| （环宇建工设计股份有限公司 浙江绍兴 312000） 【摘要】根据异形柱框架结构的特点， 结合结构的破坏机制，从抗震方面分析控 制异形柱框架结构抗震的措施及如何进行 截面承载力的计算，从而增强异形柱框架 结构的整体抗震性能，保证结构的整体性。 【关键词】钢筋混凝土；异形柱；结构 体系 近年来，我国住宅建设中钢筋混凝土 异形柱结构以其独有的特点，受到了广大 用户的普遍欢迎，并得到了广泛的发展， 目前对异形柱结构方面的研究不断有所发 展，对异形柱结构抗震性能的了解正在逐 步深入，从而为异形柱的发展奠定了良好 的科学试验与理论基础。 1、钢筋混凝土异形柱框架结构的特点 钢筋混凝土异形柱框架结构是指框架 柱采用肢长与肢厚比小于4 的L 形、T 形、 十形截面柱与梁、楼板构成不露柱子的隐 型框架承重结构，并采用轻质墙体作保温、 隔热的围护结构的框架结构，其具有以下 特点：a. 改善使用功能，避免了普通框架 结构体系屋角柱子棱角突出对室内观瞻及 占用空间的影响；b. 减轻结构自重，有利 于抗震和节约基础投资；c. 建筑出房率高 于砖混住宅8%-10%；d. 充分利用工业废料， 避免毁田，节约能源。 2、结构体系的选择 钢筋混凝土异形柱结构，由于异形柱 肢厚一般与填充墙同厚，柱隐藏于墙中， 因此较适宜用于含有较多隔墙的住宅及办 公类建筑。合理地选择结构构件截面的几 何形状，使其不能形成侵蚀性物质的停留 区；暴露在外的构件，有可能遇到雨、溶 雪或排水管落下的水时，应力求外形简洁， 尽量减少暴露的表面积，外表面做成不会 积水，对有可能受雨淋或积水的水平表面 做成斜坡，有利于排水。 3、注重板与柱的混凝土强度不等的问 题 在实际工程中，板与柱的混凝土强度 不等是司空见惯的，同时也是合理的。现 己普遍在柱中采用高强混凝土，而在板中 使用普通混凝土。在柱中采用高强混凝土， 可以减小柱子截面，增加建筑物的使用面 积。虽然，已有文献研究证明，在板柱结 构的板中采用高强混凝土，可以提高板柱 连接的受冲切承载力，甚至增强板柱连接 的延性，但由于板的受冲切承载力与混凝 土的抗压强度的（1/2~1/3）次方根成比例， 增加混凝土强度对提高板的受冲切承载力 并不显著，加之目前国内外规范有关板柱 冲切的承载力计算公式是建立在混凝土强 度变化范20~45Mpa 的试验基础之上的，因 此在板中采用高强混凝土是不适当的，同 时也是不经济的。另一方面，板的厚度多 由挠度来控制，且板的表面积较大，在板 中采用高强混凝土，极易产生收缩裂缝， 影响使用。当板与柱采用不同的混凝土强 度时，为了方便施工，通常节点区的混凝 土与板的混凝土同时浇筑，这就导致了一 部分柱的混凝土强度降低。可以将柱的混 凝土强度用有效强度来代替，并规定当柱 的混凝土强度高于板的混凝土强度的1.4 倍 时，柱的混凝土有效强度等于35% 的板混 凝土强度加上75% 的柱混凝土强度。另外， ACI 规范认为对板柱混凝土强度不一致的 情况还可以这样来处理，即在施工时将板 柱节点区及柱周围4 倍柱面积的板采用与 柱一致的高强混凝土（这一柱周板的高强 混凝土浇筑区距柱面不小于600mm），并规 定柱周混凝土浇筑区与板的混凝土能够有 效地结合成整体。 4、轴压比限值的确定原则及设计建议 轴压比是影响压弯构件延性诸因素中 最主要的因素。因此必须严格控制轴压 比，使其取一个合理的数值，不能定的过 高或过低。因为影响构件延性的主要因素 是轴压比，尤其是在高轴压比情况下，在 水平荷载施加之前，柱子己经产生了较大 的预压应变，预压应变降低截面的塑性转 动能力，使构件的延性变差，所以轴压比 限值不能定的过高；但轴压比限值定的较 低，则构件的破坏可以控制在受拉破坏（大 偏压破坏）范围内，构件的延性较好，相 应的约束箍筋的数量也较少，施工也方便， 这是好的一面，但另一方面，如果轴压比 限值定的较低，柱截面的尺寸较大，就有 可能使柱子成为短柱，反而降低了构件的 延性，因此轴压比限值也不宜定的过低， 因此选择适合的轴压比限值是很重要的， 这点也同样适合于异形柱。 实际工程发现，T、L 形柱肢长一定 时，肢厚越小，轴压比限值越低；肢厚一 定时，肢长越长，轴压比限值越低；也就 是说，轴压比限值随肢长、厚比增加而降低。 故在实际工程设计中应尽量避免T、L 形 柱成为又长、又窄的形状；改变配筋形式 可以改善轴压比限值。在满足承载力条件 下，可适当增加腹板端部配筋（可作成暗 柱），减少翼缘配筋，以达到改善构件延性 性能的目的，而且腹板中纵筋越靠近端部， 延性改善的效果越显著；试验及计算结果 均表明，箍筋是影响构件延性的主要因素。 为了提高T、L 形柱轴压比限值，改善延性， 可以通过增加箍筋直径、强度、减小箍筋 间距的方法提高T、L 形柱轴压比限值。 5、重视混凝土材料对板面裂缝控制问 题的影响 工程实践调查发现，近年来钢筋混凝 土现浇楼盖裂缝因变形作用（如温度变形、 收缩变形、基础不均匀沉降变形等）引起 的几乎占全部裂缝的85% 以上，因荷载效 应引起的裂缝仅占不足15%。而在这些变 形裂缝中，以收缩变形作用为主引起的裂 缝占绝大多数，并且逐年呈上升趋势，甚 至在一些地区成了质量通病。下面对现浇 楼板中多见的收缩裂缝产生的主要原因进 行分析探讨，并提出相应的预防措施。近 年来，随着水泥工业的发展，水泥生产商 由于采用新工艺、新方法，可以生产出更 多的满足当前工程建设需要的优质、高早 强新型水泥。这些新型水泥的一个显著特 征就是硅酸三钙（C3S）、铝酸三钙（C3A） 的含量比过去有较大幅度的提高，粉磨细 度增大（比表面加大）。另一方面，随着混 凝土技术的进步，在工程中采用的混凝土 强度等级日趋提高，据报道，我国现浇混 凝土结构使用的平均强度上世纪80 年代为 C20~C30，而当前大量使用的混凝土已提高 到C30~C40。 而且，当前还有很大一部分混凝土工 程技术人员片面地认为：强度等级越高越 保险，提高混凝土强度等级没坏处。于是， 许多工程结构选择了过高的混凝土强度等 级，有时迁就施工方便，混凝土楼板采用 与梁柱一样的高强度等级。可是提高混凝 土强度的方法就是采用高标号水泥、降低 水灰比和增加单方水泥用量等措施。由于 流动性与和易性的要求，泵送商品混凝土 的坍落度增加，水泥标号提高，骨料粒径 减小，水泥用量、用水量、砂率等都比以 往现场拌制混凝土有显著的增大，以及减 水剂、各种外加剂的应用，从而导致混凝 土收缩及水化热都比以往现场拌制混凝土 有较大幅度的增加，且收缩时间延长。国 家标准规定，建筑工程使用的石子应为连 续级配，最小粒径为5mm。同时，研究表 明选择粗细骨料级配良好且最大粒径尽可 能大的骨料可以减少混凝土中水泥的用量。 采用5~40mm 的骨料比用5~25mm 的，在 相同水灰比时可减少水泥20kg/m3。这不 光是节约水泥的问题，采用5~40mm 的骨 料还可以在一定程度上减小混凝土的收缩。 可是，实际工程中，石子空隙率越来越大 已成为不争的事实，许多工程根本无法做 到连续级配，况且人们由于只重视混凝土 强度而对石子的要求仅限于强度的要求和 最大粒径的控制，对粗细骨料的级配往往 忽视。这也是当前混凝土收缩越来越大， 造成混凝土结构开裂日趋严重的一个原因。 参考文献 [1] 汪明栋. 钢筋混凝土异形柱框架抗 震性能试验研究与弹塑性分析[D].2003 [2] 曹万林[1] ；徐金荣[2] ；宋文勇 [3] ；张宏宇[3] ；王红成[3]. 钢筋混凝土 异形柱框架结构抗震设计的若干措施. 世 界地震工程.2002.62-65 [3] 吴同乐；凌广. 异形柱框架结构的 抗震分析. 四川建筑.2003.47-48 |
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