论文部分内容阅读
摘要：本文结合现行国家规范、规程的有关规定，对异形柱结构在设计中经常出现的问题进行了归纳总结和讨论。可供设计参考。
关键词：异形柱、抗震设计、构造措施、注意问题
Abstract: combining with the national code, the relevant provisions of the regulations, the structure design of special-shaped columns in frequent questions has summarized and discussed. Reference for design.
Keywords: special-shaped columns and seismic design, structural measures, pay attention to the problem
中圖分类号： TU973+.31文献标识码：A 文章编号：
异形柱结构是我国自主创新的一种结构体系，发展这种结构体系的基本思路就是：以墙体改革促进建筑功能的改进及建筑结构体系的变革，具体来讲，就是根据建筑设计对建筑功能及建筑布置的要求，在结构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，避免框架柱在屋角凸出而影响建筑观瞻及使用功能，同时进行墙体改革，采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料作框架填充墙及内隔墙，代替传统的烧结粘土砖，以贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料和环境保护的政策。
在异形柱结构设计中应注意的部分问题如下：
1、设计依据中经常漏掉《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006,异形柱结构构造要求只采用《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）（11G101-1）图集，而没有采用《混凝土异形柱结构构造（一）》（06SG331-1）图集，这两本图集对应的对象是不同的，很多地方两者的规定也不一样，如框架顶层端节点处构造要求，柱外侧纵向钢筋与梁上部纵向钢筋搭接时，搭接长度在11G101-1中为1.5laE,而在06SG331-1中却为1.6laE等，故只采用11G101-1会使结构构造不满足规程要求，造成结构不安全。
2、异形柱结构的柱截面选取中，出现了较多的非异形柱、框架柱的截面形式，如“一”字型柱，“Z”字形柱等，这些都是超出《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中2.1.1条的范围的，使这些非异形柱的设计没有了依据，各个计算指标又无从控制，如轴压比等。
3、对存在楼层承载力突变的薄弱层，地震剪力的增大系数仍按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中的3.4.4条的要求取1.15，而没有按《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中3.2.5条规定取1.20，造成该部位地震剪力实际取值偏小，不符合规程规定。
4、对抗震设防烈度为6度的异形柱结构，没有进行地震作用计算及结构抗震验算，仍按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中3.1.2条的要求仅采取抗震措施，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中4.2.3条的规定即：抗震设防烈度为6度、7度（0.1g、0.15g）及8度（0.2g）的异形柱结构应进行地震作用计算及结构抗震验算。
5、计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期，没有考虑因非承重填充墙体对结构整体刚度的影响予以折减，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中4.3.6条的规定。
6、对异形柱框架梁柱节点核心区的受剪承载力，没有进行复核验算并提供相应的计算书，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中5.3.1条的规定。
7、在底层，因建筑功能的需要，造成部分竖向构件不连续，该构件传递给水平转换构件的地震内力没有按《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中3.2.5条的规定乘以（1.25~1.5）的增大系数，致使水平转换构件配筋不足。
8、异形柱柱肢或剪力墙平面外梁纵向受力钢筋水平段锚固长度不满足0.4laE时，应改变结构布置或调整节点构造，使计算模型与构件的实际受力相符。
9、在层高范围内，没有要求柱的每根纵向受力钢筋接头数不应超过一个的规定，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中6.1.5条的规定。
10、地下室顶板作为嵌固端时，地下室柱宜采用一般框架柱，否则，柱截面每侧的纵向钢筋面积配置不能达到地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍，致使地下一层的柱形成了薄弱部位，造成结构不安全。地上一层柱根即地下室顶处，在四级抗震等级时箍筋直径采用6mm<8mm，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中6.2.10条的规定。
11、在楼梯间处形成的柱净高与柱肢截面高度之比不大于4的柱，箍筋没有全高加密，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中6.2.12条的规定。
12、在异形柱结构的楼梯间、电梯井处，仍布置异形柱，没有根据建筑布置及结构抗侧向作用的需要，合理地布置剪力墙或一般框架柱，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中3.1.4条的规定。
13、在异形柱框架-剪力墙结构中，将剪力墙全部设成短肢剪力墙，致使结构布置不合理，这个问题虽然规程里没有明确规定，但应引起足够的重视。短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不应大于所有剪力墙承担的底部总倾覆力矩的55%。
14、在异形柱框架-剪力墙结构中，剪力墙之间的连梁箍筋直径采用6mm的，连梁作为剪力墙的组成部分，其抗震等级应和剪力墙一致，而剪力墙的抗震等级按《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中3.3.1条的规定，应为三级，而抗震等级为三级的连梁箍筋直径不应小于8mm，故该连梁设计不满足规程规定。
15、设计异形柱结构应慎重使用PKPM计算软件进行结构计算，因该软件对异形柱的计算公式如《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中5.3.2条的计算公式中的轴压比影响系数、翼缘影响系数、截面高度影响系数等无从考究，故宜采用符合该规程规定的设计软件进行设计较合理。
异形柱结构是一种新型的结构体系，因成熟经验较少，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010并没有把该结构体系包括进去，而《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006尚未更新，实际设计时采用的控制指标应比《建筑抗震设计规范》GB50011-2010规定的还要适当加严。如结构构件选型、结构布置等不能满足《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006的基本要求时，应慎重使用该结构体系。
参考文献
1、《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006，北京：中国建筑工业出版社。2006.
2、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，北京：中国建筑工业出版社。2010.
3、《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）（11G101-1）中国计划出版社。
4、《混凝土异形柱结构构造（一）》（06SG331-1）
5、《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006，培训教材。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：异形柱、抗震设计、构造措施、注意问题
Abstract: combining with the national code, the relevant provisions of the regulations, the structure design of special-shaped columns in frequent questions has summarized and discussed. Reference for design.
Keywords: special-shaped columns and seismic design, structural measures, pay attention to the problem
中圖分类号： TU973+.31文献标识码：A 文章编号：
异形柱结构是我国自主创新的一种结构体系，发展这种结构体系的基本思路就是：以墙体改革促进建筑功能的改进及建筑结构体系的变革，具体来讲，就是根据建筑设计对建筑功能及建筑布置的要求，在结构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，避免框架柱在屋角凸出而影响建筑观瞻及使用功能，同时进行墙体改革，采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料作框架填充墙及内隔墙，代替传统的烧结粘土砖，以贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料和环境保护的政策。
在异形柱结构设计中应注意的部分问题如下：
1、设计依据中经常漏掉《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006,异形柱结构构造要求只采用《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）（11G101-1）图集，而没有采用《混凝土异形柱结构构造（一）》（06SG331-1）图集，这两本图集对应的对象是不同的，很多地方两者的规定也不一样，如框架顶层端节点处构造要求，柱外侧纵向钢筋与梁上部纵向钢筋搭接时，搭接长度在11G101-1中为1.5laE,而在06SG331-1中却为1.6laE等，故只采用11G101-1会使结构构造不满足规程要求，造成结构不安全。
2、异形柱结构的柱截面选取中，出现了较多的非异形柱、框架柱的截面形式，如“一”字型柱，“Z”字形柱等，这些都是超出《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中2.1.1条的范围的，使这些非异形柱的设计没有了依据，各个计算指标又无从控制，如轴压比等。
3、对存在楼层承载力突变的薄弱层，地震剪力的增大系数仍按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中的3.4.4条的要求取1.15，而没有按《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中3.2.5条规定取1.20，造成该部位地震剪力实际取值偏小，不符合规程规定。
4、对抗震设防烈度为6度的异形柱结构，没有进行地震作用计算及结构抗震验算，仍按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中3.1.2条的要求仅采取抗震措施，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中4.2.3条的规定即：抗震设防烈度为6度、7度（0.1g、0.15g）及8度（0.2g）的异形柱结构应进行地震作用计算及结构抗震验算。
5、计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期，没有考虑因非承重填充墙体对结构整体刚度的影响予以折减，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中4.3.6条的规定。
6、对异形柱框架梁柱节点核心区的受剪承载力，没有进行复核验算并提供相应的计算书，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中5.3.1条的规定。
7、在底层，因建筑功能的需要，造成部分竖向构件不连续，该构件传递给水平转换构件的地震内力没有按《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中3.2.5条的规定乘以（1.25~1.5）的增大系数，致使水平转换构件配筋不足。
8、异形柱柱肢或剪力墙平面外梁纵向受力钢筋水平段锚固长度不满足0.4laE时，应改变结构布置或调整节点构造，使计算模型与构件的实际受力相符。
9、在层高范围内，没有要求柱的每根纵向受力钢筋接头数不应超过一个的规定，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中6.1.5条的规定。
10、地下室顶板作为嵌固端时，地下室柱宜采用一般框架柱，否则，柱截面每侧的纵向钢筋面积配置不能达到地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍，致使地下一层的柱形成了薄弱部位，造成结构不安全。地上一层柱根即地下室顶处，在四级抗震等级时箍筋直径采用6mm<8mm，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中6.2.10条的规定。
11、在楼梯间处形成的柱净高与柱肢截面高度之比不大于4的柱，箍筋没有全高加密，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中6.2.12条的规定。
12、在异形柱结构的楼梯间、电梯井处，仍布置异形柱，没有根据建筑布置及结构抗侧向作用的需要，合理地布置剪力墙或一般框架柱，不符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中3.1.4条的规定。
13、在异形柱框架-剪力墙结构中，将剪力墙全部设成短肢剪力墙，致使结构布置不合理，这个问题虽然规程里没有明确规定，但应引起足够的重视。短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不应大于所有剪力墙承担的底部总倾覆力矩的55%。
14、在异形柱框架-剪力墙结构中，剪力墙之间的连梁箍筋直径采用6mm的，连梁作为剪力墙的组成部分，其抗震等级应和剪力墙一致，而剪力墙的抗震等级按《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中3.3.1条的规定，应为三级，而抗震等级为三级的连梁箍筋直径不应小于8mm，故该连梁设计不满足规程规定。
15、设计异形柱结构应慎重使用PKPM计算软件进行结构计算，因该软件对异形柱的计算公式如《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006中5.3.2条的计算公式中的轴压比影响系数、翼缘影响系数、截面高度影响系数等无从考究，故宜采用符合该规程规定的设计软件进行设计较合理。
异形柱结构是一种新型的结构体系，因成熟经验较少，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010并没有把该结构体系包括进去，而《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006尚未更新，实际设计时采用的控制指标应比《建筑抗震设计规范》GB50011-2010规定的还要适当加严。如结构构件选型、结构布置等不能满足《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006的基本要求时，应慎重使用该结构体系。
参考文献
1、《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006，北京：中国建筑工业出版社。2006.
2、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，北京：中国建筑工业出版社。2010.
3、《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）（11G101-1）中国计划出版社。
4、《混凝土异形柱结构构造（一）》（06SG331-1）
5、《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006，培训教材。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。