论述建筑框架结构异形柱设计

阚明辉

摘 要：对于建筑框架施工来说，异形支柱在其中起到重要作用，也为框架施工带来一定的好处，异形柱在建筑中所起到的支撑作用是其他体系都不能替代的。建筑中要是很好地应用了异形柱结构，那么整个建筑的性价比都会被提高一大截，使建筑更具美感，还能使建筑室内空间得到更好的利用。本文分析了异形柱独特的结构特点，并介绍了建筑框架结构中对异形柱设计的要点。

关键词：建筑；框架；异形柱；设计

建筑框架决定着整个建筑结构的稳定性能，人们对建筑安全性提出更高要求的同时，也对建筑的美观性提出了较高要求，这对建筑框架结构的施工来说，将要综合考虑建筑多方面的性能。异形柱设计能很好地满足人们各项需求，还具有布置灵活、刚度高等特点，还有较好的美观效果，特别适合现代的建筑结构建设。

1 异形柱介绍

异形柱是异性截面柱的简称，主要指具有几何形状的柱体截面，和常见的矩形结构还有一定差距，多数都是形状各异的几何图形，且比较复杂，这个框架结构是处在矩形框架和短肢剪力墙两者间的结构体系。如果异形柱的肢体高度和厚度之间的比例越小，和框架结构受力的特征就会越接近。普通的钢筋混凝土框架结构截面多数都是圆形或者矩形，但是异性柱截面一般都是+形、T形或者是L性，在设计异形柱的时候首先要将建筑整体结构的承载力要求和刚度要求考虑在内，还要明确建筑结构所具有的功能和方案设计，再选取异性界面柱应该用哪一种形状的结构，要符合建筑的各项要求。

2 异形柱框架的特点

2.1 布置更加灵活

异形柱在建筑结构中，通常都是起到了墙壁维护作用，不会有任何重量负载到异形柱上；所以，建筑结构墙壁用较轻的材料的就可以，不会受到建筑整体的任何限制。这样一来，建筑空间的内部布置就会很灵活，还有较好的效果，能实现建筑结构空间较大的需求，更受业主的喜爱。

2.2 刚度高且质量轻

和普通的矩形结构相比，异形柱的框架体系更具有较高的抗震性，异形柱结构本身就有质量轻的特点，并且有较高的刚度，这两者结合在一起就会使建筑结构的抗震性更高的原因，人们也更喜欢这种结构。人们现在对建筑的安全性也有较高的要求，而且异形柱结构就有这方面的特性，能很好地满足人们的各项建筑需求。

2.3 性价比较高

尽管异形柱在施工上有较大的难度，但还是有较大的自身优势，能将建筑面积合理地扩大，这样也能使建筑的施工成本有所降低，还具有较高的性价比，所体现来的经济效益也是很可人的。从最出的异型柱结构应用，通过长期的应用和不断创新，现在的异型柱结构施工技术已经非常成熟，不光能满足人们对建筑结构安全性的需求，更在美观上满足了人们的需求，主要是建筑室内不用再凸出梁柱，就更加美感，使用起来还特别方便，能将建筑房间面积更好地拓展出来。从以往的建筑施工中来看，和普通的砖混结构先比，异形柱结构要多出8%以上的实际使用面积，不仅如此，还能将砖混结构所具有的所有优点都涵盖在其中，将砖混结构较难的施工技术难题给解决了，这些优势就是人们更加青睐异形柱结构的主要原因。现在的建筑施工中，多数都会使用异形柱结构，尤其近年来的建筑项目，我国在这方面的施工上已经有了较成熟的技术和理论，施工人员在都具备较好的施工技术，能充分满足人们对大面积建筑的所有需求。

3 异形柱结构设计的要点分析

3.1 适用高度及高宽比、长细比、肢长等限制

3.1.1 异形柱框架在7度抗震设防烈度区，要求房屋高度≤35m，高宽比不宜超过5；8度区房屋高度≤25m，高宽比不宜超过4。

3.1.2 柱净高与截面长边之比即长细比应≤8，但不宜<4。根据砼结构规范.长细比<4即短柱，短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽最避免出现短柱。长细比>8，易引起附加偏心矩，对轴压构件及小偏心受压构件承载力影响较大。

3.1.3 根据长细比不宜<4，在梁高为600mm的前提下，当标准层层高为3.0m时，异形柱的最大肢长可为600mm；底层层高为4.2m时，肢长可为900mm因此，异形柱的柱肢不应过长，各肢肢高与肢厚比不应>4，且异形柱截面肢厚对多层建筑不应<150mm；对高层建筑不应<200mm。

3.2 异形柱设计受抗震等级影响

在设计异性柱的时候，要综合分析结构的类型、建筑的高度和规定的抗震设防等级，依据这些要素来选择抗震等级标准，还要符合异形柱构造的措施和计算的结构。比如规定的抗震设防等级为7度，而且房屋的高度还在22m以下时，异形柱的抗震等级就应该为三级；要是房屋高度在22m以上时，异形柱的抗震等级就应该是二级。要是抗震设防烈度为8的时候，而且房屋的高度在25m以下时，异形柱的抗震等级就应该是二级。这个规定在各个地区也是有所差距的，具体的设计标准还是要以施工现场和建筑结构来定。

异性柱结构和普通的砖混结构有很大不同，该框架是双向设置的，能使平衡性有所增加，同时框架柱是对齐的方式，能和框架梁相互拉通，这样能有效避免框架的纵向梁和横向梁之间出现相互支撑的作用，对框架的稳定性带来影响，让异形柱结构受到较大的阻力，从而具有一定的刚度，增加其稳定能力和承载能力。这样并不是只有坏处的，也有好处，能让建筑整体性更加稳定，也使整个建筑结构的抗震性能有所增加。在地震作用下，异形柱框架结构最大弹塑性层间位移通常发生在结构底部。常见的加强薄弱层的措施应在底层设置支撑、芯柱，利用已有构件，如适当加强底层楼梯的设计，使其与框架有可靠的连接以产生支撑作用，同时考虑到受力的复杂性，可在设计时将基础与底层异形柱的连接部位改设为矩形柱，或将整个底层柱改设为矩形柱，有利于抗震。

3.3 如何减轻扭转力对建筑的影响

异形柱框架结构的设计要尽量使结构平面对称，使建筑平面和刚度达到更高的均匀度，在设计过程中，异形柱框架结构的两个主轴方向应协调布置，并宜纵向交联，这样是为了避免扭转对整体异形柱框架结构带来的不利影响，如果已经发生了明显的不对称，一定要及时评估扭转对于结构受力的不利影响，及时修正。

3.4 如何减轻竖向作用力对建筑的影响

异形柱框架结构在设计和施工过程中，还要注意防止楼层刚度在竖直方向上的突变，力求使异形柱框架结构建筑在竖直方向上体现整体的体型规则均匀，一定要避免错层。这样可以让异形柱框架结构建筑避免过大的外挑，同时也避免过大的内收，两者兼顾，在平衡和均匀的基础上，力求达到更高的规则性和安全性。且更能体现出异形柱框架结构自身的特点，把异形柱框架结构自身的特点充分应用到建筑的设计和建设中，让建筑结构更加具有性价比和安全性。

结束语

建筑框架结构异形柱设计，需要综合多方面的因素，整合多方面的资源来整体考虑和进行。异形柱框架结构具有抗震性高、室内空间布局灵活等等优点，在实际的建筑框架异形柱设计中应该尽可能体现，扬长避短，让异形柱框架结构的优势体现出来。■

参考文献

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[2]尹海坤.论述异形柱框架结构的设计[J].建材与装饰，2012（18）.

[3]韦忠宇.建筑工程中异形柱框架结构的设计探析[J].房地产导刊，2014（3）.