工业设计评职范文异形柱框架结构设计

　　摘要：分析一个设防烈度为7度的不规则的异形柱框架结构抗震性能及延性，从经济性，适用性角度出发，找出适合工程的合理的结构布置和构造措施。

　　关键词：异形柱,抗震性能,延性

　　1.引言

　　传统的矩形柱框架结构住宅由于其外露框架梁柱，不仅影响美观，还影响到空间使用。异形柱框架结构采用柱肢与墙体同厚的T形，L形和十形等异形截面柱代替矩形柱，使室内不出现柱楞，空间有效利用率大大提高，而且便于人们对空间自由划分，最大限度地满足建筑要求，因而受到建筑师和业主的喜爱而在住宅结构中得到广泛应用[1]。目前常用ETABS、SAP2000、PKPM等空间结构分析程序对该体系进行结构分析。

　　2.工程概况

　　该住宅别墅共五层，负一层为车库，设电梯一部。结构不规则，由于使用功能多样，为了便于空间的划分采用了异形柱结构体系。7度设防，地震分组第一组，场地类别为三类，框架抗震等级三级，地面粗糙度B类，基本风压0.5kN/m2。

　　3.结构平面布置及计算

　　异形柱截面有较大的侧向刚度。为方便、经济，本工程采用了隔开间设置，各异形柱尽量拉直对齐，使之与连梁一起形成较规整且连续跨数较多的抗侧力片[2]。异形柱厚度根据建筑要求采用200mm，框架梁均采用200mm×600mm，大开间位置采用了300mm的厚板。

　　采用空间有限元分析软件SATWE进行内力分析，按墙元型式定义异形柱截面[3]。计算的相关参数考虑如下：考虑现浇板对框架梁刚度的有利影响;计算地震力时考虑填充墙对结构周期的影响，取周期折减系数0.8;在变形分析时，不考虑填充墙对结构周期的影响，即周期不进行折减[4];考虑偶然偏心作用。梁柱混凝土采用C30，钢筋采用HRB400。

　　5.构造措施

　　5.1.本工程混凝土等级C30。在截面尺寸不变的情况下提高混凝土强度等级，可降低轴压比，但随着混凝土强度等级的提高，混凝土的极限压应变变小，变形能力变差，对异形柱的延性不利。

　　5.2.异形柱结构的显著特点是截面和配筋不对称，导致异形柱在两个方向强度和延性不对称。为了尽量降低这种影响，腹板端部配筋应在合理范围内尽可能多。

　　5.3.在实际工程中，异形柱的宽厚比一般均大于2.5;当异形柱截面肢厚小于 200mm时，将会造成粘结强度不足及梁柱节点的钢筋设置困难，基于施工和外墙保温隔热等要求，故限制异形柱肢厚也不应小于200mm。同时考虑到稳定性等问题，柱肢厚度不宜小于楼层高度的 1/20;对于二级抗震设计要求的底层异形柱，由于其计算长度较大，为了保证足够的侧向刚度和稳定性，故柱肢的厚度不应小于楼层高度的1/16。

　　5.4.含箍率越高，即塑性铰区截面核心混凝土的受约束程度越高，可以在很大程度上提高核心混凝土极限压应变，从而提高构件的延性。当体积配箍率p相同时，采用较小的箍筋直径a和箍筋间距s的延性好,只增大箍筋直径来提高体积配筋率而不减小箍筋间距并不一定能提高异形柱的延性，只有在箍筋间距s对受压纵筋支撑长度达到一定要求时，增大体积配箍率p，才能达到提高延性的目的。

　　6.结语

　　6.1通过本工程的设计得出，异形柱框架结构有较好的侧向刚度，侧向位移较小，提高结构舒适度，但同时地震力加大。应适当加大地震力并对异形柱予以加强，控制轴压比，适当提高柱配筋率以提高结构延性。

　　6.2为使结构有较好的经济性，应选择合理的结构周期，以周期及柱轴压比这两个条件来确定柱尺寸。设计时反复调整柱尺寸，多次试算得出最佳效果[2]。

　　参考文献：

　　[1] 刘红星.异形柱框架结构与普通框架结构抗震性能对比分析.重庆，重庆大学土木与工程学院，2008

　　[2] 岳永志.沈阳某异形柱框架楼结构设计实例.科技信息，2009,(10)

　　[3] 罗楚沥.钢筋混凝土框架异形柱在 PM 中的输入技巧.PKPM 新天地，1999(5)

　　[4] 曹万林等.轻质填充墙异形柱框架结构层刚度及其衰减过程的研究.建筑结构学报,1995(10)