異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計

韓 雪 趙中亞

(1.中國建筑科學(xué)研究院，北京 100013;2.中國遠(yuǎn)達(dá)國際工程管理咨詢有限公司，北京 100088)

隨著商品住宅建筑在城市建設(shè)中的發(fā)展，一般框架結(jié)構(gòu)住宅多是矩形柱或方形柱，建成后難免在室內(nèi)留下許多柱楞，既有礙觀瞻，又影響家具的擺放，直接影響室內(nèi)空間的使用，給住戶使用帶來不便與麻煩。在工程中為解決這個問題，因而在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中就出現(xiàn)了異形截面柱。長沙市天麓小區(qū)住宅采用的就是異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1 概述

天麓小區(qū)住宅位于長沙市岳麓區(qū)境內(nèi)，抗震設(shè)防烈度6度，長 48.4 m，寬14.2 m，高15.2 m，依據(jù)JGJ 149-2006 混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范中3.1.2表規(guī)定限值:房屋高度不大于24 m，可以優(yōu)先考慮采用異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，樓板為現(xiàn)澆板，基礎(chǔ)為400 mm厚平板基礎(chǔ)。

2 異形柱定義

異形柱:截面幾何形狀為L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。

3 結(jié)構(gòu)體系

3.1 結(jié)構(gòu)體系的成因

1)高寬比:1.07＜4滿足規(guī)范限值(規(guī)范限值:4);長寬比:3.4。

2)地面總高15.2 m，滿足A級高度的限值，基于以上因素，本工程確定采用異形柱框架結(jié)構(gòu)體系。

3.2 梁、柱截面構(gòu)造要求

異形柱截面的肢厚不小于200 mm不大于300 mm，肢高不小于500 mm;框架梁截面高度不小于400 mm，設(shè)計時梁截面和柱截面同寬。

3.3 結(jié)構(gòu)布置

結(jié)構(gòu)布置圖見圖1。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖

4 材料

鋼筋采用HRB400;混凝土強度等級:梁板C30，柱C35，滿足JGJ 149-2006混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范中6.12-1條:C25≥混凝土強度等級≤C50的要求。

5 內(nèi)力分析

5.1 計算內(nèi)容和程序

本工程采用中國建筑科學(xué)研究院編制的SATWE程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力計算，結(jié)構(gòu)整體分析設(shè)計時考慮雙向地震。

本工程1層地下室，考慮到山地?fù)跬翂β裢粮叨炔煌?，故結(jié)構(gòu)嵌固點為基礎(chǔ)頂面。

5.2 結(jié)構(gòu)自振周期

結(jié)構(gòu)自振周期見表1。

表1 結(jié)構(gòu)自振周期

有效質(zhì)量參與系數(shù)兩個方向均達(dá)到90%以上，第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期的比值為0.67，滿足規(guī)范小于0.90的限值要求。

5.3 多遇地震作用下的樓層位移和位移角

多遇小震作用下的樓層位移、位移角見表2。

表2 多遇小震作用下的樓層位移、位移角列表

最大樓層位移角，在X，Y向分別為1/934，1/873。

計算滿足不大于規(guī)范1/600的限值要求。

5.4 最大水平位移和層間位移與該樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的比值

抗震設(shè)計時，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的異形柱結(jié)構(gòu)，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移與該樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的比值為1.22，不大于規(guī)范規(guī)定1.45的要求，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)可以滿足。

5.5 柱軸壓比

最不利L形柱軸壓比為0.39，小于規(guī)范規(guī)定不大于0.7的要求。

6 扁平柱

由于建筑使用功能所限，本設(shè)計采用了一字形扁平柱，此類柱的處理方法是:配筋率不小于1.2%，鋼筋直徑不小于12，軸壓比按限制要求降低0.1等構(gòu)造措施。

7 結(jié)語

1)結(jié)構(gòu)的彈性位移角、軸壓比、位移比值、抗震烈度、房屋高度限值，異形柱結(jié)構(gòu)比一般框架要求的更加嚴(yán)格，更加保證其可靠的安全性。2)從空間使用上看:異形柱結(jié)構(gòu)比一般框架結(jié)構(gòu)住宅有明顯的優(yōu)點;從經(jīng)濟上看:異形柱結(jié)構(gòu)比一般剪力墻結(jié)構(gòu)造價低廉、取材方便、技術(shù)簡單、施工容易。3)異形柱結(jié)構(gòu)在滿足規(guī)范范圍內(nèi)，可以被廣泛的應(yīng)用，它有良好的經(jīng)濟效益，環(huán)境效益及社會效益，在建筑業(yè)中，異形柱框架結(jié)構(gòu)有著很好的發(fā)展前景。

［1］胡小勇，劉 萍.混凝土異形柱抗震墻設(shè)計方法［J］.山西建筑，2011，37(15):23-24.