异形柱结构设计

韩 雪 赵中亚

(1.中国建筑科学研究院，北京 100013;2.中国远达国际工程管理咨询有限公司，北京 100088)

随着商品住宅建筑在城市建设中的发展，一般框架结构住宅多是矩形柱或方形柱，建成后难免在室内留下许多柱楞，既有碍观瞻，又影响家具的摆放，直接影响室内空间的使用，给住户使用带来不便与麻烦。在工程中为解决这个问题，因而在框架结构设计中就出现了异形截面柱。长沙市天麓小区住宅采用的就是异形柱框架结构设计。

1 概述

天麓小区住宅位于长沙市岳麓区境内，抗震设防烈度6度，长 48.4 m，宽14.2 m，高15.2 m，依据JGJ 149-2006 混凝土异形柱结构技术规范中3.1.2表规定限值:房屋高度不大于24 m，可以优先考虑采用异形柱框架结构设计，楼板为现浇板，基础为400 mm厚平板基础。

2 异形柱定义

异形柱:截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。

3 结构体系

3.1 结构体系的成因

1)高宽比:1.07＜4满足规范限值(规范限值:4);长宽比:3.4。

2)地面总高15.2 m，满足A级高度的限值，基于以上因素，本工程确定采用异形柱框架结构体系。

3.2 梁、柱截面构造要求

异形柱截面的肢厚不小于200 mm不大于300 mm，肢高不小于500 mm;框架梁截面高度不小于400 mm，设计时梁截面和柱截面同宽。

3.3 结构布置

结构布置图见图1。

图1 标准层结构布置图

4 材料

钢筋采用HRB400;混凝土强度等级:梁板C30，柱C35，满足JGJ 149-2006混凝土异形柱结构技术规范中6.12-1条:C25≥混凝土强度等级≤C50的要求。

5 内力分析

5.1 计算内容和程序

本工程采用中国建筑科学研究院编制的SATWE程序进行结构整体内力计算，结构整体分析设计时考虑双向地震。

本工程1层地下室，考虑到山地挡土墙埋土高度不同，故结构嵌固点为基础顶面。

5.2 结构自振周期

结构自振周期见表1。

表1 结构自振周期

有效质量参与系数两个方向均达到90%以上，第一扭转周期与第一平动周期的比值为0.67，满足规范小于0.90的限值要求。

5.3 多遇地震作用下的楼层位移和位移角

多遇小震作用下的楼层位移、位移角见表2。

表2 多遇小震作用下的楼层位移、位移角列表

最大楼层位移角，在X，Y向分别为1/934，1/873。

计算满足不大于规范1/600的限值要求。

5.4 最大水平位移和层间位移与该楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的比值

抗震设计时，扭转不规则的异形柱结构，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的比值为1.22，不大于规范规定1.45的要求，扭转效应可以满足。

5.5 柱轴压比

最不利L形柱轴压比为0.39，小于规范规定不大于0.7的要求。

6 扁平柱

由于建筑使用功能所限，本设计采用了一字形扁平柱，此类柱的处理方法是:配筋率不小于1.2%，钢筋直径不小于12，轴压比按限制要求降低0.1等构造措施。

7 结语

1)结构的弹性位移角、轴压比、位移比值、抗震烈度、房屋高度限值，异形柱结构比一般框架要求的更加严格，更加保证其可靠的安全性。2)从空间使用上看:异形柱结构比一般框架结构住宅有明显的优点;从经济上看:异形柱结构比一般剪力墙结构造价低廉、取材方便、技术简单、施工容易。3)异形柱结构在满足规范范围内，可以被广泛的应用，它有良好的经济效益，环境效益及社会效益，在建筑业中，异形柱框架结构有着很好的发展前景。

［1］胡小勇，刘 萍.混凝土异形柱抗震墙设计方法［J］.山西建筑，2011，37(15):23-24.