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基于异形柱框架结构设计的几点思考

摘 要:近年来,随着社会主义经济的不断发展,房屋建设也在快速的发展。尤其是现在房屋价格一步步飙升,在房价飙升的同时,用户对房屋的质量要求更高,所以设计者们需要采取不同的设计方式来满足用户的需求。对异形柱框架结构的设计思路上的一些思考,阐述一些关于异形柱框架结构的特点,以及在设计中存在的问题。 

关键词:异形柱;框架结构;设计;思考 
  随着人们生活水平的不断提高的同时,也对住房的要求有所提高,更多的人喜欢要求住宅空间的灵活性以及方便性,现在建筑采用了异形柱框架结构建设,它更具有其建筑结构不具有的优点,同时还有砖混结构的特点,使用户空间有效面积增加,有效解决了矩形柱占建筑空间的问题,为用户提供了更加宽敞的空间,增加了用户的体验感。避免框架柱结构造成室内凸出,占用了整个建筑的空间面积,而异形柱结构在别墅以及通用的普通住宅中被广泛运用到。当异形柱适用高度是普通框架的0.3~0.4时,异形柱的抗震性能不如普通框架,所以在异形柱的设计的时候,要考虑到这一点,从设计中寻求好的方法解决这写问题。还有异形柱主要通过L形、T形以及十字形的异性截面柱子替代一般矩形截面的柱子,而且各个柱截面的肢高肢厚比例不大于4,由于异形柱存在着与矩形柱的特殊差异,所以在设计异形柱的时候要考虑到一些不能忽视的问题。 
  1 异形柱框架结构概要设计 
  1.1 设计合适的房屋高度 
  对于混凝土的异形柱结构,从它的安全性和经济上考虑这种结构比较适合多层的建筑结构。异形柱框架结构所适用的房屋的最大高度大约是普通框架结构的0.3~0.4左右。当檐口标高附近设置楼板的时候,高度可以算至坡高的1/2;当不设置楼板的时候,总高度只能算到檐口的标高的地方。 
  1.2 高宽比例 
  高宽比例是对整个异形柱框架结构的宏观控制,对整个框架的承载能力和经济合理性都有控制。现在的异形柱结构的高宽比都比规定的限制更加严格。 
  1.3 异形柱框架抗震设计 
  为了提升抗震效果,设计异形柱的时候,不应该采取多塔、连体以及错层的复杂结构形式与单跨框架结构。在验算的过程中对于那些拥有很多的不等肢的情形,应该适当的补充其他角度方向的水平地震作用的计算,在设计过程中要着重注意底部、角部,从中选择不利的数据作为设计的参考数据。 
  对于层间受剪承载力突变的薄弱层,按照建筑文件的规范要求,房屋达到地震的剪力要乘以1.2的增大系数,比以前的要求更加高。 
  2 异形柱设计运用到的计算等效数学换算原理阐述 
  对于要求总体表面积的用户来讲,设计者们就需要在计算异形柱的架构,一般都是将异形柱截面换算成等效惯性矩的矩形柱来计算分析的。需要考虑到轴压比要同时满足3个条件:A′≥AR;I′x≥IRx;A′y≥IRy。其中A′表示的是异形柱的截面积,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;I′x表示的是等效矩形柱截面积的x轴,I′y表示的是等效矩形柱截面积的y轴。
  3  异形柱的刚度比在设计中思考 
  将异形柱的截面积按照等面积的折算方法,折算成矩形截面积的大小,一般的异形柱的惯性矩比矩形柱的大。如果仅仅按照面积等效的原则进行计算,就会出现水平的分配力和实际设计水平的分配力不太一样。此时就根据水平力分配的基本原理(按柱的刚度比分配),刚度比较大的则是分配到较大的水平力,如果双向刚度比较接近,那么分配到的水平力就是很接近。所以在进行等效的计算时(要遵循面积等效),还要按照面积等效后刚度比与异形柱的刚度比一致作为原则。 
  3.1异形柱框架结构设计的肢长取用的思考 
  异形柱的肢长不能够太大,如果太大就会因为柱肢端部受力太过于集中而发生破坏。肢长的增大对整个异形框架结构的受力性能都不利,当肢厚的比例大于4的时候,应该作为薄壁杆件考虑它的扭转翘曲效应,根据异形柱肢长的比值不同,我们可以采取同的计算方式计算。 
  根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ3-91)第2.4.4 条,“每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于2,墙肢截面高度与厚度之比不宜小于3”;第5.3.4 条,“在抗震设计时,小墙肢的截面高度不宜小于3bw”;而98ZG003中要求肢厚比小于等于4;为了按照框架结构概念设计原则,根据剪力墙小墙肢的定义,肢厚比应小于等于4,肢长度不应该超过600mm。 
  4 结语 
  随着我国建筑事业的不断发展,各项新型建筑设计不断出现,采用比较适合用户要求的建筑设计,同时还能做到符合当先的建筑要求,这些都非常重要。在近几年里,我国的建筑工程采用了很多的异形柱结构,而在异形柱的本身截面形状、变形、内力以及抗震的性能与矩形截面相比都存在很大的差别,砼和钢筋的使用量异形柱结构比矩形柱的大百分之四到百分之九。但是异形柱的有效面积却比矩形柱的多出了0.6%~1.2%,而且在房间里面没有柱角,更加能够被用户所接受,有很多的设计者由于不能很好的理解异形柱的设计相关章程,所以在设计的时候会存在很多的安全隐患。 
  参考文献 
  [1] 刘祖强.型钢混凝土异形柱框架抗震性能及设计方法研究[D].西安建筑科技大学,2012. 
  [2] 刘云飞,刘国清.异形柱框架结构设计中的问题[J].住宅科技,2000(11). 
  [3] 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).[4] 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). 

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