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【摘要】文章首先通过对钢筋混凝土异形柱框架结构抗震的概述进行了阐
述，接着对钢筋混凝土异形柱框架结构体系发展现状进行了细致的分析，最后重
点探讨了钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震设计。
【关键词】钢筋混凝土，异形柱，抗震设计
中图分类号：TU37文献标识码：A
一、前言
钢筋混凝土在解决框架结构问题中起到了很大的作用，只有在工程中加入框
架结构的抗震设计，分析其出现的问题并制定解决措施，对钢筋混凝土异形柱框
架结构抗震设计的现状和发展趋势进行分析，才能够使钢筋混凝土的作用得到更
大的发挥。
二、钢筋混凝土异形柱框架结构抗震的概述
异形柱框架结构的层间变形能力介于普通矩形柱框架结构和剪力墙结构之
间;以T形柱为例,推导了异形柱轴压比限值的计算公式,通过与等面积矩形柱的
对比分析,认为异形柱的轴压比限值与其截面尺寸的比例关系有关;当腹板受压
或翼缘受压时,T形柱轴压比限值存在较大差异;不同的荷载角作用,轴压比限值
变化较大;矩形柱的轴压比限值要大于异形柱的轴压比限值。将衡量结构在大震
作用下抗震性能的重要指标——延性引入到异形柱抗震性能的研究中,分别推导
了异形柱截面的屈服曲率和极限曲率计算公式,给出了腹板受压和翼缘受压时的
延性计算公式;采用线性回归的方法,利用Excel软件对计算公式进行了简化,并
与矩形柱延性公式进行对比,分析比较了二者的异同点,从理论上说明了异形柱
变形能力不如矩形柱的原因。按照抗震规范(GB50011—2010)的相关规定,用振型
分解反应谱法和弹性动力时程分析法,对钢筋混凝土异形柱框架结构进行了多遇
地震下的计算分析。用各项控制指标,如周期、剪压比、轴压比、层间位移角等
进行对比分析,给出在8度区该结构的最大可建造层数和最大适用高度。
三、钢筋混凝土异形柱框架结构体系发展现状
1、钢筋混凝土异形柱框架结构的特点
钢筋混凝土异形柱框架结构是指采用肢高与肢厚比不大于4的L形、T形、
十字形的异形截面柱代替一般框架柱作为竖向支承构件与梁、楼板构成不露柱子
的隐型框架承重结构，并采用轻质墙体作保温、隔热的围护结构的框架结构，其
具改善使用功能，避免了普通框架结构体系屋角柱子棱角突出对室内观瞻及占用
空间的影响；减轻结构自重，有利于抗震和节约基础投资；建筑出房率高于砖混
住宅8%-10%；充分利用工业废料，避免毁田，节约能源。
2、国家的有关指导性文件
建设部于1995年制定了《2000年小康型城乡住宅科技产业工程—项目实
施方案》文件，在其中“住宅结构体系成套技术研究”专题中，列出了异形柱框
架、大开间住宅体系等，并在框轻、轻板大开间灵活性住宅体系的关键技术中提
出了“T、L、十”形截面柱框架。此外，建设部于1996年11月曾发布了《住
宅产业现代化试点技术发展要点》〔试行〕文件，在其中技术发展要点之三的“住
宅结构体系”中列出了钢筋混凝土异形柱框架结构体系及其特点是由T形边柱、
十字型中柱、L形角柱组成的框架；填充墙与柱壁同厚，室内不出现柱楞；因墙
体减薄，与砖混结构相比，可增加使用面积8%～10%；填充墙的墙体材料可根据
当地保温隔热要求，因地制宜，就地取材。建设部（1998年）《关于建筑业进一
步推广应用10项新技术的通知》中，提出发展框架轻墙建筑体系，积极采用异
形柱框架结构。国务院办公厅（1999年）72号文件《关于推进住宅产业现代化
提高住宅质量若干意见的通知》的“加强新型结构技术的开发研究”专题中，异
形柱框架结构体系被列为当前我国住宅建设中五种主要结构体系之一。国家计
委、科学技术部（1999年）联合颁布《当前优先发展的高技术产业化重点领域
指南》的“新型建筑体系”专题中，隐形框架轻型节能建筑体系被列为近期产业
化的重点之一。
3、国内有关规程编制情况
在国家一系列有关文件的指导下，以及全国各地技术人员积极的开发、研究
和推广下，钢筋混凝土异形柱框架结构体系以其节能、节地、利废、自重轻、使
用面积大、抗震性能强满足规范要求、社会效益显著等特点受到人们普遍的欢迎。
随着钢筋混凝土异形柱框架结构体系的大量应用，各地为了指导设计施工，出台
了相关的技术规程。
四、钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震设计
1、带暗柱异形柱
（一）、带暗柱异形柱比普通异形柱的抗震能力有较大的提高,建议在抗震设
计中采用带暗柱异形柱这一有效措施。为节省钢材,可在靠底部楼层轴压比较大
的异形柱中加设暗柱。笔者进行的异形柱框架结构抗震性能试验表明,通常该结
构体系的底层为薄弱层,一般情况下,底层柱底至反弯点高度处宜采用带暗柱异
形柱。异形柱中暗柱尺寸,一个方向为柱肢厚度,另一个方向宜取为柱肢厚度的
0.5—1.0倍;暗柱纵筋直径宜等于异形柱纵筋直径或取用小一号直径的钢筋;暗
柱箍筋应做成封闭箍,宜在柱端箍筋加密区与柱端箍筋等间距设置,加密区之外
可用拉接筋约束两根附加钢筋。附加的暗柱纵筋应可靠地锚固于基础内。
（二）、带暗柱异形柱塑性铰域高度较高,在破坏过程中暗柱有明显的钢筋混
凝土核芯束作用,
在塑性铰的发展过程中,暗柱纵筋也从屈服发展到极限变形状态,充分发挥
了其抗力作用,建议在较小剪跨比的异形柱中采用带暗柱异形柱,以提高异形柱
的延性。
（三）、L形柱作为角柱,在地震作用下对非对称结构将产生扭转效应,建议
采用带暗柱L形柱,并沿柱全高加密箍筋,以增强结构的抗扭转性能。
2、底部矩形柱上部异形柱框架
异形柱框架结构抗震性能试验,结果表明异形柱框架的屈服过程是梁端先出
现塑性铰，钢筋混凝上异形柱框架结构抗震设计的若干措施之后部分柱端出现塑
性铰,最终以底层柱底塑性铰的塑性变形发展较快而导致结构失效,结构的底层
明显为薄弱层。就如何增强底层的抗震能力问题,笔者除提出了上述采用带暗柱
异形柱的措施之外,还提出了底部带支撑异形柱框架结构,其抗震性能试验及计
算分析表明,在异形柱框架的底部设支撑,是增强底层抗震能力的有效措施。当异
形柱框架结构的底层作商铺时,底部填充墙少,空间大,底层层高较高,这样更易
在底层形成薄弱层,此时若在底部采用矩形柱或圆形柱、八边形柱,既增强了底部
的抗震能力,建筑效果又好。底部矩形柱(或圆形柱、八边形柱)上部异形柱联合
应用的具体条件如下:当底层作商铺或底层抗侧移刚度小于二层抗侧移刚度的
70%时,异形柱框架结构底层柱截面宜设计成矩形、圆形或八边形;当上部为十字
形柱截面时,底层可设计成矩形、圆形或八边形;当上部为L形、Z形、T形柱截
面时,底层可设计成矩形。上、下柱的纵向受力钢筋,能贯通的应贯通,底层柱增
加的纵向钢筋应锚固于梁板和节点内,在转换部位的异形柱根部应适当加强,可
采用本文已述的带暗柱异形柱予以加强,暗柱縱筋应伸至2/3层高及以上位置,
且在该柱底加密区增设两道柱箍筋。底部矩形柱的截面尺寸,可与上部异形柱截
面的肢长尺寸一致或略小,应据实际工程需要而定。
3、轴压比限值
对抗震等级为二级的框架结构,剪跨比大于2且箍筋约束较强的异形柱轴压
比限值分别是：L形、Z形柱为0.50,T形柱为0.55,十字形柱为0.60;对抗震等
级为三级的框架结构,剪跨比大于2且箍筋约束较强的异形柱轴压比限值分别
是：L形、Z形柱为0.60,T形柱为0.65,十字形柱为0.70；对抗震等级为四级的
框架结构或非抗震设计时,异形柱的轴压比限值是：L形、Z形柱为0.70,T形柱
为0.75,十字形柱为0.80;当异形柱剪跨比小于或等于2时,轴压比相应限值应减
小0.05。
五、结束语
钢筋混凝土异形柱框架结构抗震设计是一项全面系统复杂的综合性设计，尤
其要加强对钢筋混凝土异形柱框架结构的认识与研究，提高抗震设计的意识，结
合实际情况进行施工，加强钢筋混凝土异形柱框架结构抗震设计的措施。
参考文献
[1]包世华.新编高层建筑结构.中国水利水电出版社,2001
[2]王依群.平面结构弹塑性地震响应分析程序NDASZD使用手册,2002
述，接着对钢筋混凝土异形柱框架结构体系发展现状进行了细致的分析，最后重
点探讨了钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震设计。
【关键词】钢筋混凝土，异形柱，抗震设计
中图分类号：TU37文献标识码：A
一、前言
钢筋混凝土在解决框架结构问题中起到了很大的作用，只有在工程中加入框
架结构的抗震设计，分析其出现的问题并制定解决措施，对钢筋混凝土异形柱框
架结构抗震设计的现状和发展趋势进行分析，才能够使钢筋混凝土的作用得到更
大的发挥。
二、钢筋混凝土异形柱框架结构抗震的概述
异形柱框架结构的层间变形能力介于普通矩形柱框架结构和剪力墙结构之
间;以T形柱为例,推导了异形柱轴压比限值的计算公式,通过与等面积矩形柱的
对比分析,认为异形柱的轴压比限值与其截面尺寸的比例关系有关;当腹板受压
或翼缘受压时,T形柱轴压比限值存在较大差异;不同的荷载角作用,轴压比限值
变化较大;矩形柱的轴压比限值要大于异形柱的轴压比限值。将衡量结构在大震
作用下抗震性能的重要指标——延性引入到异形柱抗震性能的研究中,分别推导
了异形柱截面的屈服曲率和极限曲率计算公式,给出了腹板受压和翼缘受压时的
延性计算公式;采用线性回归的方法,利用Excel软件对计算公式进行了简化,并
与矩形柱延性公式进行对比,分析比较了二者的异同点,从理论上说明了异形柱
变形能力不如矩形柱的原因。按照抗震规范(GB50011—2010)的相关规定,用振型
分解反应谱法和弹性动力时程分析法,对钢筋混凝土异形柱框架结构进行了多遇
地震下的计算分析。用各项控制指标,如周期、剪压比、轴压比、层间位移角等
进行对比分析,给出在8度区该结构的最大可建造层数和最大适用高度。
三、钢筋混凝土异形柱框架结构体系发展现状
1、钢筋混凝土异形柱框架结构的特点
钢筋混凝土异形柱框架结构是指采用肢高与肢厚比不大于4的L形、T形、
十字形的异形截面柱代替一般框架柱作为竖向支承构件与梁、楼板构成不露柱子
的隐型框架承重结构，并采用轻质墙体作保温、隔热的围护结构的框架结构，其
具改善使用功能，避免了普通框架结构体系屋角柱子棱角突出对室内观瞻及占用
空间的影响；减轻结构自重，有利于抗震和节约基础投资；建筑出房率高于砖混
住宅8%-10%；充分利用工业废料，避免毁田，节约能源。
2、国家的有关指导性文件
建设部于1995年制定了《2000年小康型城乡住宅科技产业工程—项目实
施方案》文件，在其中“住宅结构体系成套技术研究”专题中，列出了异形柱框
架、大开间住宅体系等，并在框轻、轻板大开间灵活性住宅体系的关键技术中提
出了“T、L、十”形截面柱框架。此外，建设部于1996年11月曾发布了《住
宅产业现代化试点技术发展要点》〔试行〕文件，在其中技术发展要点之三的“住
宅结构体系”中列出了钢筋混凝土异形柱框架结构体系及其特点是由T形边柱、
十字型中柱、L形角柱组成的框架；填充墙与柱壁同厚，室内不出现柱楞；因墙
体减薄，与砖混结构相比，可增加使用面积8%～10%；填充墙的墙体材料可根据
当地保温隔热要求，因地制宜，就地取材。建设部（1998年）《关于建筑业进一
步推广应用10项新技术的通知》中，提出发展框架轻墙建筑体系，积极采用异
形柱框架结构。国务院办公厅（1999年）72号文件《关于推进住宅产业现代化
提高住宅质量若干意见的通知》的“加强新型结构技术的开发研究”专题中，异
形柱框架结构体系被列为当前我国住宅建设中五种主要结构体系之一。国家计
委、科学技术部（1999年）联合颁布《当前优先发展的高技术产业化重点领域
指南》的“新型建筑体系”专题中，隐形框架轻型节能建筑体系被列为近期产业
化的重点之一。
3、国内有关规程编制情况
在国家一系列有关文件的指导下，以及全国各地技术人员积极的开发、研究
和推广下，钢筋混凝土异形柱框架结构体系以其节能、节地、利废、自重轻、使
用面积大、抗震性能强满足规范要求、社会效益显著等特点受到人们普遍的欢迎。
随着钢筋混凝土异形柱框架结构体系的大量应用，各地为了指导设计施工，出台
了相关的技术规程。
四、钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震设计
1、带暗柱异形柱
（一）、带暗柱异形柱比普通异形柱的抗震能力有较大的提高,建议在抗震设
计中采用带暗柱异形柱这一有效措施。为节省钢材,可在靠底部楼层轴压比较大
的异形柱中加设暗柱。笔者进行的异形柱框架结构抗震性能试验表明,通常该结
构体系的底层为薄弱层,一般情况下,底层柱底至反弯点高度处宜采用带暗柱异
形柱。异形柱中暗柱尺寸,一个方向为柱肢厚度,另一个方向宜取为柱肢厚度的
0.5—1.0倍;暗柱纵筋直径宜等于异形柱纵筋直径或取用小一号直径的钢筋;暗
柱箍筋应做成封闭箍,宜在柱端箍筋加密区与柱端箍筋等间距设置,加密区之外
可用拉接筋约束两根附加钢筋。附加的暗柱纵筋应可靠地锚固于基础内。
（二）、带暗柱异形柱塑性铰域高度较高,在破坏过程中暗柱有明显的钢筋混
凝土核芯束作用,
在塑性铰的发展过程中,暗柱纵筋也从屈服发展到极限变形状态,充分发挥
了其抗力作用,建议在较小剪跨比的异形柱中采用带暗柱异形柱,以提高异形柱
的延性。
（三）、L形柱作为角柱,在地震作用下对非对称结构将产生扭转效应,建议
采用带暗柱L形柱,并沿柱全高加密箍筋,以增强结构的抗扭转性能。
2、底部矩形柱上部异形柱框架
异形柱框架结构抗震性能试验,结果表明异形柱框架的屈服过程是梁端先出
现塑性铰，钢筋混凝上异形柱框架结构抗震设计的若干措施之后部分柱端出现塑
性铰,最终以底层柱底塑性铰的塑性变形发展较快而导致结构失效,结构的底层
明显为薄弱层。就如何增强底层的抗震能力问题,笔者除提出了上述采用带暗柱
异形柱的措施之外,还提出了底部带支撑异形柱框架结构,其抗震性能试验及计
算分析表明,在异形柱框架的底部设支撑,是增强底层抗震能力的有效措施。当异
形柱框架结构的底层作商铺时,底部填充墙少,空间大,底层层高较高,这样更易
在底层形成薄弱层,此时若在底部采用矩形柱或圆形柱、八边形柱,既增强了底部
的抗震能力,建筑效果又好。底部矩形柱(或圆形柱、八边形柱)上部异形柱联合
应用的具体条件如下:当底层作商铺或底层抗侧移刚度小于二层抗侧移刚度的
70%时,异形柱框架结构底层柱截面宜设计成矩形、圆形或八边形;当上部为十字
形柱截面时,底层可设计成矩形、圆形或八边形;当上部为L形、Z形、T形柱截
面时,底层可设计成矩形。上、下柱的纵向受力钢筋,能贯通的应贯通,底层柱增
加的纵向钢筋应锚固于梁板和节点内,在转换部位的异形柱根部应适当加强,可
采用本文已述的带暗柱异形柱予以加强,暗柱縱筋应伸至2/3层高及以上位置,
且在该柱底加密区增设两道柱箍筋。底部矩形柱的截面尺寸,可与上部异形柱截
面的肢长尺寸一致或略小,应据实际工程需要而定。
3、轴压比限值
对抗震等级为二级的框架结构,剪跨比大于2且箍筋约束较强的异形柱轴压
比限值分别是：L形、Z形柱为0.50,T形柱为0.55,十字形柱为0.60;对抗震等
级为三级的框架结构,剪跨比大于2且箍筋约束较强的异形柱轴压比限值分别
是：L形、Z形柱为0.60,T形柱为0.65,十字形柱为0.70；对抗震等级为四级的
框架结构或非抗震设计时,异形柱的轴压比限值是：L形、Z形柱为0.70,T形柱
为0.75,十字形柱为0.80;当异形柱剪跨比小于或等于2时,轴压比相应限值应减
小0.05。
五、结束语
钢筋混凝土异形柱框架结构抗震设计是一项全面系统复杂的综合性设计，尤
其要加强对钢筋混凝土异形柱框架结构的认识与研究，提高抗震设计的意识，结
合实际情况进行施工，加强钢筋混凝土异形柱框架结构抗震设计的措施。
参考文献
[1]包世华.新编高层建筑结构.中国水利水电出版社,2001
[2]王依群.平面结构弹塑性地震响应分析程序NDASZD使用手册,2002