有良好的承载和抗震能力。
还需要考虑建筑的美学效果,尽可能使得异形柱的设计能够融入到整个建筑结构中,创造出更加优美和独特的建筑形态。
异形柱框架结构可以广泛应用于各种建筑中,特别适合于那些对建筑形态要求比较高的项目。
比如高端商业建筑、文化建筑、艺术建筑等,都可以采用异形柱框架结构来创造出更加个性化和独特的建筑形态。
异形柱框架结构还可以应用于那些地震频发地区的建筑设计中,其良好的抗震能力可以为建筑提供更大的安全保障。
随着建筑设计的不断发展和变化,异形柱框架结构在未来将会有更广阔的应用前景。
随着技术的不断进步,可以预见将会出现更多更复杂的异形柱设计和制造技术,从而能够创造更为独特和美观的建筑形态。
随着人们对建筑美学的要求不断提高,异形柱框架结构将会成为建筑设计中的一个重要趋势,为建筑设计提供更多样化和更迷人的选项。
(异形柱)设计总结一、计算前准备工作1. 确定异形柱(短肢剪力墙)尺寸《江异》6.1.2条:“异型柱截面各肢肢高于肢宽之比不应大于4,不宜小于2.5,不应小于2。
肢宽不宜小于200mm,不应小于180mm。
一字形异型柱的肢宽不得小于300mm。
对于角柱:6度区H≤6层时,肢高不宜小于500mm;6度区H>6层以上及7度区肢高不宜小于600mm”。
在拿到建筑条件图后,根据建筑平面布置柱网。
角柱单肢的高宽比取3;中柱的单肢的高宽比取2.5~3。
布置剪力墙时,若垂直于墙长方向有框架梁连接时,应与建筑协商,尽量争取在此方向设一小段墙肢(不小于1倍的墙厚)。
2. 确定框架梁尺寸《江异》6.1.3条:框架梁截面高度可取(1/12~1/18)Ln,(Ln为梁的计算跨度,即异型柱翼缘中心轴线之间的距离),且梁高不宜小于350mm。
主梁截面宽度不宜小于200mm及柱肢宽度。
3. 确定楼(屋)面板厚度《上异》3.2.5条:现浇钢筋混凝土异形柱结构的顶层楼板厚度不宜小于130mm;地下室顶板厚度不宜小于180mm;一般楼层现浇楼板的厚度不宜小于110mm,且不应小于100mm。
屋面板厚取130mm;一般楼板取110mm。
对于跨度大于3.3m楼板,板厚按1/30(单块板)及1/35(连续板)取用。
转换层的板厚由专业负责人统一确定后取用。
4. 统一计算原则在着手计算前,应对计算软件(SATWE或TAT)的参数取值进行统一。
此外,对于结构信息(抗震等级、场地类别、砼等级)、结构布置原则、荷载取值原则及计算步骤也应进行统一。
在同一项目的同一类型的结构中,应对上述要点做到统一。
二、计算中的要点1. 计算软件根据《江异》4.2.2条,异形柱框架结构的计算优选TAT软件,也可采用SATWE软件。
使用TAT软件,梁、柱的计算配筋会比SATWE稍大。
2. 异形柱的输入在PM中,异形柱可选择“十”字形的模型输入,可以适应“L”“T”及“十”等形状的要求。
浅谈异形柱框架结构设计1、异形柱框架结构的定义所谓异形柱框架结构即是由異形(T型、L型、十字型)柱组成框架,由轻质填充墙所形成的结构。
根据建筑布置及结构受力的需要,异形柱结构中的框架柱,可全部采用异形柱,也可部分采用一般框架柱。
《规程》中目前仅列入T型、L型、十字型三种截面形式的异形柱,因此对此三种截面形式在实际工程中应用较多,积累的实验研究、理论研究及工程实际经验较多。
而对其他形状截面的柱,由于目前缺乏充分的研究成果而未列入,为适应异形柱结构发展的需要,有待今后进一步研究充实。
2、异形柱框架结构概述2.1异型框架柱的优点(1)具有一般矩形柱框架结构整体性较强,抗震延性好的优点。
(2)兼有砖混结构的优点,且又有效解决了砖混房屋超高的技术问题。
因此特别适用于联排别墅、高档多层住宅等。
(3)因墙体厚度一般与异形柱肢厚相同,室内不出现柱楞不露梁,使用面积能增加8%~10%。
既改善了建筑功能,也提供了大空间及住户拆改装修的便利条件。
(4)由于填充墙推荐采用粉煤灰、加气混凝土砌块等非粘土质新型轻质墙体材料,使得造价能低于普通框架结构约10%~15%。
与消耗耕地的粘土砖混结构体系相比,异形柱框架结构体系优势明显,是砌体结构较好的替代品,因此具有很好的推广价值和广阔的市场前景。
(5)隔声、隔热效果优于砌体结构,改善了建筑物的物理特性。
2.2异形柱框架结构的应用前景随着人们审美水平的日益提升,对于建筑设计方面也提出了更高层次的要求,因此为了适应新时期建筑领域多元化发展需要,异形柱框架结构应运而生,这种新型建筑结构具备明显的经济节能性。
由于异形柱框架结构自身具备了较强的受力能力,能够有效提高室内空间利用率,还可以通过与剪力墙结构混合应用,形成互补的关系,组成相对完整的综合建筑结构。
目前,异形柱框架结构已经成为了建筑业未来主要的发展趋势。
3、异型柱框架的结构设计3.1结构的布置异形框架结构在进行布置的过程中,其异形柱的所设置的隔墙交叉点,必须要充分的满足要求。
异形柱结构设计要点详解1.异形柱框架结构的使用范围.1)抗震设防裂度为7度及7度以下地区;2)柱网尺寸不宜过大,一般不大于6M,不应超过7.2M,这是因为该种结构一般是用于6度不超过27M,7度不超过24M的8层以下的房屋,多用于住宅建设,由于住宅的层高一般为2.8M,要保证2.4M的净高,在梁高不小于跨度1/15的情况下,故跨度不宜太大;3)应采用轻质墙体材料,异将建筑物地平均自重控制在9KN/M2以下;2.异形柱框架设计应符合以下规定.1)为保证异形柱框架结构的整体抗震性能,应采用现浇梁板结构;2)异形柱框架应设计为双向刚接梁柱抗侧力体系,根据结构平面布置和受力特点,可部分布置异形柱,部分布置矩形柱;3)底层为大空间的异形柱框架结构,底层柱应采用矩形柱,此时底层形成转换层,该层楼板应用厚度不小于180MM现浇板,双层双向配筋,上下层相关柱截面面积比宜接近于1,刚度比宜在1--1.5之间,上下层异形柱与矩形柱相交时重合面积不应小于2/3.4)异形柱框架结构平面布置宜使结构的平面刚度均匀.对称,避免扭转;竖向布置应注意体型力求规则.均匀,避免有过大的外挑和内收,避免楼层刚度沿竖向突变;5)异形柱框架结构在6度区高度小于或等于22M时,其结构抗震等级按四级考虑,在6度区高度大于22M时,其结构抗震等级按三级考虑;在7度区高度小于或等于22M时,其结构抗震等级按三级考虑,在6度区高度大于22M时,其结构抗震等级按二级考虑;如底层抽柱形成转换层时,该层的框架抗震等级应提高一级;6)异形柱截面肢高与肢宽比不应大于4,也不应小于2.5,肢宽不应小于180MM,"一"字型扁肢柱肢宽不应小于300MM;当角柱为异形柱时,6度区肢高不宜小于500MM,7度区不宜小于600MM;7)异形柱梁及节点的混凝土强度等级不应低于C25;柱中的纵向受力筋直径不应大于25MM,也不应小于14MM;8)异形柱的轴压比限值各地规定不尽相同,但总的来说比普通的框架柱要严一些;3.结构分析.1)异形柱框架结构的内力及位移应按弹性方法计算,在竖向荷载作用下,可考虑梁端塑性内力重分布;2)异形柱框架结构可用"TAT"."SATWE"等程序计算;3)异形柱框架结构的基本自震周期应考虑非承重墙的影响,折减系数可取0.6--0.7;5)"Z"形柱应按剪力墙输入计算程序计算.。
异形柱结构设计特点及应用分析摘要:随着城市建设的不断发展,出现了很多新的建筑结构形式,异形柱框架结构正是这些新型结构的一个代表。
异形柱结构因其具有住宅室内空间灵活布置的特点,决定了其是营造高品质住宅的首选结构,并得到广大房地产开发商和用户的欢迎,但再好的结构难免有缺陷,本文根据作者多年的工作经验,结合工程案例,探讨异形柱的选择以及设计的的体会。
关键词:异形柱结构;变形能力;平面布置随着我国建筑事业的迅速发展以及人们物质文化水平的不断提高,人们对住宅的要求越来越高,这就给建筑工程师们提出一个难题:如何科学进行住宅房间的布局,如何达到更好地室内装饰以及家具布置的效果。
总之,如何充分利用建筑物的有效空间,在城市住房问题越来越紧张的今天已成为住宅结构设计中一个必须考虑的问题。
异形柱框架作为一个新的结构体系在这一背景下出现了。
异形柱结构是指采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构。
异形柱结构是一种新兴结构,虽然在结构受力和抗震性能上存在一定的缺陷,但因其有室内净使用空间大、室内空间布置灵活、室内观感好、结构自重轻等优点,所以有其存在的市场价值,在工程实践中也的确经常被采用。
故此我们应该掌握其受力特性和结构特点,在了解其结构破坏机理的基础上采用合理的结构布置形式,达到最好的设计效果。
1异形柱结构特点1.1异形柱结构相对于砖混结构的优点采用有异形截面柱的框架结构、框—剪结构,其整体变形特征与普通矩形截面柱相接近。
与相同截面积的矩形柱比较,异形截面柱的自身刚度大,因而在框架结构和框—剪结构中采用异形截面柱后,结构的整体刚度增大,结构侧移减少;虽然结构的自振周期变短,水平地震作用加大,但结构的整体刚性好,抗震性能不会减低。
1.2异形柱结构的受力及抗震特点异形柱结构的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同,其主要体现在异形柱本身及梁柱节点上。
据有关研究显示,异形柱的延性不如普通矩形柱。
由于多肢导致了异形柱剪力中心与截面形心不能重合在一起,在受力的情况下,各肢产生翘曲正应力和剪应力。
异形柱结构受力与设计分析0引言随着人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。
于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结构的优点,逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式,即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。
这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点,受到了建筑师的肯定,更得到了住户与房开商的欢迎,为此,本文对这两种新的高层住宅结构型式的受力特点、结构分析及构造要求进行阐述。
1短肢剪力墻结构特点1.1短肢剪力墙结构形式的特点1)结构建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾;2)墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置;3)能灵活布置,可选择的方案较多,楼盖方案简单;4)连接各墙的梁,随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内,可隐蔽;5)根据建筑平面的抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙,形成主要的抗侧力构件,易满足刚度和强度要求。
1.2短肢剪力墙结构设计注意事项对短肢剪力墙结构的设计计算,因其是剪力墙大开口而成.所以基本上与普通剪力墙结构分析相同,可采用三维杆系—薄壁柱空间分析方法或空间杆一墙组元分析方法。
其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况,精度较高。
虽然三维杆系一薄壁柱空间分析程序使用较早、应用较广,但对墙肢较长的短肢剪力墙,应该用空间杆墙组元程序进行校核。
在进行以上分析后,按《高层建筑结构设计与施工规范》进行截面与构造设计,相对于异形柱结构,短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟,但这种结构在设计中仍然有需要引起重视的方面:1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构,其抗侧刚度相对较小,设计时宜布置适当数量的长墙,或利用电梯、楼梯间形成刚度较大的内筒,以避免设防烈度下结构产生大的变形,同时也形成两道抗震设防。
异形柱框架结构设计概述【摘要】异形柱框架结构是一种特殊的结构形式,具有独特的设计理念和应用价值。
本文通过对异形柱框架结构的定义、特点、设计原则、设计方法和应用领域的介绍,展现了其在工程建设中的重要性和广泛应用。
结合未来发展趋势的分析,强调了异形柱框架结构在现代建筑领域中的巨大潜力和创新空间。
通过深入探讨和研究,可以不断提升异形柱框架结构设计水平,推动其在建筑工程中的进一步应用和发展,为现代城市建设和可持续发展做出积极贡献。
异形柱框架结构设计将成为未来建筑工程领域的重要趋势,值得重视和关注。
【关键词】异形柱框架结构、设计、概述、定义、特点、设计原则、设计方法、应用领域、重要性、未来发展趋势1. 引言1.1 异形柱框架结构设计概述异形柱框架结构设计是建筑工程领域中的重要内容,它在建筑物的结构设计中具有重要的作用。
异形柱框架结构是指柱子呈现非传统形状的框架结构,其设计与传统矩形柱框架结构有所不同。
异形柱框架结构设计概述涉及到了该结构的定义、特点、设计原则、设计方法以及应用领域,这些内容都是建筑设计中不可忽视的重要要素。
异形柱框架结构设计旨在提高建筑物的结构稳定性和承载能力,同时满足美学和实用性的要求。
通过合理设计和构造,异形柱框架结构可以在建筑物中发挥重要的支撑作用,增强建筑物的整体结构性能,使建筑更具有创新性和艺术感。
本文将系统地阐述异形柱框架结构设计的相关内容,希望能够为建筑工程领域的专业人士和学习者提供一定的参考和指导。
通过对异形柱框架结构设计的深入了解,可以更好地应用和发展这一技术,为建筑行业的发展做出贡献。
2. 正文2.1 异形柱框架结构的定义异形柱框架结构是指在建筑或结构体系中采用具有不规则形状或截面的柱作为支撑或承重构件的结构形式。
这种结构形式通常表现为柱的截面呈现出非传统的几何形状,比如蜂窝状、波纹状或异形截面等。
异形柱框架结构设计的关键特点是通过合理设计和构造,使得这些异形柱能够承受结构系统的荷载,并满足设计要求。
关于异形柱框架结构设计的研究摘要:异形柱框架结构因能克服普通框架结构露梁露柱的缺点而受到广泛应用,有着较大的市场需求,本文主要对这种结构的设计进行探讨。
以供同行参考。
关键词:异形柱; 受力特点; 结构设计一、概述随着我国住宅产业的迅速发展以及人们对住宅建筑使用要求的不断提高,普通的矩形框架柱会给室内装饰和家具布置带来极大的不便。
如何合理地利用建筑物的有效面积,这对住宅结构设计提出了一项新的要求。
异型柱框架结构体系在一定程度上满足了上述要求,从结构受力角度来说,它博采框架加剪力墙体系之长,平立面布置近于框架结构,柱的截面形式又不拘泥于矩形,将截面积向工程轴外铺开成t形、十字形、l型等,用较少的混凝土材料,获得了较大的刚度;同时配合轻质填充墙的使用,结构重量比一般框架更轻。
适中的刚度和较轻的自重,对减小地震作用很有利,是一种经济合理的抗震住宅结构体系。
二、异型柱受力特点普通框架结构露梁露柱的缺点已经不能满足人们对住宅平面和空间的要求。
异形柱框架结构能在很大程度上克服普通框架的上述缺点,因此受到广泛欢迎。
《钢筋混凝土异形柱结构技术规程》(征求意见稿)已发布,本文现对这种结构的受力特点、结构分析及构造要求进行阐述探讨; 异型柱结构与普通框架结构相比,有如下受力方面的特点:①根据建筑上的需要,异型柱在房间的分隔墙交点处灵活布置,平面刚度疏散均匀,经常会有梁纵、横不贯通,结构较难简化为平面结构计算;②立面刚度分布较均匀,异型柱与轻质砌体填充墙在弹性阶段共同工作性能良好;③柱采用t形、l形、十字形等截面形式,肢宽厚比在2.5~4.5之间,柱肢薄而狭长,双向压弯效应明显;④异形截面仅有一根对称轴或没有对称轴,对荷载的方向角敏感,抗扭刚度较差,相应地也造成异型柱结构的荷载方向敏感性,且稍有不对称或偏心,抗扭能力降低较大;⑤异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土协调变形和内力,这种变形使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力。
分析建筑工程中异形柱的结构设计摘要:本文分析了异形柱框架结构与普通矩形柱框架结构的差异,并提出了自己的一些看法。
关键词:建筑工程;异形柱;结构设计;构造措施1 引言异形柱结构的主要优点是柱肢的厚度与填充墙的厚度相等且柱肢较短,避免了普通框架柱凸出室内的缺点,扩大了建筑有效使用面积,提高了建筑布置的灵活性,改善了住宅室内空间视觉效果,且异形柱结构较剪力墙或短肢剪力墙结构更经济。
民用建筑的市场需求日益朝着大开间、大空间的方向发展,给异形柱框架结构体系带来了广泛的应用前景。
2 异形柱结构特点及设计的基本规定异形柱是截面几何形状为L形、T形、十形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
异形柱肢厚一般同墙厚,肢高不小于500mm。
与普通的矩形柱结构相比,异形柱结构存在以下主要特点:(1)由于异形柱肢厚较小,柱肢高厚比较大,抗扭性能差,异形柱柱肢相交处应力集中,甚至产生严重的翘曲变形。
因此,异形柱结构平面布置应力求简单、对称、规则,刚度和承力、质量分布均匀,纵、横向框架柱对齐拉通,以减小地震作用下的扭转效应。
对薄弱部位可合理布置部分剪力墙或一般框架柱。
《混凝土异形柱结构技术规程》对不规则的异形柱结构提出了更严格的要求。
(2)异形柱柱肢厚度小,延性比普通矩形柱差,轴压比是影响异形柱破坏形态以及延性的一个非常重要的因素。
因此,为保证异形柱具有足够的延性,《混凝土异形柱结构技术规程》对异形柱轴压比的限值要求比《建筑抗震设计规范》对矩形框架柱的要求要严得多。
工程设计时,应严格按规程的要求控制轴压比,防止异形柱出现小偏压破坏,提高异形柱的变形能力,满足抗震要求。
(3)异形柱与矩形柱具有不同的截面特性及受力特性,异形柱截面形状特殊,在双向偏心压力作用之下,其截面中和轴通常不与弯矩作用方向垂直,也不与截面边缘平行,其位置随截面尺寸、混凝土强度等级、配筋、弯矩作用方向角及大小等诸多因素变化而变化,这使得异形柱在双向偏心压力作用下的受力性能十分复杂。
异形柱结构学习随着人们对住宅,特别是别墅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构有露梁露柱的缺点、砖混结构抗震性能比较差。
于是近年来异形柱结构发展迅速。
以下内容为异形柱结构型式的受力特点、计算分析及构造要求及与矩形柱结构比较等。
一、异形柱结构的特点:1、异形柱柱肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异;2、对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好。
而对短柱(H/h<4),剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。
异形柱通常在短柱范围,且属薄壁构件,弯曲变形性能有限,延性较差;3、异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显;4、异形柱不同于矩形柱,它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差。
由于其受力性能的复杂,设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。
二、异形柱与矩形柱定义及布置:1、异形柱定义:截面几何形状为L型、T型、十字形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
(1)异形柱截面的肢厚不应小于200,肢高不应小于500。
(2)按照异形柱定义,对肢厚200的异形柱肢高不能超过800。
实际对住宅而言,因异形柱剪跨比限制,不管肢厚多少肢高都不能超过800,一般不等肢异形柱肢高比一般不超过1.6。
(3)对Z型的异形柱,可输入两个L型异形柱,PKPM建模时两个异形柱用刚性梁连接处理。
(4)对一字形异形柱,设计时尽量改为300宽的矩形柱,当建筑要求不能改动时,可布短肢墙,当墙厚为200时,可布200x1050的短肢墙。
注意异形柱框架结构不能出现较多的短肢墙,计算按照异形柱框架结构计算,短肢墙编号按照DZQ等墙体编号,不能编号为KZ;当短肢墙较多时应按照异形柱框剪结构计算,应布置适当的长肢墙。
异形柱框架结构设计分析
发表时间:2018-08-30T15:52:46.947Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第9期作者:蒋希
[导读] 随着社会持续的发展,人们对建筑物结构稳定性的关注程度也有非常大的提高。
中冶南方武汉建筑设计有限公司 430077
摘要:随着人们对住宅平面和空间越来越高的要求,之前普通框架构造的露梁露柱对建筑空间的严格限定和分隔已不可以满足人们对住宅空间的要求。
于是在吸收了框架结构的优点后,渐渐发展产生了可以适应人的住宅观念的结构型式,就是异形柱框架结构型式。
异形柱框架结构住宅具备优良的经济效益、环境效益和社会效益,并显示出优良的发展前景。
本篇文章关键针对异形柱框架结构设计实施了全面具体的分析,以期为中国的柱框架结构发展作出贡献。
关键词:异形柱;框架结构;设计
引言
随着社会持续的发展,人们对建筑物结构稳定性的关注程度也有非常大的提高,这就需要在建筑施工的过程中实施科学的框架设计,借以提高建筑物本身质量。
在对建筑物实施框架设计的过程中还要实施全面分析其自身的异形柱,确保异形柱在建筑施工中发挥自身最大的效果。
在实施研究异形柱的时候发现,这种结构本身造价相对低,在实施施工的时候可以使企业的资金投入有效的减少,对于提高建筑企业的经济效益也起到特别关键的作用。
1、异形柱框架结构设计的一般规定
1.1异形柱框架构造总高限用于8层和8层以下框架构造,而且底层框架柱为>3 0 0 m m的柱宽。
1.2使用异形柱框架的平面构造布置要满足:纵向框架要有两道以上拉通,横向框架每1 0一15 m区域最少拉通一道。
1.3异形柱框架的计算要使用空间构造分析流程。
1.4 8一10层的住宅、宿舍要使用异形柱框架时,要增设平均布置的落地小墙肢剪力墙,要占底面积1.5 % 以上的剪力墙面积。
1.5底层大柱网框架柱,升到顶层的柱断面要比置在转换梁上的柱显著加大,不能使用同断面柱的构造方案。
1.6异形柱框架要设计成双向梁柱系统,要具备清楚的计算简图,科学的地震作用传递方法。
2、异形柱框架结构体系的特点
节点区相对大而薄,在弹塑性过程中,要计入节点区变形对构造变形的影响。
异形柱结构的剪力墙和常规支撑框架之间的一种特殊构造,由于其支撑有着关键的优势,因此在中国建筑上大面积使用。
肢高和肢厚更加科学的比例。
普通的异形柱构造的柱厚度通常在18cm~20cm之间,和填充墙保持相同,所以可以和填充墙相连,同时承重墙的感觉也看不出来,节约了空间。
房屋空间相对美观,突出的墙体少,于普通的支撑构造的墙体对比能为室内面积增加10%左右。
异形柱的另一个特征就是相对轻的质量,所以更好的抗震效果,相对比质量相对大的矩形支柱,异形柱是更优良的支持结构,在学校等场所适合应用,抗震效果好另一方面是由于异形柱,特别是十字形异形柱抗侧压力的能力非常强。
异形柱墙体同样具备一定的不足特点,其特点就是在柱的角部部位应力集中,假如没有处理好外力就会出现裂缝,对结构导致非常大的影响。
由于异形柱有着延伸的特性,因此异形柱和梁的接触面积更大,因此理论上有更好的支撑能力,更充分的应力。
3、异形柱框架结构设计
3.1 确定结构布置方式
异形柱框架结构通常使用规则的结构方案,这个是为了让抗震概念的设计要求得到满足。
规则结构对减少偏心有利,刚度与承载力平均分布的优势。
当依据建筑作用需要设置底部大空间时,能经过框架底部抽柱并设置转换梁,产生底部抽柱转换层的异形柱构造。
不落地的框架柱要直接落在转换层主构造上。
应双向布置托柱梁,可双向都为框架梁,或一方为框架梁,另一方为托柱次梁。
3.2轴压比的严格控制
在抗震设计中,对框架构造、框剪构造,柱的延性对于耗散地震能量,避免框架的倒塌,起着特别关键的作用。
反映构件变形能力的是轴压比,是影响混凝土柱延性的一个重要指标,对异形柱的抗裂与抗剪能力影响相对大,是影响柱破坏形态的关键原因。
由试验构造分析,柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧降低。
在高轴压比状况下,箍筋用量增加对提升柱的延性作用已非常小,所以轴压比大小的控制对柱的延性影响非常关键,尤其是异形柱结构剪力中心和截面形心不重合,剪应力让混凝土柱肢先于一般矩形压剪构件发生裂缝,形成腹剪破坏,加上异形柱多属短柱,这些造成异形柱脆性显著,让异形柱的延性广泛低于矩形柱,所以更要严格控制异形柱的轴压比。
3.3异形柱
设计应用到的计算等效数学换算原理分析,对于要求总体表面积的用户来说,设计者们就需要对异形柱的架构进行计算,通常都是把异形柱截面换算成等效惯性矩的矩形柱来计算分析的。
需要思考到轴压比要同时满足3个条件:A′≥AR;I′x≥IRx;A′y≥IRy。
当中异形柱的截面积为A′,AR表示的是等效矩形柱截面积;表示的是异形柱的x轴,表示的是异形柱的y轴;等效矩形柱截面积的x轴为I′x,等效矩形柱截面积的y轴为I′y表示。
3.4框架的计算
相对特殊的异型框架,在截面对称轴受到作用力时,在弹性分析时其挠曲应力相对小,这时候就好像承受水平力的偏压构件,还能够依照混凝土设计标准与平面假定分析计算。
假如框架柱水平作用力相对小的时候,依然能够依照偏压柱分析计算,这时误差非常小。
异型柱能够经过面积与刚度相等的原则换算成矩形柱实施整体的分析与计算。
水平力作用不是在主轴方向,假如非常大的水平作用力,那么就不可以忽视挠曲应力,就需要对其实施有限元分析,来把配筋、内力的部位与大小计算出来。
计算内力与配筋时,选择的软件要可以计算异型柱。
3.5配筋构造
在通过准确的结构选型和计算后,截面内钢筋的结构也是确保异形柱受力功能的关键原因。
因为异形柱截面的特征,柱肢端部会发生相对大的应力,加上梁作用于柱肢上应力的不均匀,所以在异形柱配筋时暗柱要设在肢端,由计算而定暗柱的外排钢筋。
离端部厚度区域
内设结构纵筋,箍筋同柱,这样能控制柱肢混凝土裂缝的开展,提升异形柱局部抗剪强度和变形能力。
柱上的箍筋不但可以抗剪,也能控制混凝土变形,使其延性增大。
异形柱因为不易产生多肢复合箍,所以其配筋率只可以由加大箍筋直径与加密距离来完成。
一样配箍率下,箍筋直径大,其延性指标好,其距离能比一般箍筋距离小。
3.6梁柱节点设计
因为柱截面肢宽相对小,在梁柱节点处钢筋要合理内移。
如果使用预制叠合粱,也能把柱筋内移,以保证梁下部钢筋直行。
3.7柱和墙体的连接
柱子侧面预留拉结钢筋伸入墙体,通常能用2≯6,伸入为500~600mm长度,在三、四级框架中,不小于墙长的1/5而且不小于700mm 的拉结长度。
可是在施工中,框架填充墙对结构刚度有影响,防止结构沿高度产生刚度突变。
4、异形柱框架结构在设计时应该注意的问题
4.1因为异形柱的柱肢相对长,梁柱重叠部分相对大,所以在电算时要点取“梁柱重叠部分作为刚域”选项实施计算;建议使用双向偏心受压、双向偏心受拉、正截面承载力计算。
4.2在普通的矩形柱的多层框架构造中侧移很多没有控制作用,而对于异形柱框架结构,因为侧向刚度相对小,有时侧移会超过标准允许值。
4.3由于异形柱荷载方向角具备任意性,因此在异形柱内折角处要设置相同直径的受力筋。
4.4抗震设计时,扭转不规则的异形柱构造,楼层竖向构件的最大水平位移与层间位移和这楼层两端弹性水平位移与层间位移的平均值不能大于1.45的比值,而矩形框架为1.5的该比值。
5、结语
异形柱框架结构尽管在结构上存在一定的不足,可有其存在的市场价值,在项目实践中也确实常常被应用。
所以,实施异形柱框架结构设计时,要依照设计标准的要求,并充分认识异形柱的受力特征和其破坏机理,选用最优化科学的结构布置,有效优化结构,运用合理的计算流程分析方法,如此才可以确保建筑结构安全、稳固,获得最大经济效益。
参考文献
[1]张华.宾馆建筑异形柱框架结构设计探讨[J].建筑设计管理.2012(10)
[2]李红.异形柱框架结构设计问题分析[J].科技创新与应用,2013(07).
[3]黄启云.探析异形柱框架结构的设计要点[J].现代装饰(理论),2013(02).。