混凝土异形柱结构特点及其应用分析 张喜德 ,杨 涛 ,许伟军 ,李东超 (广西大学 土木建筑工程学院 ,广西 南宁 530004) 摘 要 :通过对异形柱结构设计计算原理、异形柱结构的刚度和延性以及抗震性能等方面的研究 ,并结合带暗柱异 形柱结构和型钢异形柱结构新体系的研究现状 ,指出异形柱结构具有良好的工作性能和应用前景。随着研究的深 入 ,异形柱结构在工业及民用建筑中的应用将得到进一步推广。 关 键 词 :混凝土 ;异形柱 ;钢骨异形柱 中图分类号 :TU312 文献标识码 :A
收稿日期 :2006 - 09 - 12
作者简介 :张喜德(1963 - ) ,男 ,广西防城港人 ,广西大学土木工程学院副教授。 采用截面为 T形、+ 形、L 形、Z 形等形状的异形柱结构 ,可避免室内出现梁柱的棱角 ,增加建筑空间 ,并 提高其使用功能及室内布置的灵活性 ;但采用异形截面柱后 ,结构的受力性能有了明显改变 ,对计算理论、设 计方法、施工技术等都提出了新的课题。为此 ,国内外广大学者对钢筋混凝土异形柱的结构体系的设计计算 方法及理论、抗震性能等各方面开展了广泛的试验与理论研究 ,取得了许多新的研究成果。 1 普通异形柱结构的计算理论与性能研究 111 异形柱结构截面承载力计算 异形柱结构研究中的首要问题是异形柱的截面承载力 ,包括异形柱的正截面承载力和斜截面承载力。 异形柱正截面承载力计算有多种方法 ,较常用的方法为纤维条带法 ;经过试验及理论对比
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,证明条带法在 计算正截面承载力时是可以满足工程精度要求的。异形柱正截面承载力计算还可以采用有限单元法 ,但单 元划分较复杂 ,运算量相对较大。影响异形柱斜截面抗剪承载力的因素有剪跨比、轴压比、配箍率以及荷载 的反复作用。在剪跨比和轴压比大、配箍率相对较低时以及荷载反复作用下 ,异形柱的抗剪强度都会降低。 112 异形柱结构的延性及刚度 经过合理设计 ,异形柱框架结构同样可以具有较好的延性
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,但与普通混凝土柱相比较异形柱截面延性 相对较差。根据试验研究 ,异形柱的延性主要与轴压比、箍筋的直径与间距、荷载角等因素有关。我国现行 《混凝土结构设计规范》( GB50010 - 2002) 中对框架柱轴压比的限值规定 ,主要基于受压破坏时变形性能较好 的大偏心受压破坏理论。由于在相同轴压比的情况下矩形截面柱受力较异形柱有利 ,故可将普通框架柱轴 压比限值适当调低 ,以此作为异形柱轴压比设计的依据。在确定异形柱轴压比时 ,也可直接将异形柱的延性 与轴压比挂钩
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,根据抗震等级、箍筋直径等因素来确定合理的轴压比。影响异形柱延性的其他主要因素还 有荷载角及配箍特征值等。不同截面的异形柱都有相应的最不利荷载角
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,在荷载沿最不利荷载角作用于 结构的情况下 ,柱的延性最差 ,因此应根据柱的受力特点选择截面形式。同时 ,箍筋的配置对异形柱的延性 也有较大影响 ,高配箍特征值可较大的改善柱的延性。异形柱的轴压比限值与箍筋构造还可通过电算获 得
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,并可以作为改善结构延性性能的参考指标。 异形柱结构的刚度主要指其抗侧力刚度 ,一般由柱的刚度、填充构件和支撑构件的刚度组成。异形柱由

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