异形柱结构抗震研究综述

严建基

摘要：本文主要综述了异形柱结构在国内外的研究历程及阶段。介绍了异形柱和地震的特点，总结了结构抗震计算的方法， 分析了异形柱结构抗震设计中常见的问题，最后对文章进行总结。

关键词：异形柱结构；地震；钢筋混凝土

中图分类号：TU973.31 文献标识码：A 文章编号：2095-3178（2018）19-0085-01

异形柱结构在国内的研究现状

异形柱结构在国内外的发展研究和实际运用经历了一个较长的

发展过程如下。

（1）1986 年，天津大学对 T 形和 L 形截面双向偏心受压构件

的承载力进行了大量的研究工作，在90 年代，天津对6 根L 形、14 根 T 形、8 根十字形和方形截面钢筋混凝土柱进行了双向偏心受压 和在下的正截面承载力及延性试验。在此基础上，采用数值分析方 法编制了正截面承载力计算程序，并用此程序计算了若干根异形柱 的正截面承载力，试图给出一下子的统一计算方法，同时给出异形 柱偏心矩增大系数的统一计算公式。

（2）1993 年，大连理工大学对 10 根 L 形、4 根 T 形和十字形 钢筋混凝土双向偏心受压柱进行了试验，提出的结论是异形柱双向 偏心受压柱正截面的工作机理与单向偏心受压柱的工作机理相似。 构件从开始加载到破坏，截面应变基本上保持平面，构件呈现大小 偏心受压的破坏形态，但截面形心轴与弯矩作用平面不重合，各处 钢筋应力不等，弯矩作用方向角纵向受力钢筋应力最大。

（3）1995 年，广东房地产开发设计院和华南理工大学对11 根 等 L 形截面钢筋混凝土双偏压进行了试验，证实了构件从开始加载 到破坏的全过程中，截面变形基本保持为平面，提出了 L 形截面双 向偏心受压构件正截面承载力计算方法与公式，对异形柱XY 双向偏 心受压柱的计算机辅助设计进行了讨论。

（4）2000 年至今，有许多专家学者对异形柱的承载力进行了 各个方面的探讨和研究，提出了很多异形柱结构的新的发展方向和 见解。异形柱在国外也有较多的研究和著作。

异形柱结构的特点

（1）山于截而的特殊性，使得墙肢平而内外两个方向刚度对比

相差较大，导致各向刚度小一致，其各向承载能力也有较大差异； （2）对于长柱可以小考虑剪切变形的影响，当控制轴压比较小

时，受力明确，抗变形能力较好。而对短柱，剪切变形占有相当比例， 构件抗变形能力下降。异形柱通常在短柱范围使用，且属薄壁构件， 即使发生延性的弯曲形破坏，也因其截而曲率较小，使弯曲变形性 能有限，延性较差；

（3）异形柱山于是多肢的，其剪切中心和和在平而范围之外， 受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土协调变形和内力，这种变形协 调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在， 使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心混凝土处于三向剪力状态， 它使得异形柱较普通截而柱变形能力低，脆性破坏明显；

（4）山于异形柱小同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的 情况，其延性更差。

结构抗震计算方法

3.1 力理论与计算方法

静力法是最早的结构抗震设计方法，产生于20 世纪初期。由意 大利都灵大学的教授提出把地震作用视为加在建筑物上的一个水平 作用力，该水平力在一开始被订立为一层建筑取上部总重量的1/10，

多层建筑取上部总重量的1/1223。口本学者随后提出将水平地震作 用定量化的思想并取地震系数为 0.1，之后这一思路也影响了其它 各国初期的地震计算理论方法。

3.2 应谱理论计算方法

结构地震反应分析的反应谱法是将结构所受的最大地震作用通过反应谱转换成作用于结构的等效侧向荷载，然后根据这一荷载用 静力分析方法求得结构的地震内力和变形。按照我国最新的抗震规 范的要求，把反应谱理论作为作为确定地震作用的主要手段。

3.3 程分析计算方法

结构时程分析法即结构直接动力分析法，与振型分解反应谱法

一样，是经典的结构动力学方法之一。我们知道，地震作用是一个 几秒至几十秒的时间作用过程，结构在这地震过程中会随着时间的 推进而发生相应变化。而反应谱法由于其局限性，不能真实客观地 模拟这一变化状态，同时目前应用的加速度反应谱属于弹性分析范 畴，当结构在强烈地震下进入塑性阶段时，用反应谱法进行计算将 不能得到真正的结构地震反应，也判断不出结构真正的薄弱部位， 这样就使我们在进行结构设计时无法抓住重点部位进行重点分析。

4. 形柱结构抗震设计中常见问题

异形柱结构易忽视的抗震构造要求

（1）多层住宅的车库层往往形成的短柱

（2）三级框架的角柱箍筋应全高加密

（3）异形柱纵向受力钢筋的最小配筋率较矩形柱高

5. 结论

随着房地产业的发展，深受住户欢迎的异型柱结构应用越来越

广泛，异型柱截面形式特殊，受力形式复杂，易出现受力薄弱部位。本 文就对这种结构柱的基本力学性能及抗震性能作了理论上的探讨。

（1）当地震作用较小时，整体结构处于弹性阶段，此时异型柱框 架可以发挥其抗侧刚度交大的优势，地震反应较小。

（2）随着地震作用的进一步增大，结构构件出现斜裂缝，截面突 变处的剪应力集中导致裂缝不向翼缘发展，而沿翼缘腹板的交面撕 裂，异型柱截面发生脆性剪切或粘结破坏，使构件失去承载能力。

（3）在反复荷载作用下，构件的承载力和延性都有明显的降低， 因而引起较严重的震害。

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