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【摘要】随着人们生活水平的不断提高，人们的观念及品位意识也在逐步加强，从而导致在日常生活中对建筑结构设计的要求也越老越高，文章主要通过对异形柱节点分类，受力性能及影响异形柱节点抗剪能力的因素做出分析研究，并针对以上情况对异形柱节点设计提出了一些建议。
【关键词】建筑结构设计；节点抗剪；特点分析；设计建议
近些年，由于甲方对住宅设计方面要求过高导致异形柱被广泛运用，因此设计者也越来越重视对框架异形柱结构体系的研究及应用。此外，异形柱结构特殊，具有肢厚小、钢筋较密受力情况复杂、形柱框架结构节点核心区受力特点难等因素，导致后期在运用时产生一定的难度。因此，文章针对上述情况做出了一系列分析及研究。
1 影响异形柱节点抗剪能力的因素
1.轴压比
轴压力之所以可以提高节点核心区抗初裂的能力是因为柱的受压区面积增大，客观上加大了斜压杆的宽度，使参与斜压杆机构的混凝土面积增大，同时梁筋传递给节点核心混凝土的边缘剪力中有更多的部分汇入斜压杆机构，造成节点核心混凝土开裂的边缘剪力减小。另外，轴压力提高，增大了主斜裂缝与水平方向的角度。轴压力对通裂与极限荷载影响不明显的原因是：在轴压力下进行循环反复加载，致使节点核心区的混凝土累积损伤效应较无轴力作用时大，尽管轴压力可以提高混凝土的抗剪强度，但加剧的累积损伤效应最终致使轴压力的有利作用有所降低，对节点的通裂和极限荷载提高不明显。
2.节点核心配箍率
配箍率对初裂剪力影响不大，因为初裂时节点剪力Vj主要取决于混凝土的抗拉强度，一旦裂缝形成，箍筋受力将大幅度增长，甚至屈服，桁架机构产生作用，箍筋开始参与抵抗节点剪力；而且由于箍筋的约束使混凝土的抗剪能力也有所提高。加载过程中箍筋沿节点核心高度方向应变分布不均匀，每层箍筋应力不等，并非全部同时屈服，根据箍筋应力的数据分析，在通裂状态下沿节点核心高度方向80%范围内箍筋屈服。在节点核心中部（对异型中节点则是在小核心中部较偏下部位）应力最大。这是因为在某一方向弯矩作用下，节点核心对角线两个端部的混凝土在另一方向弯矩作用下产生的裂缝将闭合，该区域此时要承受压力，对角线中部区域裂缝最宽，箍筋将承受原由混凝土承担的拉力，导致节点核心中部箍筋应力最大。
3.柱截面高度变化
就异形柱中节点来说，节点核心上下柱截面、左右梁截面有差异容易导致节点核心开裂。裂缝首先出现在节点“小核心”的位置，初裂荷载降低的幅度可达30%左右，对节点核心的通裂荷载影响不大。常规节点通裂后节点核心还有较大的能力承担继续增加的节点剪力，而异形柱节点则不同。
2 异形柱设计中的建议
在进行设计时，需要我们注意的是异形柱纵筋和箍筋、节点核心区抗剪承载力、轴压比限值等问题的设计。
1.纵向钢筋和箍筋
纵向受力钢筋宜采用HRB400、HRB335级钢筋；箍筋宜采用HRB335、HRB400、HPB235级钢筋。在同一截面内，纵向受力钢筋宜采用相同直径，其直径不应小于14mm，且不应大于25mm异形柱内折角处应设置纵向受力钢筋纵向钢筋间距：二、三级抗震等级不宜大于200mm；四级不宜大于250mm；非抗震设计不宜大于300mm。当纵向受力钢筋的间距不能满足上述要求时，应设置纵向构造钢筋，其直径不应小于12mm，并应设置拉筋，拉筋间距应与箍筋间距相同。
异形柱在选用箍筋时应该选用复合箍筋，并且在非抗震设计时，异形柱的箍筋直径必须大于0。25d（d为纵向受力钢筋的最大直径），且不应小于6mm；箍筋间距不应大于250mm，且不应大于柱肢厚度和15d（d为纵向受力钢筋的最小直径）；柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于3时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，且不应大于10d（d为纵向受力钢筋的最小直径）；箍筋肢距不宜大于300mm对于异形柱加密区箍筋的设置问题，在实际设计中往往会忽略如下几个问题：⑴剪跨比小二的柱以及因设置填充墙等形成的柱净高与柱肢截面高度之比小于四的柱箍筋没有全长加密。⑵三、四级抗震设计时，箍筋加密区最大间距其中一个规定是应小于等于纵向钢筋直径的7倍，当纵向钢筋直径为12mm或者14mm时，箍筋在加密区最大间距就相应不超过84mm和98mm了。然而应该关注的是，对当下的规程而言，还没有把“纵向钢筋”的定义明确化。在本题述的“纵向钢筋”应为“纵向受力钢筋”。可是，由于此界定在实际设计审查中，还需要和当地审查单位核实沟通好，以免引起不必要的麻烦。
2.节点核心区抗剪承载力超限问题
根据《混凝土异形柱结构技术规程》5。3。1规定：异形柱框架应进行梁柱节点核心区受剪承载力计算。在实际设计中，我们通过计算软件分析后通常出现如下提示：
“**节点域抗剪超限
N-C=3（29）Vjy=343.>FFC=0.23*FC*H*B=279. ”
这就是梁柱节点核心区受剪承载力不足所引起的。要避免梁柱节点核心区受剪承载力不足的况，根据《混凝土异形柱结构技术规程》5。3。5框架梁柱节点核心区组合的剪力设计值的计算公式，我们需从以下几个方面着手：⑴减小柱的计算高度。⑵增加梁柱节点处梁的截面有效高度、截面高度。⑶减小节点左、右两侧梁端弯矩设计值。
另外，我们在利用PKPM等设计软件对结构建模分析的时候，往往为了减小截面类型或者方便操作，通常在柱布置的时候进行了柱子的转角，这时候Vj所显示的超限方向就要根据原截面定义时的X、Y方向对应复核，而不是根据生成的图形去判断X、Y方向。当然，我们不能单一的为了某个节点不出现超限而只针对该节点作设计，我们应该要做的首先是在结构布、梁柱截面选取等方面去宏观控制结构整体刚度的均匀分布，避免刚度突变等情况，从根本上去避免上述问题的出现。
3.轴压比限值问题
异形柱在单调荷载，特别在低周反复荷载作用下，粘结破坏较矩形柱严重，延性比普通矩形柱差，因此，异形柱的轴压比限值比矩形柱严格得多。《规程》6。2。2条根据结构体系、截面形式、剪跨比、箍筋间距与纵筋直径比s/d、箍筋直径d和抗震等级确定，在0.45-0.85之间波动，比矩形柱结构的柱轴压比限值低。所以，在程序试算后，应按上述条件初步确定出各柱的轴压比具体限值，并在配筋简图中仔细查看各层柱的计算轴压比是否有超限的。因为此时异形柱的实配纵筋和箍筋还是未知的，PKPM程序无法判断每个柱的轴压比具体限值，只有在轴压比超过矩形柱结构的轴压比限值时，程序才会报告轴压比超限。因此，异形柱的轴压比超限，必须逐一手工核算。
4.异形柱框架抗震能力差的问题
现状分析过程中，由于异形柱框架抗震能力差，要求當事人在实施时注意以下几点：⑴异形柱框架结构不对称时，扭转对其受力的影响；⑵异形柱框架结构在地震作用下的弹塑性分析；⑶若条件允许，尽量合理适量设置抗震墙；⑷异形柱框架结构在截面设计方面的软件的开发。
3 结论
通过以上分析研究得知：地震区节点受剪承载力计算公式不只是承载能力极限状态的受剪际载力问题，更应该注意的是节点设计在强震作用下吸收和耗散地震能量的过程中节点受剪破坏的发生率。由此证明，一方面需要考虑“承载力”方面的问题，另一方面则需要注意节点连接的构件能否到达结构吸收和耗散地震能量的延性标准。
参考文献
[1]袁雄.异形柱在建筑结构设计中的分析应用探讨[J].广东建材，2007，(12)
[2]徐少为.探讨异形柱在建筑结构设计的应用[J].建材与装饰(中旬刊)，2007，(12)
【关键词】建筑结构设计；节点抗剪；特点分析；设计建议
近些年，由于甲方对住宅设计方面要求过高导致异形柱被广泛运用，因此设计者也越来越重视对框架异形柱结构体系的研究及应用。此外，异形柱结构特殊，具有肢厚小、钢筋较密受力情况复杂、形柱框架结构节点核心区受力特点难等因素，导致后期在运用时产生一定的难度。因此，文章针对上述情况做出了一系列分析及研究。
1 影响异形柱节点抗剪能力的因素
1.轴压比
轴压力之所以可以提高节点核心区抗初裂的能力是因为柱的受压区面积增大，客观上加大了斜压杆的宽度，使参与斜压杆机构的混凝土面积增大，同时梁筋传递给节点核心混凝土的边缘剪力中有更多的部分汇入斜压杆机构，造成节点核心混凝土开裂的边缘剪力减小。另外，轴压力提高，增大了主斜裂缝与水平方向的角度。轴压力对通裂与极限荷载影响不明显的原因是：在轴压力下进行循环反复加载，致使节点核心区的混凝土累积损伤效应较无轴力作用时大，尽管轴压力可以提高混凝土的抗剪强度，但加剧的累积损伤效应最终致使轴压力的有利作用有所降低，对节点的通裂和极限荷载提高不明显。
2.节点核心配箍率
配箍率对初裂剪力影响不大，因为初裂时节点剪力Vj主要取决于混凝土的抗拉强度，一旦裂缝形成，箍筋受力将大幅度增长，甚至屈服，桁架机构产生作用，箍筋开始参与抵抗节点剪力；而且由于箍筋的约束使混凝土的抗剪能力也有所提高。加载过程中箍筋沿节点核心高度方向应变分布不均匀，每层箍筋应力不等，并非全部同时屈服，根据箍筋应力的数据分析，在通裂状态下沿节点核心高度方向80%范围内箍筋屈服。在节点核心中部（对异型中节点则是在小核心中部较偏下部位）应力最大。这是因为在某一方向弯矩作用下，节点核心对角线两个端部的混凝土在另一方向弯矩作用下产生的裂缝将闭合，该区域此时要承受压力，对角线中部区域裂缝最宽，箍筋将承受原由混凝土承担的拉力，导致节点核心中部箍筋应力最大。
3.柱截面高度变化
就异形柱中节点来说，节点核心上下柱截面、左右梁截面有差异容易导致节点核心开裂。裂缝首先出现在节点“小核心”的位置，初裂荷载降低的幅度可达30%左右，对节点核心的通裂荷载影响不大。常规节点通裂后节点核心还有较大的能力承担继续增加的节点剪力，而异形柱节点则不同。
2 异形柱设计中的建议
在进行设计时，需要我们注意的是异形柱纵筋和箍筋、节点核心区抗剪承载力、轴压比限值等问题的设计。
1.纵向钢筋和箍筋
纵向受力钢筋宜采用HRB400、HRB335级钢筋；箍筋宜采用HRB335、HRB400、HPB235级钢筋。在同一截面内，纵向受力钢筋宜采用相同直径，其直径不应小于14mm，且不应大于25mm异形柱内折角处应设置纵向受力钢筋纵向钢筋间距：二、三级抗震等级不宜大于200mm；四级不宜大于250mm；非抗震设计不宜大于300mm。当纵向受力钢筋的间距不能满足上述要求时，应设置纵向构造钢筋，其直径不应小于12mm，并应设置拉筋，拉筋间距应与箍筋间距相同。
异形柱在选用箍筋时应该选用复合箍筋，并且在非抗震设计时，异形柱的箍筋直径必须大于0。25d（d为纵向受力钢筋的最大直径），且不应小于6mm；箍筋间距不应大于250mm，且不应大于柱肢厚度和15d（d为纵向受力钢筋的最小直径）；柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于3时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，且不应大于10d（d为纵向受力钢筋的最小直径）；箍筋肢距不宜大于300mm对于异形柱加密区箍筋的设置问题，在实际设计中往往会忽略如下几个问题：⑴剪跨比小二的柱以及因设置填充墙等形成的柱净高与柱肢截面高度之比小于四的柱箍筋没有全长加密。⑵三、四级抗震设计时，箍筋加密区最大间距其中一个规定是应小于等于纵向钢筋直径的7倍，当纵向钢筋直径为12mm或者14mm时，箍筋在加密区最大间距就相应不超过84mm和98mm了。然而应该关注的是，对当下的规程而言，还没有把“纵向钢筋”的定义明确化。在本题述的“纵向钢筋”应为“纵向受力钢筋”。可是，由于此界定在实际设计审查中，还需要和当地审查单位核实沟通好，以免引起不必要的麻烦。
2.节点核心区抗剪承载力超限问题
根据《混凝土异形柱结构技术规程》5。3。1规定：异形柱框架应进行梁柱节点核心区受剪承载力计算。在实际设计中，我们通过计算软件分析后通常出现如下提示：
“**节点域抗剪超限
N-C=3（29）Vjy=343.>FFC=0.23*FC*H*B=279. ”
这就是梁柱节点核心区受剪承载力不足所引起的。要避免梁柱节点核心区受剪承载力不足的况，根据《混凝土异形柱结构技术规程》5。3。5框架梁柱节点核心区组合的剪力设计值的计算公式，我们需从以下几个方面着手：⑴减小柱的计算高度。⑵增加梁柱节点处梁的截面有效高度、截面高度。⑶减小节点左、右两侧梁端弯矩设计值。
另外，我们在利用PKPM等设计软件对结构建模分析的时候，往往为了减小截面类型或者方便操作，通常在柱布置的时候进行了柱子的转角，这时候Vj所显示的超限方向就要根据原截面定义时的X、Y方向对应复核，而不是根据生成的图形去判断X、Y方向。当然，我们不能单一的为了某个节点不出现超限而只针对该节点作设计，我们应该要做的首先是在结构布、梁柱截面选取等方面去宏观控制结构整体刚度的均匀分布，避免刚度突变等情况，从根本上去避免上述问题的出现。
3.轴压比限值问题
异形柱在单调荷载，特别在低周反复荷载作用下，粘结破坏较矩形柱严重，延性比普通矩形柱差，因此，异形柱的轴压比限值比矩形柱严格得多。《规程》6。2。2条根据结构体系、截面形式、剪跨比、箍筋间距与纵筋直径比s/d、箍筋直径d和抗震等级确定，在0.45-0.85之间波动，比矩形柱结构的柱轴压比限值低。所以，在程序试算后，应按上述条件初步确定出各柱的轴压比具体限值，并在配筋简图中仔细查看各层柱的计算轴压比是否有超限的。因为此时异形柱的实配纵筋和箍筋还是未知的，PKPM程序无法判断每个柱的轴压比具体限值，只有在轴压比超过矩形柱结构的轴压比限值时，程序才会报告轴压比超限。因此，异形柱的轴压比超限，必须逐一手工核算。
4.异形柱框架抗震能力差的问题
现状分析过程中，由于异形柱框架抗震能力差，要求當事人在实施时注意以下几点：⑴异形柱框架结构不对称时，扭转对其受力的影响；⑵异形柱框架结构在地震作用下的弹塑性分析；⑶若条件允许，尽量合理适量设置抗震墙；⑷异形柱框架结构在截面设计方面的软件的开发。
3 结论
通过以上分析研究得知：地震区节点受剪承载力计算公式不只是承载能力极限状态的受剪际载力问题，更应该注意的是节点设计在强震作用下吸收和耗散地震能量的过程中节点受剪破坏的发生率。由此证明，一方面需要考虑“承载力”方面的问题，另一方面则需要注意节点连接的构件能否到达结构吸收和耗散地震能量的延性标准。
参考文献
[1]袁雄.异形柱在建筑结构设计中的分析应用探讨[J].广东建材，2007，(12)
[2]徐少为.探讨异形柱在建筑结构设计的应用[J].建材与装饰(中旬刊)，2007，(12)