论文部分内容阅读
萝北县城镇建设管理处 154200
摘要：本文主要从异形结构柱受力的特点展开分析，并针对住宅建筑异形结构柱的设计原则进行分析，通过对实例工程的探究，来充分的了解住宅建筑异形结构柱设计的具体方式，希望通过本文的探究，能够为相关的人员提供一定的参考和借鉴。
关键词：住宅建筑；异形结构柱；设计方法
一般来说，住宅建筑中采用的最多的结构形式就是框架结构。这样的结构形式，会使得墙面上凸显出来梁柱，使得住宅建筑的外观美观性降低，在对住宅建筑实施设计的过程中，该结构形式也会对其产生不良的影响，同时会使得施工的整体成本提高，不利于建筑经济价值的体现。在城市建筑结构形式逐渐呈现多样化的发展趋势后，框架结构逐渐被取代，而在目前的住宅建筑中，采用的较多的结构形式就是异形结构，这种结构形式弥补了框架结构的不足，在住宅建筑设计中有着广泛的应用价值。下面本文就主要针对住宅建筑异形结构柱设计方法进行深入的探究。
1、异形结构柱受力特点
首先，由于异形结构柱截面设计上的特殊性，会导致墙肢平面向内的刚度和向外大刚度差距拉大的情况下，形成了各向的刚度出现了不一致的现象，因此不同方向的承载力也会有所不同。
其次，异形结构柱属于多肢结构，剪切中心在受力的时候，要使变形力和内力得以协调，就要依赖于各个柱肢之间的交点处来实现，从而使各个柱肢当中都出现了一定程度的剪应力和翘曲应力。这种现象的存在，很容易导致柱肢出现破裂，使得核心砼处出现了三向剪力状态，导致异形结构柱出现了明显的脆性破坏。
再次，与矩形柱有所不同，异形结构柱具有较差的延性，主要是基于其在受力的时候，会有单纯翼缘柱肢受压的状况存在。异形结构柱遭到破坏是在荷载角、剪跨比、轴压比、箍筋间距（S）与纵筋直径（D）之间的比值和配箍率等等因素的促动下形成的，其所呈现出来的形态为弯曲破坏、压剪破坏以及小偏压破坏等等。在实际应用中，受力的性能会更为复杂，那么在设计中就要多方面因素考虑，建筑异形结构柱面布置合理，在计算程序和结构措施上，都要选取得当的方法，以确保建筑异形结构柱的承载力。
2、住宅建筑采用异形结构柱设计原则
目前城市建筑鳞次栉比，以高层建筑为主。建筑框架结构采用异形结构柱设计，在高层建筑中要受到局限。安全起见，框架结构的层数低于12层的小高层建筑最宜采用异形柱框架结构设计。建筑筑的平面布置，在不对称结构上，考虑到出现扭转后对于建筑结构会出现不利的影响，因此采用异形结构柱设计，要确保平面结构的形状和刚度都均匀对称。采用异形柱框架柱网要掌握好尺寸设计，框架梁采取双向设置，或者在一些承载较为脆弱的位置增设暗梁，并进行局部板加厚等加强处理措施，因此，对于竖向结构进行异形结构设计，要按照有关标准设计，并尽量均匀，否则，很有可能会出现楼层刚度竖向不均匀而导致突变，或者是外挑内收的现象发生。
在异形结构柱结构的设计上，可以采用计算机分析方法，基于计算机虚拟空间设置，协同平面抗侧力结构。此外，在异形结构柱框架结构的内力分析上，构件截面的设计应选取内力最不利组合作为参考，其中还要考虑地震作用效应和荷载效应。
3、住宅建筑中异形结构柱的设计方法
3.1工程概况
某住宅建筑为学生宿舍楼，其采用得结构形式为框架结构。楼层主体的高度达到了22m，该宿舍楼的长度则为33m，宽度为14m，建筑的总面积为1920㎡，该建筑的框架结构安全等级最初设定为二级。其抗震等级则设定三级。属于丙类抗震结构。该建筑的设定使用年限为50年。而就该建筑所位于的区域来进行分析，该地区的地面粗糙度达到了B等级，而且场地的类别则为Ⅱ级，该区域的地震加速值可以达到0.01g，其施工采用的混凝土强度等级为C40。
3.2该住宅建筑异形结构柱设计部分计算分析
其实，异形结构柱与矩形截面柱在设计上有着一定的相似性，在对中长柱实施设计的过程中，需要合理的选用相应的计算方式，而最佳的计算方式就是将偏心距与偏心增大系数相乘，得到系数值hb。然而，就现阶段较为常见的程序计算方式来进行分析，大部分的建筑框架结构均需要合理的参照矩形柱的截面来进行计算，所以，在对异形结构柱实施计算前，要采取相关的技术措施进行处理，并选取适宜的计算软件，以满足住宅建筑异形结构柱设计的标准化要求。
（1）合理的针对划分为多个矩形段的柱肢实行计算
从整体的角度来进行分析，依据空间结构体系来进行异形结构柱主形心的惯性矩具体数值的计算，合理的根据力学公式来求得截面主轴的惯性矩具体数值以及方向角度数值，同时针对主轴以及梁刚度实施计算，将各项计算结果作为重要的参考数据，在此基础上，实现对住宅建筑异形结构柱的整体研究。然后，就可以针对力学公式来实现对异形结构柱截面上各个点位应力值的计算，采用数学积分的理论公式，来计算出每一个异形结构柱肢所能够产生的最大弯矩和所能够承受的剪力，然后利用对称筋的方式，来实现对配筋的准确计算。
（2）有效的针对异形结构柱济与矩形柱进行等效转换
首先，在转换的时候，需要将刚度控制为的一个方向，同时要保障刚度值与面积处于相等的局面。在针对平面结构实施布置的过程中，要想能够确保结构布置的规整性，就需要合理的将异形结构柱与矩形柱之间进行转换，严格的依照平面设计的要去，在等量的基础上，有效的进行惯性矩和等面积的转换，然后进行计算。这样的计算方式一般来说，会将误差缩减到5%范围内。
其次，按照两个方向刚度相等转换。随着住宅建筑设计的复杂化，建筑结构柱几乎都没有形成完整的平面框架，异形结构柱所呈现出来的两个方向的弯度无法进行主次判断，而且主弯曲的方向有所不同，此时，对于异形结构柱的计算应该考虑到双向偏心受压状况。
最后，建筑异形结构柱的抗震性能。对于建筑异形结构柱的抗震性能进行分析，要从整体方面进行综合考虑，通常所采用的框架结构设计为异形截面柱和框架-剪力墙结构，变形特征接近于普通矩形截面柱。然而斜截面的抗剪承载力会在翼缘的作用下比矩形截面柱高出一些，导致了建筑框架结构的整体刚度增大，侧移效果降低。从整体的抗震效果上来看，由于自振周期变短而加大了水平地震的作用力，但基于刚性结构良好，因此抗震性并不会受到较大的影响。
4、结束语
通过本文的分析可以了解到，在经济高速发展的同时，建筑行业也得到了极大的发展，建筑行业在发展的过程中，人们对于住宅建筑的质量更加的关注。不仅需要建筑具备相应的性能，同时也需要建筑具备较强的美观性。相较于传统的砌体结构来说，异形结构柱的应用更加具有优势，合理的对该结构柱展开设计，可以有效的改善房屋的应用条件，使得住宅建筑的经济价值得到最大限度的体现。
参考文献：
[1]徐斌.异形柱框架结构设计浅析[J].广东水利电力职业技术学院学报，2010.8（04）
[2]刘卓异.异形柱框架结构设计常见问题[J].山西建筑，2010.36（31）
[3]古松.异形柱框架在住宅建筑中的应用[J].住宅产业，2012（08）
[4]王少钿.住宅建筑异形结构柱设计方法研究[J].房地产导刊.2014（3）
摘要：本文主要从异形结构柱受力的特点展开分析，并针对住宅建筑异形结构柱的设计原则进行分析，通过对实例工程的探究，来充分的了解住宅建筑异形结构柱设计的具体方式，希望通过本文的探究，能够为相关的人员提供一定的参考和借鉴。
关键词：住宅建筑；异形结构柱；设计方法
一般来说，住宅建筑中采用的最多的结构形式就是框架结构。这样的结构形式，会使得墙面上凸显出来梁柱，使得住宅建筑的外观美观性降低，在对住宅建筑实施设计的过程中，该结构形式也会对其产生不良的影响，同时会使得施工的整体成本提高，不利于建筑经济价值的体现。在城市建筑结构形式逐渐呈现多样化的发展趋势后，框架结构逐渐被取代，而在目前的住宅建筑中，采用的较多的结构形式就是异形结构，这种结构形式弥补了框架结构的不足，在住宅建筑设计中有着广泛的应用价值。下面本文就主要针对住宅建筑异形结构柱设计方法进行深入的探究。
1、异形结构柱受力特点
首先，由于异形结构柱截面设计上的特殊性，会导致墙肢平面向内的刚度和向外大刚度差距拉大的情况下，形成了各向的刚度出现了不一致的现象，因此不同方向的承载力也会有所不同。
其次，异形结构柱属于多肢结构，剪切中心在受力的时候，要使变形力和内力得以协调，就要依赖于各个柱肢之间的交点处来实现，从而使各个柱肢当中都出现了一定程度的剪应力和翘曲应力。这种现象的存在，很容易导致柱肢出现破裂，使得核心砼处出现了三向剪力状态，导致异形结构柱出现了明显的脆性破坏。
再次，与矩形柱有所不同，异形结构柱具有较差的延性，主要是基于其在受力的时候，会有单纯翼缘柱肢受压的状况存在。异形结构柱遭到破坏是在荷载角、剪跨比、轴压比、箍筋间距（S）与纵筋直径（D）之间的比值和配箍率等等因素的促动下形成的，其所呈现出来的形态为弯曲破坏、压剪破坏以及小偏压破坏等等。在实际应用中，受力的性能会更为复杂，那么在设计中就要多方面因素考虑，建筑异形结构柱面布置合理，在计算程序和结构措施上，都要选取得当的方法，以确保建筑异形结构柱的承载力。
2、住宅建筑采用异形结构柱设计原则
目前城市建筑鳞次栉比，以高层建筑为主。建筑框架结构采用异形结构柱设计，在高层建筑中要受到局限。安全起见，框架结构的层数低于12层的小高层建筑最宜采用异形柱框架结构设计。建筑筑的平面布置，在不对称结构上，考虑到出现扭转后对于建筑结构会出现不利的影响，因此采用异形结构柱设计，要确保平面结构的形状和刚度都均匀对称。采用异形柱框架柱网要掌握好尺寸设计，框架梁采取双向设置，或者在一些承载较为脆弱的位置增设暗梁，并进行局部板加厚等加强处理措施，因此，对于竖向结构进行异形结构设计，要按照有关标准设计，并尽量均匀，否则，很有可能会出现楼层刚度竖向不均匀而导致突变，或者是外挑内收的现象发生。
在异形结构柱结构的设计上，可以采用计算机分析方法，基于计算机虚拟空间设置，协同平面抗侧力结构。此外，在异形结构柱框架结构的内力分析上，构件截面的设计应选取内力最不利组合作为参考，其中还要考虑地震作用效应和荷载效应。
3、住宅建筑中异形结构柱的设计方法
3.1工程概况
某住宅建筑为学生宿舍楼，其采用得结构形式为框架结构。楼层主体的高度达到了22m，该宿舍楼的长度则为33m，宽度为14m，建筑的总面积为1920㎡，该建筑的框架结构安全等级最初设定为二级。其抗震等级则设定三级。属于丙类抗震结构。该建筑的设定使用年限为50年。而就该建筑所位于的区域来进行分析，该地区的地面粗糙度达到了B等级，而且场地的类别则为Ⅱ级，该区域的地震加速值可以达到0.01g，其施工采用的混凝土强度等级为C40。
3.2该住宅建筑异形结构柱设计部分计算分析
其实，异形结构柱与矩形截面柱在设计上有着一定的相似性，在对中长柱实施设计的过程中，需要合理的选用相应的计算方式，而最佳的计算方式就是将偏心距与偏心增大系数相乘，得到系数值hb。然而，就现阶段较为常见的程序计算方式来进行分析，大部分的建筑框架结构均需要合理的参照矩形柱的截面来进行计算，所以，在对异形结构柱实施计算前，要采取相关的技术措施进行处理，并选取适宜的计算软件，以满足住宅建筑异形结构柱设计的标准化要求。
（1）合理的针对划分为多个矩形段的柱肢实行计算
从整体的角度来进行分析，依据空间结构体系来进行异形结构柱主形心的惯性矩具体数值的计算，合理的根据力学公式来求得截面主轴的惯性矩具体数值以及方向角度数值，同时针对主轴以及梁刚度实施计算，将各项计算结果作为重要的参考数据，在此基础上，实现对住宅建筑异形结构柱的整体研究。然后，就可以针对力学公式来实现对异形结构柱截面上各个点位应力值的计算，采用数学积分的理论公式，来计算出每一个异形结构柱肢所能够产生的最大弯矩和所能够承受的剪力，然后利用对称筋的方式，来实现对配筋的准确计算。
（2）有效的针对异形结构柱济与矩形柱进行等效转换
首先，在转换的时候，需要将刚度控制为的一个方向，同时要保障刚度值与面积处于相等的局面。在针对平面结构实施布置的过程中，要想能够确保结构布置的规整性，就需要合理的将异形结构柱与矩形柱之间进行转换，严格的依照平面设计的要去，在等量的基础上，有效的进行惯性矩和等面积的转换，然后进行计算。这样的计算方式一般来说，会将误差缩减到5%范围内。
其次，按照两个方向刚度相等转换。随着住宅建筑设计的复杂化，建筑结构柱几乎都没有形成完整的平面框架，异形结构柱所呈现出来的两个方向的弯度无法进行主次判断，而且主弯曲的方向有所不同，此时，对于异形结构柱的计算应该考虑到双向偏心受压状况。
最后，建筑异形结构柱的抗震性能。对于建筑异形结构柱的抗震性能进行分析，要从整体方面进行综合考虑，通常所采用的框架结构设计为异形截面柱和框架-剪力墙结构，变形特征接近于普通矩形截面柱。然而斜截面的抗剪承载力会在翼缘的作用下比矩形截面柱高出一些，导致了建筑框架结构的整体刚度增大，侧移效果降低。从整体的抗震效果上来看，由于自振周期变短而加大了水平地震的作用力，但基于刚性结构良好，因此抗震性并不会受到较大的影响。
4、结束语
通过本文的分析可以了解到，在经济高速发展的同时，建筑行业也得到了极大的发展，建筑行业在发展的过程中，人们对于住宅建筑的质量更加的关注。不仅需要建筑具备相应的性能，同时也需要建筑具备较强的美观性。相较于传统的砌体结构来说，异形结构柱的应用更加具有优势，合理的对该结构柱展开设计，可以有效的改善房屋的应用条件，使得住宅建筑的经济价值得到最大限度的体现。
参考文献：
[1]徐斌.异形柱框架结构设计浅析[J].广东水利电力职业技术学院学报，2010.8（04）
[2]刘卓异.异形柱框架结构设计常见问题[J].山西建筑，2010.36（31）
[3]古松.异形柱框架在住宅建筑中的应用[J].住宅产业，2012（08）
[4]王少钿.住宅建筑异形结构柱设计方法研究[J].房地产导刊.2014（3）