關鍵詞：建築；異形柱框架結構；設計
中圖分類號：TU198文獻標識碼： A 文章編號：
1 異型柱框架結構體系的特點
特點：①柱肢厚通常采用180～200mm，肢厚基本與填充墻等厚，框架梁寬也同墻厚，室內不凸出梁柱，便於使用又美觀，同時還增加了房間的使用面積，比相同形式的磚混結構可增加約8%～10%的使用面積；②柱的平面布置很靈活，異型柱結構的圍護墻通常是非承重的輕質隔墻，受建築的限制較少，這使得房間布置更加靈活，可很好地滿足業主對大開間建築的需求；③異型柱框架與矩形框架相比，抗震性能有明顯的提高，質量減輕是其抗震性提高的主要原因，此外，抗側剛度對抗震性能的提高也有壹定的影響；④雖然增加了施工難度，但因擴大了使用面積，加之自重較輕，減少了基礎費用，綜合考慮總體經濟效益較好。
2 異型柱框架結構的設計要點
2.1 結構布置
與—般鋼筋混凝土框架結構相比，異形柱框架結構在結構布置時應註意以下要點：
（1）為了避免扭轉帶來的不利影響，結構平面宜盡量對稱，使平面和剛度均勻，兩個主軸方向應協調布置；如果有明顯的不對稱，應考慮扭轉對結構受力的不利影響。
（2）異形框架宜雙向設置，框架柱應對齊，框架梁應拉通，避免縱橫框架梁相互支撐，使結構形成空間受力並具有足夠的承載能力、剛度和穩定性，同時具有良好的整體性和較好的抗震性能。
（3）為了避免過大的外挑和內收，防止樓層剛度沿豎向的突變，豎向布置應力求體型規則、均勻，盡量避免錯層。
（4）受力復雜部位的異形柱，宜采用壹般框架柱。
2.2 適用的房屋最大高度和最大高寬
異形柱框架結構在6 度（0.05 g）抗震設防烈度區，房屋最大高度24 m，高寬比不宜大於4；異形柱框架在7 度（0.10 g）抗震設防烈度區，要求房屋高度小於35 m，層數小於12 層，建築物的高寬比不宜大於5；在8 度（0.20 g）抗震設防烈度區，房屋高度小於25 m，建築物的高寬比不宜大於4。另外，柱凈高與截面長邊之比，即長細比宜大於4 小於8。長細比小於4（即短柱），容易發生脆性剪切破壞；長細比大於8，易引起失穩破壞。
2.3 抗震等級
抗震等級的高低，體現了對抗震性能要求的嚴格程度，它是計算和構造上保證結構延性和變形能力而采取的必要措施。抗震等級壹般根據地區的抗震設防烈度、結構類型、結構高度來確定。由於異形柱框架其延性低於矩形柱框架，因此其抗震等級也高於同高度的矩形柱框架結構。
3 設計實例
3.1 工程概況
某建築地下壹層（層高3.6 m），地上7 層（層高3 m），頂層為坡屋頂，總層高為3×7＋3.6＝24.6 m。經過研究討論，該工程確定采用異形柱框架結構設計，地下本工程抗震設防烈度為7 度，異形柱框架結構的抗震等級為三級，異形柱結構彈性層間位移角限值為1/600，彈塑性層間位移角限值為1/60，軸壓比限值：L 形0.60，T 形0.65，十字形0.70。
3.2 平面布置
（1）鑒於異形柱受力復雜且抗震性能不好，能采用矩形柱的地方優先采用矩形柱，對於臥室等對空間有要求的地方采用異形柱。
（2）設計時應和建築師商量盡量使縱橫柱網軸線對齊拉通，震害表明柱網軸線不對齊形不成完整的框架，可能因扭轉效應和傳力路線中斷等問題引發嚴重震害。
（3）對於異形柱結構L 形柱宜采用兩肢等長的柱，但是由於建築方案地下室壹側為停車庫，為了保證車子出入的寬度，這壹排異形L 柱均采用不等長的柱，但保證兩肢肢高比不超過1.6。
（4）在用PKPM 建模時，因為建築圖中有部分軸線間離不大，若建兩個節點容易出現短梁，而且建兩個節點柱子只能布置在壹個節點上，另壹節點上的梁程序不可以搭在此柱上，這樣程序計算時容易出錯，所以對此問題的解決辦法是兩軸線間離不大時，壹軸線上的梁柱采用偏心方式布置在另壹軸線上，這樣就解決了短梁和不認梁搭柱的情況。
（5）電算建模中柱子配筋要采用雙偏壓原則，考慮雙向地震作用計算。
3.4 PKPM 計算
PKPM 計算結果，見表1、表2。
表1 周期、地震力與振型輸出文件（側剛分析方法）
表2 SATWE 位移輸出文件
PKPM 系統完成了異形柱的布置、計算、施工圖設計，但在異形柱布置時，要註意偏心、轉角的應用；在TAT 或SATWE計算時要知道異形柱的剛度計算、剛域計算、整體內力到柱肢內力的分配計算，特別是軸力的分配計算和異形柱的配筋計算；在繪制施工圖時要了解異形柱的構造要求和角點筋的配置，架立分布筋的設置。
3.5 其他方面
頂層托斜層頂的柱，規程沒涉及，它所受軸力、彎矩均不大，柱本身強度沒問題，關鍵是頂部結構的整體性能。設計人員自動把握抗震設計的異形柱結構不應有的錯層，原因是避免形成短柱，但樓梯處容易形成短柱，所以，在樓梯間兩側布置剪力墻，其他地方可用異形柱，但能用方柱的地方盡量用方柱。
4 結束語
民用建築的市場需求日益朝著大開間、大空間的方向發展，給異形柱框架結構體系帶來了廣泛的應用前景，尤其是在地震烈度7 度以下地區，它不失為壹種安全、經濟的結構方案選擇。當然，異形柱框架結構的弱點不容忽視，但其優點也很明顯。只有在設計中遵循概念設計要求，充分了解異形柱的受力特點和破壞機理，選用合理的結構布置，處理好結構構造，正確使用計算機分析方法，才能確保結構安全可靠、經濟適用。
註：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。