论述建筑框架结构异形柱设计

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  [摘 要]在近年来,城市化进程逐渐加快。在城市中各种大中型建筑逐渐增多,而随着城市居民综合素质的提升,人们对于建筑的个性化要求越来越高,为了满足人们的个性化要求,设计建筑平面布置变得更加的灵活,在目前的建筑设计中,多选用框架结构异性柱设计,这种设计在目前的建筑中应用较为广泛。本文就建筑框架结构异性柱设计进行了简要的探究,仅供参考。
  [关键词]建筑设计;框架结构;异性柱设计
  中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)30-0209-01
  随着我国社会经济的不断发展,我国的城市化建设水平也得到了极大的提升,在目前的城市建筑建设中,人们对于个性建筑的需求越来越高,这就使得建筑的形式变得更加多样化,而就建筑平面设计工作来说,其在工作的侧重点上也发生了极大的转变,现今,如何将大面积的建筑面积得到有效的利用,来满足用户的使用需求,这就需要建筑设计者在了解设计纲领的同时,对建筑结构设计形式进行有效的改进,而建筑框架结构异性柱设计在近年来展露头站,渐渐受到人们的关注,而这种建筑设计形式的应用在某种程度上来说也满足了人们的需求,下面就对这种建筑设计形式进行具体的分析。
  一、异形柱的结构特点以及受力分析
  现在的建筑设计对于空间室内的面积要求越来越高,要想有效增加建筑室内的空间面积,就要对建筑的柱形式进行有效的改进,就这一方面来说,传统的矩形柱已经无法满足现今建筑室内空间设计的要求,其逐渐被异形柱所取代,而异形柱的应用,使得建筑空间室内设计的灵活性逐渐提升,同时也使得建筑内部的有效室内空间得到了增加。
  一般而言,常规框架结构建筑中,柱形都为矩形,而异形柱是近年来采用的新型柱形,这种异形柱的柱截面是由多个墙肢组合而成的,这种柱子主要是由剪力墙演变而来的,通常来说,异形柱截面中,各墙肢对于高度以及厚度都有很高的要求,其中,墙肢的厚度要大于墙肢的高度,而高出的值要控制在4倍的界限,一般来说,这种异形柱的形状多为几何形状,而这些形状中,主要包括L形、T形以及十字形。在混凝土框架结构中应用异形柱,在设计的过程中,需要对异形柱的性质进行通盘的考虑和研究,一般来说,异形柱与传统的一般柱子有着明显的区别,要想使得异形柱可以完全取代框架柱,就需要对异形柱与梁之间的刚性连接做到有效的加强,使得两者连接处的承重作用得到最大限度的提升,同时也使得横向的水平连接作用得到提升。
  相较于矩形柱,异形柱有着不同的结构特点以及受力情况,就目前异形柱的研究结果而言,异形柱的受力的大小主要取决于异形柱双向偏压、截面荷载力以及荷载力的承接方向,在众多形状的异形柱中,L形异形柱的力学方向相较于传统的矩形柱有着明显的差别。相较于使用矩形柱来说,建筑框架结构中使用等肢异形柱以及不等肢异形柱,会使得建筑中的受力情况相对来说更为复杂,这在一定程度上有碍抗震作用的计算,使得建筑的抗震作用的计算难度相对增加。在对建筑异形柱结构受力情况进行分析的过程中,可以利用模拟的方法来做出具体的分析,可以建立完整的模型分析情况,要想使得异形柱的承载力方向以及传递情况得到更为有效的分析,可以在三维空间中进行模拟实验,在做好上述的各项受力分析之后,能够得出具体的受力情况,对建筑异形柱的受力情况做到准确的判断。
  二、异形柱应用于建筑框架结构的一般性规定
  异形柱在建筑框架结构中的设计应该符合一般性的规定,从异形柱的结构体系而言,建筑结构在水平承重和底部承重选型的方面与其它结构相同,则所选择的异形柱类型应该满足建筑的竖向承重以及水平承重的要求。根据建筑的使用要求,如建筑的高度、受力特点、当地的抗震标准等选择符合要求的竖向承重结构,可以使用框架结构或者框架结构与剪力墙相结合的结构体系。
  三、建筑框架结构异形柱设计过程中应该注意的问题
  建筑的抗震能力要根据当地的条件来进行设计,在设计的过程中,要注意为建筑的抗震柱节点进行承载力的计算,要尽可能的保障计算的准确性,同时在对建筑框架结构异形柱设计时,还要采取有效的措施,对梁柱之间的节点的受剪性能进行规划,只有保障建筑框架接哦古异形柱设计的有效性,才能够发挥好粗异形柱应用的作用,而在建筑框架结构异形柱设计的过程中,还需要注意以下的问题:
  1.对异形柱的框架设计进行精确的计算
  在目前的建筑框架中,异形柱的使用越来越多样化,在建筑框架结构中,柱截面的对称轴很容易受到水平力的作用,而在这时候,需要对柱的弹性进行分析,由分析结果可知,异形柱的翘曲应力相对来说较小,但是对承载水平力的偏压构件影响却相对较小,因此,还是可以按照平面的要求来对偏压构件进行分析,而在这种情况下,在对异形柱的剪力进行计算时,只需要将相同刚度面积转化为矩形,然后在对异形柱的剪力值进行计算分析。在一般情况下,翘曲应力的大小是可以忽略不计的,但是如果当水平力直接作用在非主轴方向时,在作用力相对较大的情况下,则翘曲应力就不能够忽视不计,在这种情况下,就需要按照水平截面进行假定受力分析会出现比较大的误差,应该对框架结构进行整体上的有限元分析。
  2.有效控制畀形柱的轴压比
  无论是框架结构还是框剪结构,建筑中柱的延性对于地震能力的耗散都有明显的作用,能够有效防治框架结构的倒塌,轴压比是砼柱延性的关键指标,相关的研究资料证明,柱的侧移延性指标与柱的轴压比呈负相关,在较高的轴压比下,箍筋的用量无法明显提高柱的延性。
  3.关注配筋构造的合理性
  在确定了异形柱的选型并完成剪力计算之后,异形柱截面内的配筋构造的合理性,对异形柱的受力性能有着重要的影响,根据异形柱本身的结构特点,柱的肢端都承受着较大的压力,梁作用在截肢上的应力不均匀的现象,也决定着越靠近肢端的应力越大,整个柱肢形成严重的偏心现象。针对这种情况,进行异形柱的设计时,需要关注配筋构造的合理性,在肢端设置暗柱,根据剪力计算的结果进行配置合理的纵筋和箍筋,既能限制柱肢的砼缝,也能提高异形柱的抗压能力和抗剪能力。
  四、评估异形柱结构设计合理性的相关依据
  异形柱因其结构优势在现代建筑设计中得到了广泛的应用,在进行施工之前,需要对其设计的合理性进行评估,评估的标准包括经济性、安全性、适应性等多重标准,只有经过审核的设计方案方能在建筑框架结构中得到应用,其中抗震概念的设计和经济性标准都比较重要。
  我国的大部分地域都处于地壳活跃地带,异形柱结构设计的抗震性能是否符合行业标准,在受力情况复杂的前提下能否满足当地建筑的抗震要求,单纯依靠程序的计算以及配筋的加固,往往无法满足结构抗震的延性要求,尤其是框架结构的住宅建筑,不规则的建筑平面和立面往往导致整体平面的不规则。因此从设计异形柱之初,就对其抗震合理性进行评估比较重要,能尽量避免建筑的刚度不均匀现象,有效控制扭转效应。
  五、结语
  依靠异形柱框架结构为基础进行建筑内部的平面布置,其灵活性由于传统的矩形柱框架结构,能比较好地满足用户对建筑的使用需求,具有良好的开发潜力,广大建筑设计者应该对异形柱的设计有足够的重视。通过分析异形柱的受力特点,解决实际建筑设计过程中容易出现的问题,正确设计其结构形式,增强其稳定性和安全性。
  参考资料
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