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框架柱范文1
【关键词】异型柱；框架结构；设计方法
1、异形柱的结构特点
1.1由于异形柱采用T形、L形、十字形等截面形式，所以使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异。异形柱由于多肢的存在，其剪切中心与截面形心往往是不重合的，且在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，即产生腹剪裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显。
1.2特别是异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。由国内外大量的试验资料和理论分析表明，异形柱的破坏形态为：弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等，影响其破坏形态的因素有：荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比（剪跨比），配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。
2、异形柱框架结构设计的常见问题
2.1结构计算方面
（1）进行柱的配筋计算时，单偏压、双偏压计算均适用于一般框架结构，但单偏压计算不适用于异形柱结构，因此，只能选用双偏压计算。
（2）两个主轴方向除了计算水平地震作用，还要验算抗震验算，此外，7度与8度还要验算与主轴成45°方向。
（3）柱框架结构扭转不规则时，根据《抗震》相关规定：建筑楼层竖向构件的最大水平位移与层间位移，对比该层两端弹性水平位移与层间位移之间的平均比值要小于1.5，但对于异形柱结构此比值应小于1.45。
（4）按照规定，建筑楼层承载力出现变换时，薄弱层地震剪力按照1.15倍系数增加，但异形柱结构应按照1.2倍系数增加，设计者应该注意此系数并进行调整。
2.2截面方面
一般矩形结构，当其截面高宽之比值小于4且厚度小于300时，结构柱的受力性能就会下降，异形柱不适用，用于异形柱必须加强其结构设计。
2.3配筋方面
一般来说，框架梁配筋的布置遵循梁宽同柱宽的方式，但是在梁与柱的节点位置，需要把梁的钢筋弯入柱的纵筋内侧，由于异形柱柱肢厚度不足，容易导致节点位置的钢筋间距过密，因此，框架梁配筋应结合异形柱的结构特点。
举例说明：当框架梁宽度为200mm且柱纵筋直径为1.6cm时，对于普通框架梁，其上部配置3根纵筋即可，假设梁纵筋直径为a，当在异形柱结构的梁上部配置3根纵筋时，便出现如下结果：2×30-2×16-3a-3×1.5a=200，那么a=14.4mm，结果表明：在异形柱200mm宽的梁上部按普通框架梁一样配置3根纵筋时，其直径必须小于14mm，此值未考虑施工误差；假如只配置3根14mm宽的钢筋，在实际工程中，现梁柱节点位置也可能出现钢筋过密的问题，所以，异形柱结构梁柱节点处的钢筋数应≤2根。
2.4梁柱节点剪承载力方面
对于异形柱框架结构，由于其柱肢厚度较小，异形柱结构梁柱节点核心区的受剪承载力会小于普通框架结构的受剪承载力，造成异形柱梁柱节点核心区的受剪承载力出现超限情况，所以，进行异形柱结构设计时，应通过提高混凝土强度等级等方法解决此问题。
3、异型柱框架的结构的优化设计
3.1结构的布置
异形框架结构在进行布置的过程中，其异形柱的所设置的隔墙交叉点，必须要充分的满足要求。不仅仅要对结构的合理布置进行考虑，还必须要最大限度的确保柱子所分布的均匀性，并且保证良好的改造余地。同时，对于跨度也应当要合理的进行调整，不要在客厅以及主卧室之中进行梁设置。如果在某些特殊情况下，客厅和阳台卧室需要进行梁设置，那么可以采取在板内进行暗梁的方式。同时在有阳台的卧室、客厅之中，可以直接向阳台的两侧进行异形柱的翼柱外伸设置。如果说建筑结构的单元强和建筑的刘体检不是出在一个共同的轴线位置之上，那么在对于拒不应力进行解决的过程中，就需要对T、L、Z型柱进行的设置。在一个结构单元之中，要的进行矩形柱设置，只要能够设置都要进行设置。如果说在建筑之上有部分柱子需要进行错位，那么为了避免过多柱体的错位变换而出现薄弱环节的可能性，就需要保证变截面位置能够形成极大的应力集中性，不采取下手上扩的形式来进行，仅仅知识在上层进行收应力处理。为了加强刚度可以把电梯和四周连接成筒，对平面刚度的对称也要注意。刚度分布如果不均匀，在结构计算的时候要考虑因扭转耦联造成的影响。
3.2设计方法
现在异型柱结构设计方面国家还没有统一的规范，只有天津和广东两个省对其有一定的施工标准可以供设计人员进行参考。在设计过程中不能简单的把异型柱当作矩形柱的计算方法来计算，因为矩形柱和异型柱的截面形式差异性很大。现阶段国内异型柱截面计算和设计软件有天津大学的钢筋硷异型柱结构配筋计算程序CRSC、，广东省建院的SS、SSW程序和建研院的TAT、SATWE程序。在设计的时候考虑到上述仅仅是地方的标准，则还需考虑一下部分：对柱的净高与柱截面长边尺寸之比小于4的异形柱，应沿柱高全高加密箍筋，以减小地震作用下柱剪切脆性破坏的危险性和改善柱的变形性能；位于l形柱角处的纵向受力钢筋为双向共用；因荷载方向角的任意性，在异形柱内折角处也应设置相同直径的受力筋；按肢长与肢宽之比定义异形柱或短肢墙很大程度是为了学术上的便利。但用TAT程序进行结构整体计算时，按异形柱模式可能导致结构刚度下降，应适当增加抗地震力；施工过程中对异形柱及其节点区应加以重视，采用骨料粒径较小的混凝土进行浇筑，以确保施工质量
3.3框架的计算
异型框架比较特殊，在截面对称轴收到作用力时，其挠曲应力在弹性分析时比较小，这时候就相当于承受水平力的偏压构件，还可以按混凝土设计规范和平面假定分析计算。如果框架柱水平作用力较小的时候，仍可以按偏压柱分析计算，此时误差很小。异型柱可以通过面积和刚度相等的原则换算成矩形柱进行整体的分析和计算。水平力作用不是在主轴方向，水平作用力如果很大，那么挠曲应力就不能忽略，就需要对其进行有限元分析，来计算出配筋、内力的位置和大小。对内力和配筋计算时，选择的软件要能计算异型柱。
4、结语
异形柱框架结构虽然在结构上存在一定的缺陷，但有其存在的市场价值，在工程实践中也的确经常被使用。所以我们应该在掌握其受力特性和结构特点、了解其结构破坏机理的基础上选用合理的结构形式，正确地运用电算结果，满足规范要求的各种构造措施，才能够保证所设计的结构有可靠的安全度。
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，2011（11）.
框架柱范文2
关键字：异形柱；异形柱框架结构；设计
Abstract: With people’s higher and higher demand to the residential plane and space, the original ordinary frame structure with the strict limitation and division by the revealed beam can not satisfy people’s requirements on residential space. Thus, after absorbing the advantages of the frame structure, there gradually developed the structure style baseo on the modern resisdential concept, namely special-shaped columns frame structure form. This paper introduces the structure characteristics of special-shaped columns, discusses the plane layout and introduces how to make the calculation analysis and reinforcement drawings.
Key word: special-shaped columns; frame structure of special-shaped column; design
中图分类号：TB482.2 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
近年来，随着我国经济的飞速发展，房地产行业也蓬勃发展起来，人们的住宅面积越来越多，自然而然对住宅的平面和空间要求也越来越高，已经不满足原有露梁露住的住宅环境，所以异形柱结构这种体系就应运而生了。混凝土异形柱结构是以T形、L形、十字形的异性截面柱代替一般框架柱作为竖向支承构建而构成的结构，以避免框架柱在室内凸出，少占建筑空间，改善建筑观赡，为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性；同时结构墙体改革，采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料作为框架填充墙及内隔墙，代替传统的烧结普通砖墙，以贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、保护环境的政策。
一、异形柱的结构特点
（一）由于异形柱采用T形、L形、十字形等截面形式，所以使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异。异形柱由于多肢的存在，其剪切中心与截面形心往往是不重合的，且在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，即产生腹剪裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显。
（二）特别是异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。由国内外大量的试验资料和理论分析表明，异形柱的破坏形态为：弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等，影响其破坏形态的因素有：荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比（剪跨比），配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。
二、异形柱的结构平面布置
（一）在异形柱结构的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀；结构平面布置应减小扭转效应的不利影响，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移分别不宜大于该楼层两端相应平均值的1.2倍，不应大于该楼层两端相应平均值的1.4倍；结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.85；异形柱框架结构和异形柱框架-剪力墙结构均应设计成双向抗侧力结构体系。异形柱结构的框架纵横柱网轴线宜对齐拉通；异形柱肢截面厚度中线与梁及剪力墙中线宜对齐重合；异形柱结构不应用于单跨框架结构。
（二）柱布置时，宜规整对齐，并按“密柱小梁”的布置原则，平面节点（轴向交叉点）应尽量设柱，避免主次梁搭接，柱间距一般在3～6m之间取值（柱网尺寸不应大于6.0mX6.0m），柱应双向拉结，以形成双向刚接框架。
（三）对于底层大空间的异形柱框架体系，转换层下的支承柱不允许采用异形柱，应全部采用矩形柱。对底层架空层抽柱形成转换层的情况，要求楼板厚度≥150mm；上层异形柱与下层矩形框架柱面积比宜接近1；上层异形柱与下层矩形柱的重叠面积不应小于2/3.
（四）在结构平面布置时，有时因为建筑布局的功能和美观，只能设置“一”形柱，且仅能保证一个方向有框架梁通过，此时在另一方向应沿柱肢宽增设暗梁，来保证柱平面外的刚度与稳定，且“一”形柱的宽度不应小于300。
三、异形柱结构体系的计算
（一）2009版本的SATWE已经能够有效的计算带有混凝土异形柱的结构，SATWE在梁的刚度、荷载和截面配筋计算时，充分考虑了异形柱框架结构的特殊性。由于混凝土异形柱的柱肢较长，梁、柱在节点处的重叠部分较大，合理的力学模型简化应将重叠部分作为刚域，自重计算时不应重复计算重叠部分的混凝土重量，SATWE软件中对梁考虑了这样的力学模型简化：
1．梁的计算按扣除刚域后的梁长计算；
2．梁上的外荷载按梁两端节点间长度计算；
3．截面设计按扣除刚域后的梁长计算；
4．梁端刚域的计算原则如下：
记梁端与柱的重叠部分长分别为Di和Dj，梁长为L（即两端节点间的距离），梁高为H，则梁两端的刚域长度分别为：
Dbi=Max（0，Di-H/4）
Dbj=Max（0，Dj-H/4）
扣除刚域后的梁长为：L0=L-（Dbi+Dbj）
（二）异形柱的配筋计算原则应按“双偏压计算”，这样其配筋计算会更准确。“单偏压计算”是将主形心内力作用效应分解到各个柱肢上再进行单偏对称配筋计算，而“双偏压计算”是将主形心内力作用效应按异形柱的全截面进行配筋，因而有角筋共用。
（三）抗侧力结构正交布置时，应允许在结构两个主轴分别考虑水平地震作用；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用；质量与刚度明显不对称、不均匀的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响，其他情况应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转效应。
四、异形柱结构的配筋及绘图
（一）在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋，箍筋同柱，这样可限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪，也可约束砼变形，增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下，箍筋直径大，其延性指标好，因而箍筋且用Ф8、Ф10，其间距可比普通柱箍筋间距小。
（二）施工图画法
1．全楼柱钢筋归并；
2．平面柱大样画法画异形柱施工图，应注意箍筋加密与普通柱相同；柱分布筋之间设拉筋，其直径同箍筋，间距是箍筋的2倍；横向肢、竖向肢分别按计算配置一个矩形箍筋，并分别满足X、Y向计算箍筋面积的要求；c竖向筋要满足最小间距要求，采用对称配筋，一排排不下，程序自动放两排；按固定钢筋（L形角部的角筋双向共用）和分布筋（竖向架立筋@≤200）的构造要求分别配制固定钢筋和分布筋。d在核心区箍筋相交处，若无主筋时，应设竖向架立筋如T形柱内侧，架立筋为构造筋，隐含直径D=14mm。
五、结束语
总而言之，异型柱框架结构的平面布置比普通矩形柱框架灵活，可以较好满足建筑功能的要求，具有良好的发展前景，结构设计人员应充分了解异型柱的受力特点，正确把握设计要点，确保工程结构安全可靠，经济合理。
参考文献
[1]《混凝土异形柱结构技术规程》（JGJ149-2006）
[2]杨润兰 孙彩霞.《异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题》，河北建筑工程学院学报2005年3月
[3]赵长武 戴琦.《异形柱结构受力特点与设计》，辽宁建材2006年第4期
框架柱范文3
关键词：绕丝加固法；钢筋混凝土框架柱补强；施工方案优化
前言
某小学实验准备室、器材室二层两根框架边柱混凝土强度偏低，经该工程设计单位验算鉴定其结构位移延性满足不了抗震要求。设计单位提出了采用绕丝加固对其进行补强的设计文件。施工单位根据该工程建筑装修基本结束、建设单位要求加固施工不得影响学校正常教学等具体制约因素，因地制宜地制定并实施具体加固方案。不仅保证了结构安全，而且有效地减少了拆除量、缩短了加固工期、控制了施工环境对学校正常教学的影响。也为在建工程质量问题处理积累了经验。
绕丝加固法是在被加固构件表面缠绕钢丝及各种纤维丝（碳纤维、玻璃纤维等）使构件受到约束作用，从而提高其承载能力和结构位移延性的一种新型加固方法。它在建筑物的维修、改造和加固中占据重要地位。但对在建工程结构强度缺陷处理，则经常受到处理数量少、后续工程已完成、施工队专业技能欠佳和施工环境限制等条件的制约，需要施工单位根据实际情况科学确定具体的施工方法。
一、工程概况
某小学实验准备室、器材室是紧邻学校南北教学、办公楼连廊东西两侧而建的两层单跨框架结构。层高3.4米，柱子断面为350*350mm，主梁截面为240*550mm、边梁截面为240*350mm，混凝土强度等级为C25。施工合同要求利用暑假完成除内外涂料、屋面防水和电气、采暖工程外的所有施工任务，确保九月一日学校按正常环境开学。八月二十五日主体验收回弹发现，东侧二层北侧中间两个柱子（2―B、3―B）混凝土强度偏低，验收各方决定这两个柱子内外表面暂不进行后道工序施工。九月二日，东侧二层柱混凝土标养试块报告显示其强度只有19.6MPa。九月三日施工单位委托实验室进行回弹，除北侧中间两柱子外该检验批的其它柱子混凝土强度均超过设计强度，唯有这两个柱子混凝土强度依然低于设计强度，后经取芯检测，实际强度只有19.2 MPa和19.6 MPa。
经该工程设计单位验算鉴定，这两个柱子因配筋较大，混凝土强度满足正常情况下的安全要求，但其结构位移延性不满足抗震设计规范要求。鉴于该工程建筑施工基本完成，学校已开学，甲方又提出了尽量不改变或少改变建筑外形和使用空间的要求，设计单位提出了按照《混凝土结构加固改造构造图》（06SG311-1）中的绕丝加固法，对这两个柱子进行加固的书面文件。
二、施工难点
该工程按照设计书面文件加固存在以下几个难点：
2.1、需加固的柱子东西两侧加气混凝土砌块填充墙已砌完，且内外粉刷完毕；2―B柱西侧防盗门、3―B柱西侧塑钢窗框均安装完毕，发泡剂空隙只有35mm左右。按常规拆除需加固柱两侧的门窗和填充墙，不仅工程量大、周期长、成本高，而且施工环境也不允许。需加固柱周围条件详见图1
2.2、按照《混凝土结构加固改造构造图》（06SG311-1）及设计要求，钢丝外侧应采用≥C30喷射混凝土保护。受现场环境、施工队机具配备制约无法实现。
2.3、因边梁偏轴（外偏）且与主梁高度不相等（相差200mm），梁区等代箍筋无法按设计指定的图集施工。
三、加固方案选择
根据设计与甲方要求、现场实际情况，经过反复研究并报施工监理同意，对具体加固选择了如下实施方案。
3.1、柱子沿建筑外墙侧的局部拆除。①将柱子与金属门框、塑钢窗框间的发泡剂全部清除，但不得松动固定门框、窗框的膨胀螺丝。②在柱子与加气混凝土砌块填充墙之间开出150mm宽的槽，但不得切断砌体拉结筋。
3.2、因柱子靠门窗框处空间极小（只有35mm左右），钢丝很难缠紧，钢丝间距不易保证，故在柱子内外两侧中间混凝土表面竖向各设置一道4*25的通长扁钢，用于固定、撑紧缠绕的钢丝。
3.3、钢丝外表面分段支木模后用CGM―2J灌浆料封闭或填充。
3.4、梁区等代箍筋按较大高度的主梁设置，并由两道增加为三道，中间一道沿边梁下缘紧贴柱子表面布置。该区域表面抹20mm厚1：1.5水泥砂浆分层抹压封闭。
四、加固方案实施
4.1 施工顺序：
施工准备柱子东西两侧清空柱子四角混凝土磨角柱子南北侧安装4*25扁钢绕丝分段支模、灌浆料梁区等代箍筋安装、封闭验收。
4.2 各道工序施工要点
1 ） 施工准备：
① 外侧搭设门式脚手架脚手架离墙200mm；通过门窗口用脚手架钢管连接；脚手架外侧及两端用密目网封闭，并悬挂安全警示标志。脚手架搭设完经企业安全主管部门和监理共同验收合格后方可投入使用。
② 材料准备Ф4冷拔钢丝退火后由监理现场见证取样送矿区中心实验室检测合格。CGM―2J现场见证取样检验，符合要求后方可使用。
③ 模板及其加固材料准备：准备两套模板。模板采用九夹板、50*50、50*30的方木制作成定型模板，紧固件采用100*100方木和Ф16对拉螺栓。
2 ） 柱子东西两侧清空：
① 加气混凝土砌块墙开槽为便于缠绕钢丝、确保砌块墙与柱子间的紧密结合，将柱边砌块墙开出150mmm宽的槽。先用切割机在砌体墙上割出50mmm深的缝，然后用锤和錾子将槽内砌块清除干净。在这过程中不得切断从柱子内伸出的拉墙筋。
② 门窗框外侧发泡剂用细钢钎（Ф16）、铲子清理干净，卸下门扇。
3 ） 柱子四周混凝土磨角
先用手提切割机将柱子四角混凝土切去边长30mm的等腰直角三角形，再用手提混凝土磨光机将棱角抹掉，磨成R=30的圆角。
4 ） 柱子南北侧紧固扁钢安装
扁铁安装在柱子中心，扁铁用Ф10的膨胀螺丝穿入扁钢上的孔再焊平。固定点间距为500mm。
4 ） 绕丝
从下往上缠绕，间距按设计要求控制在20mm左右。先按照06SG311-1 3-30页要求制作安装40*4扁钢箍，并将绕丝下端头焊在扁钢上，空隙内用环氧树脂灌满。再逐渐往上缠绕钢丝 。钢丝边缠边拉紧、排匀间距后用铁锤敲击钢丝，使其紧贴柱子表面，立即将钢丝与扁钢间用电焊点焊，避免钢丝松动下滑。最后在梁底处用扁钢箍压钢丝头，并用环氧树脂封闭。
5 ） 分段支模
支模前先用压缩空气将柱子表面清理干净。整个柱子分三段支模。窗台以下为第一段、窗台以上1.8米高均分成两段。支模之前必须由监理对钢丝及其压头进行隐蔽验收合格。支模的关键有以下几点：一是从钢丝最小保护层和CGM-2J灌浆料有效加固厚度出发，除与填充墙连接外，柱子外侧灌浆料加固厚度必须控制在30―35mm之间。二是模板接缝用胶带密封，避免漏浆。三是按墙面普通抹灰的垂直度（4mm）、平整度（4mm）控制各段模板的垂直度和表面平整度，尽量减少柱子粉刷层厚度。模板加固详见图2、图3
6 ） 灌浆
考虑所灌浆部位是柱子加固和所加固柱子与填充墙之间空隙的填充，本工程选用CGM-2J型灌浆料。因每次灌浆料较少，故采用人工搅拌，但搅拌时间不得少于5分钟，保证搅拌均匀。施工中必须控制每次搅拌量在40分钟内用完。灌浆之前必须将模板和原有混凝土表面充分湿润。由于柱子四周加固厚度只有30-35mm宽（与填充墙连接处除外），因此浆料入模必须用特制细管漏斗。下部两层采用四周分层灌浆，最上面一段紧靠梁板，只能从柱子外侧入浆。灌浆过程中适当敲击模板，确保灌浆密实。每次灌浆时现场制作100*100*100的抗压试块，并按相关规定养护、送检。
7 ） 拆模与养护
由于灌浆施工时的日最低气温在15度以上，因此确定灌浆施工24小时后就拆模，拆模后洒水湿润养护7天。
8 ） 验收
两根柱子养护7天后，抗压试块压出7天强度就达到47.2Mpa 。 据此结果报设计、施工监理、当地质检站联合验收，一致认为达到了预期的效果。加固后的柱子垂直、平整度均小于4mm，小于规范允许偏差。
5、实施效果
1）实施方案科学合理，拆除工程量少、工期短、对学校正常教学没有造成影响。
2）通过本方案的实施不仅增强了柱子位移延性，提高了抗震效果，而且也提高了柱子承载能力。柱子断面尺寸的微量扩大（每边扩大30mm），通过装饰层的调整，对立面效果影响不大（柱子内外侧凸出墙面20mm），基本上达到了建设单位“既不影响美观，又不影响使用空间”的要求。
6、结束语
在建工程结构施工受施工队伍素质、原材料质量波动、施工过程质量控制缺陷等因素作用，混凝土强度过低而加固现象时有发生，结构加固具体方案的设计尤为重要。加固方案的成功与否，既要保证结构实体质量满足设计要求，又要满足总工期、建设方满意度、施工成本等各方面的综合要求。
框架柱范文4
关键词：异型柱; 框架结构; 设计
Abstract: different column frame structure system in a certain degree meets the above requirements, the framework and steal it shear wall structure the advantages of the system, it will be the future housing structure of the system in one of the development direction.
Keywords: alien column; Frame structure; design
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：
近年来，随着我国住宅产业的迅速发展以及人们对住宅建筑使用要求的不断提高，普通的矩形框架柱给室内装饰和家具布置带来极大的不便。异形柱框架结构很好地解决了这个问题。该结构体系既吸收了传统框架及剪力墙结构体系的长处，同时也具有其自身的优点：
（1）柱肢厚通常采用 200～250mm，肢厚基本与填充墙等厚，框架梁宽也同墙厚，室内不凸出梁柱，便于使用又美观，同时还增加了房间的使用面积。
（2）虽然增加了施工难度，但因扩大了使用面积，加之自重较轻，减少了基础费用，因此综合考虑，其总体经济效益较好。随着异形柱的各种力学性能研究日趋成熟，其应用也越来越广泛。该结构形式一般指同层内异形柱数量超过柱总数量 10%的框架结构，适用抗震设防烈度为6 度或 7 度的地区。
1. 异形柱的定义及受力特点
异形柱是指柱截面区别于常用的矩形柱，而采用多个小墙肢的组合截面柱子，是由剪力墙演变而来的。柱肢截面中各肢的肢高与肢厚比不大于 4，常用的有L 形、T 形和十字形，也有的采用 Z 形。L形截面柱多用于墙的转角部位，而 T形和十字形截面柱多用于纵横墙交接处。柱肢宽度一般使用与填充墙体相同的厚度，为 200～250mm，不大于300mm。肢长较大，一般为 600～800mm。除此之外，不等肢异形柱肢高比一般不超过1.6，各肢截面厚度不能相差过大。虽然异形柱由剪力墙演变而来，但由于柱截面本身的特殊性，异形柱结构的受力特点既不同于剪力墙结构，也与普通框架相差很大，具有自己的独特性：
（1）由于异形柱截面的这种特殊性，使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异；
（2）异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼来协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱协调变形能力低，脆性破坏明显；
（3）异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。由国内外大量的试验资料和理论分析，异形柱的破坏形态为弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等，影响其破坏形态的因素有：荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比（剪跨比），配箍率以及箍筋间距 S 与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过合理的结构平面布置，采用有效的设计计算程序和必要的构造措施来保证其强度和延性。
2. 异形柱结构平面布置
异形柱框架的构造应满足现行国家结构设计、施工规范的基本要求。考虑到异形柱的特点，在结构体系上，应从严把握概念设计的原则，力求结构平面规整，结构刚度均匀，构件传力明确。就结构体系而言，异形柱框架应设计成双向刚接梁柱抗侧力体系，根据结构平面布置和受力特点，可设计成部分异形柱部分矩形柱的形式，特别注意在受力复杂部位采用矩形柱，如楼梯间、电梯井等。结构平面布置形状宜简单、规则、对称，减少偏心，刚度和承载力分布宜均匀，尽量控制或减小扭转效应。同时结构的框架纵、横柱网轴线宜分别对齐拉通，异形柱截面肢厚中心线宜与框架梁中心线对齐；结构竖向布置注意体型力求简单规则，避免过大的外挑内收，避免楼层刚度沿竖向突变；柱网尺寸不易过大，一般不超过 6m。因柱距大，梁高也大，一方面建筑净空难以满足要求，另一方面柱承受的轴力也大。轴压比高，于抗震不利。为保证梁板对异形柱节点的约束，宜采用现浇楼盖。
3. 异形柱框架结构设计
3.1轴压比控制
框架结构柱的延性对于耗散地震能量、防止框架的倒塌起着十分重要的作用，且轴压比又是影响混凝土柱延性的一个关键，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要，必须对异形柱的轴压比进行严格控制。
3.2“Z”形柱的设计计算
工程中经常遇到“Z”形柱的情况。《钢筋混凝土异形柱结构技术规程》未将“Z”形柱列入，在设计计算时可以在PMCAD输入时将其按2个“L”形柱来输入，并进行内力及配筋计算。因为“Z”形柱受力较大时易在中间肢劈开。劈开后(极限状态)其受力接近于2个“L”形柱，按2个“L”形柱处理较为合适。
3.3异形柱框架的计算
由于异形柱截面的特殊性，在柱截面对称轴内受水平力作用时，弹性分析计算其翘曲应力很小，此时如同承受水平力的偏压构件，仍可按平面假定分析，按混凝土设计规范计算。框架柱水平力较小，如按一般偏压柱计算，误差较小，此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大，且水平力作用在非主轴主向，则翘曲应力不容忽视。按平截面假定误差较大，则应对异形柱框架结构进行有限元分析，以决定内力和配筋的位置和大小。在进行内力计算和配筋计算时，宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。
目前，国内可直接进行异形柱截面内力计算和截面设计的软件有：中国建设研究院的TAT、SATWE程序、广东省建院的SS、SSW程序以及钢筋混凝土异形柱结构配筋计算CRSC等，这些程序均用数值积分法进行正截面配筋设计，准确性较高，能有效满足结构安全性要求。
3.4配筋构造
在经过正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，因而在异形柱配筋时应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设构造纵筋，箍筋同柱，这样可限制柱肢混凝土裂缝的展开，提高异形柱局部抗剪强度及变形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪，也可约束混凝土变形，增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下，箍筋直径大，其延性指标好，其间距可比普通箍筋间距小。
4. 异型柱框架结构设计中应注意的问题
（1）暗埋管线穿梁柱，使梁柱截面削弱。此类问题比较广泛，而且容易被设计忽视，往往造成较严重的结构缺陷问题。对此，除了对电气布线设计不能过于集中以外，应设管线井加以解决。管线井可设在楼梯平台的角部，其断面可设计为三角形，不会对交通产生影响。
（2）梁柱核心区配筋如过于密集，各向钢筋相互碰撞严重，会造成钢筋偏位和施工困难。这种情况一般发生在内梁，特别是横向框架梁中，对此可以采用“宽梁窄柱”的办法加以解决。
（3）悬臂梁根部钢筋较多时，势必形成多排配筋，使梁的有效截面高度下降，引起梁根部变形增大，裂缝宽度超规范允许值。可以将悬臂梁的顶面比相应楼面标高抬高25～30mm使悬臂梁上部纵筋从最上层伸入锚固，可以保证梁的变形及裂缝宽度在设计的控制值以内。
框架柱范文5
【关键字】偏心 措施 施工
【中图分类号】TU528 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0248-01
在多层商业中，由于使用功能和结构布局上的诸多因素影响，框架结构就才成为非常适合此类功能需求的结构，在空间布局中，外墙多数由于造型要求，要求外立面表面平整，而多数情况下，框架柱与梁截面很难保证同样宽度，框架柱主要承受竖向力，而框架梁主要承受水平力，框架梁的宽度对梁的抵抗弯矩的效果不明显，多数情况框架梁的功能主要是靠梁的高度控制，受力功能上的不同使两种构建的尺寸不一致。
规范中规定框架结构中梁、柱中心线宜重合。当梁柱中心线不能重合时，在计算中考虑偏心对梁柱节点核心区和构造的不利影响，以及梁荷载对柱子的偏心影响。梁、柱中心线之间的偏心距，9度抗震设计时不应大于柱截面该方向宽度的1/4；非抗震设计和6～8度抗震设计时不宜大于柱截面在该方向宽度的1/4时，可采取增设梁的水平加腋等措施。设置水平加腋后，仍需考虑梁柱偏心的不利影响。
此案例为河北某建筑标准层，结构形式为框架结构，地上五层，地下一层，基础形式为钢筋混凝土独立基础和条形基础。本建筑的结构安全等级为二级；建筑抗震设防类别为丙类，抗震等级为三级；设计基准期为50年，地基基础设计等级为乙级。建筑物合理使用年限为50年。本工程的抗震设防烈度为7度，基本地震加速度O.15g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类，场地土属中软土，特征周期Tg=O.45s。地下水位较深，不用考虑该场地地下水对混凝土结构和混凝土结构中的钢筋的腐蚀性。
规范中规定10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅结构建筑以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构。本案例为多层框架结构，在计算模型时主要考虑平面荷载导致的竖向力传递，风荷载并不起到控制结构位移的作用，可以忽略不计。
此案例中最大框架柱截面尺寸为600×900mm，与其连接框架梁宽度为250mm，偏心距大于1/4柱宽，通过结构计算软件，采用阵型分解反应谱法分析竖向荷载下水平偏心大于1/4时与框架梁与框架柱轴心重合的两种情况，通过对比并计算检验两种情况对梁、柱配筋的影响以及整体结构的影响。
已柱配筋大于1/4的情况下，考虑结构的双向地震作用和偶然偏心，结构的最大位移角为三层1/552，满足规范要求的1/550，层间位移比最大为1.48，复合规范要求最大1.50的要求。经过调整框架梁和框架柱的轴心对其的情况下，位移角最大为1/560，层间位移比最大为1.47。调整后的框架柱的轴压比部分减小了5%左右，梁配筋基本无变化。可见偏心对框架的整体架构有一定的影响，配筋影响较小。但从规范角度出发偏心大于1/4时，需要水平方向加腋等措施。设置水平加腋后，仍须考虑框架梁、柱偏心的不利影响。
框架梁的水平加腋厚度可取梁截面高度，其水平尺寸应满足
bx/lx≤1/2
bx/bb≤2/3
bx+bx+x≥bc/2
式中：bx为梁的水平加腋宽度，lx为水平加腋长度，bb为梁截面宽度，bc为沿偏心方向柱截面宽度，x为非加腋侧梁边到柱边的距离。以上规范说明就是控制了框架梁与柱的轴心偏差不能过大，框架梁的截面宽度不能与其对应的框架柱的对应偏心尺寸过大。因此在框架设计中还是尽量减小梁、柱的偏心。
框架结构主要有框架梁和框架柱作为整体结构的支撑体系，因此在发生地震时会发生几种震害：
1、短柱破坏。由于在建筑使用过程中，部分人员私自拆除图纸隔墙并加入砖墙等影响柱有效高度位移的情况，形成短柱现象，发生局部破坏现象。设计图纸时，设计人员是按照长柱配筋，并不是按短柱设计那样全高箍筋加密。
2、角柱的破坏。由于角柱受到两个方向的地震水平力影响较大，遭遇震害时约束比框架结构内部的框架柱约束较少，框架柱更容易破坏。
框架结构的破坏多数会在梁柱交接的节点，水平力与地震力的相互作用下使梁柱交接节点处出现局部破坏。由于梁破坏的后果小于柱破坏的后果，因此规范提出墙柱弱梁的概念，就是保证在罕遇地震下，允许框架梁发生弯曲破坏，但框架柱还能维持使用功能，不会引起整个结构的破坏。
梁柱偏心水平加腋适当的加强了节点刚度，但对抗震优化的考虑，梁柱节点配筋只能适当加强，保证梁柱节点不发生脆性破坏，在出现地震时尽量吸收较大的地震能量，保证人员的安全。
框架柱范文6
关键词异形柱;抗震性能;延性
Abstract: The seismic analysis of special-shaped column frame structure performance and ductility of a fortification of irregular 7 degrees, from the economic perspective, applicability, and find out for the reasonable structure layout and construction measures.
Key words special-shaped column; seismic behavior; ductility
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。
图一 结构平面图
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。
SATWE分析结果
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
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
岳永志.沈阳某异形柱框架楼结构设计实例.科技信息，2009,（10）
