異形截面柱的建築結構

在工程設計實踐中,異形截面柱較多的採用l形、t形、十形,亦有採用z形。l形截面柱多用於牆的轉角部位,t形截面柱多用於縱橫牆交接處。

柱肢寬度最適宜用與牆體相同的厚度,一般為200~250mm.

異形截面柱的受力特點及抗震性能與工程中常用的矩形截面柱有很多不同之處,現階段對這方面理論分析和試驗研究的資料不多,截面承載力計算還不能完全套用規範中的有關計算公式。

採用有異形截面柱的框架結構、框—剪結構,其整體變形特徵與普通矩形截面柱相接近。與相同截面積的矩形柱比較,異形截面柱的自身剛度大,因而在框架結構和框—剪結構中採用異形截面柱後,結構的整體剛度增大,結構側移減少;雖然結構的自振周期變短,水平地震作用加大,但結構的整體剛性好,抗震性能不會減低。

當梁寬與異形截面柱肢寬度相同時,樓蓋的豎向荷載是從柱肢端部傳至柱子上去的。對l形截面柱,其截面形心與柱肢中軸線不重合,柱子為雙向偏心受壓構件。當水平荷載作用時,水平力也是從框架梁傳至柱肢中軸線上,使柱產生扭轉力矩。當柱肢較長時(肢長與肢寬之比大於4),應按開口薄壁桿件分析其受力狀態,在柱肢軸線不通過柱截面彎曲中心的情況下,由彎曲扭轉力矩的作用,柱截面產生扇性剪應力及扇性垂直應力(翹曲應力),扇性剪應力通常很小,可以忽略不計;而扇性垂直應力則相對較大,需要考慮,若達到很大的數值時,按平截面假定去分析柱面應力可能會有一定的誤差。因此,異形截面柱的截面應力要比一般矩形截面柱複雜得多,若用精確方法計算,計算工作量十分大。

採用有異形截面柱的高層住宅建築,若層高為2.80~3.00m,則層間淨高與柱肢長之比約為3,屬短柱。這就使異形截面柱變形能力比矩形柱低,易產生脆性破壞,須從構造上採取加強措施。廣東省建委批准試行的《鋼筋混凝土異形柱設計規程》對異形截面柱的軸壓比限值規定較嚴,按有關規範對普通矩形柱的規定限值減小0.05取用。對l形、t形截面柱的配筋構造也有一些規定,如:縱向受力鋼筋:直徑25mm≥d≥14mm,間距≤300mm;箍筋:最小直徑φ8,最大間距200mm,有抗震設防要求時,在柱上下兩端的規定範圍加密區最大間距100mm.

考慮到樑柱節點處鋼筋錨固構造,厚度為200mm的柱肢每排鋼筋宜設定2根,便於施工澆搗混凝土。各層樓蓋豎向荷載都通過梁作用於柱肢端部,使該部位局部壓力較大,宜設定暗柱。

隨著異形截面柱在工程實踐中的使用,相關的結構計算理論將得到不斷的積累和發展。近而異形截面柱結構會更好的服務於建築設計。