1、異形柱結構設計要點異形柱結構體系異形柱結構體系是指采用輕質填充墻及隔墻的現澆鋼筋混凝土異形柱框架及異形柱框架-剪力墻結構體系。柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4，相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。一、異形柱結構特點1、由于截面的這種特殊性，使得墻肢平面內外兩個方向剛度對比相差較大，導致各向剛度不一致，其各向承載能力也有較大差異；2、對于長柱（H/h>4）可以不考慮剪切變形的影響，控制軸壓比較小時，受力明確，變形能力較好。而對短柱（H/h<4），剪切變形占有相當比例，構件變形能力下降。異形柱通常在短柱

2、范圍，且屬薄壁構件，即使發生延性的彎曲形破壞，也因截面曲率M/EI或cu/(cu為砼的極限壓應變，為截面受壓區高度)較小，使彎曲變形性能有限，延性較差；3、異形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范圍之外，受力時要靠各柱肢交點處核心砼協調變形和內力，這種變形協調使各柱肢內存在相當大的翹曲應力和剪應力，而該剪應力的存在，使柱肢易先出現裂縫，也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態，它使得異形柱較普通截面柱變形能力低，脆性破壞明顯；4、特別是異形柱不同于矩形柱，它存在著單純翼緣柱肢受壓的情況，其延性更差。由國內外大量的試驗資料和理論分析2，異形柱的破壞形態為：彎曲破壞、小偏壓破壞、壓剪破壞等，影響其破壞

3、形態的因素有：荷載角、軸壓比、柱凈高與截面肢長比（剪跨比），配箍率以及箍筋間距S與縱筋直徑D的比值等。由于其受力性能的復雜，設計中必須通過可靠的計算和必要的構造措施來保證其強度和延性。二、異形柱結構適用條件1、居住建筑（住宅及宿舍）；2、抗震設防烈度為7度（0.10g及0.15g）和8度（0.20g，I、II、III類場地）；3、柱網尺寸不宜大于6.6m；4、房屋總高度的限制。三、異形柱結構的平面布置：1、在異形柱結構的一個獨立結構單元內，宜使結構平面形狀簡單、規則，剛度和承載力分布均勻。2、結構平面布置應減小扭轉效應的不利影響。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間

4、位移分別不宜大于該樓層兩端相應平均值的1.2倍，不應大于該樓層兩端相應平均值的1.4倍。結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比不應大于0.85。3、異形柱框架結構和異形柱框架-剪力墻結構均應設計成雙向抗側力結構體系。4、異形柱結構的框架縱橫柱網軸線宜對齊拉通；異形柱肢截面厚度中線與梁及剪力墻中線宜對齊重合。5、異形柱結構不應用于單跨框架結構。四、異形柱結構的豎向布置：1、結構豎向抗側力構件宜上下連續貫通。2、異形柱結構的側向剛度沿豎向宜均勻分布，樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的75%，或其上相鄰三層剛度平均值的85%。3、樓層抗側力結構的受剪承載力不宜小于其上

5、一層受剪承載力的85%,不應小于其上一層受剪承載力的70%。4、異形柱框架不應采用樓層錯層的設計方案。5、異形柱不宜在樓層半層處單面設置挑梁。五、異形柱結構應按下列原則考慮地震作用：1、抗側力結構正交布置時，應允許在結構兩個主軸方向分別考慮水平地震作用。2、有斜交抗側力構件的結構，當相交角度大于15度時，應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用。3、質量與剛度明顯不對稱、不均勻的結構，應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響；其他情況，應允許采用調整地震作用效應的方法計入扭轉影響。六、異形柱結構應根據不同情況，分別采用下列地震作用計算方法：1、異形柱結構宜采用振型分解反應譜法，當質量和剛度不對稱、不

6、均勻時應采用考慮扭轉耦聯振動影響的振型分解反應譜法。2、高度不超過40m，以剪切變形為豬，且質量與剛度沿高度分布較均勻的異形柱結構，可采用底部剪力法。七、異形柱結構構造做法：1、異形柱截面各肢肢高與肢厚之比不應大于4，且肢厚不應小于200mm，肢高不應小于500mm。2、框架梁截面高度Hb可按（1/101/15）L b確定（Lb為計算跨度）,且不應小于 400mm.梁的截面寬度Bb不宜小于1/4Hb及200mm。3、異形柱的混凝土強度等級不小于C25和不大于C50，這是由于異形柱截面尺寸薄，混凝土強度等級小于C25的話可能達不到其與鋼筋之間保證粘結的要求。強度等級為C50以上的異形柱構件及結構

7、科學研究相對較少，還不足以行成編制規程條文的基礎，所以這次規程未列入。4、異形柱截面上受力縱筋的位置如下圖所示。試驗和模擬計算表明這些位置上的縱筋均發揮大的作用，特別是當軸壓較大時處于各肢內折角處的縱筋的作用不容忽視，一定要作為受力筋處理。      5、異形柱結構框架梁截面高度抗震設計時不應小于400mm八、異形柱結構設計時應注意的問題：1、異形框架的計算由于其截面的特殊性，在柱截面對稱軸內受水平力作用時，彈性分析計算其翹曲應力很小，此時如同承受水平力的偏壓構件，仍可按平截面假定分析，按砼設計規范計算，特別是在框剪，框筒結構中，對6度及其以下

8、烈度區的、類場地，框架柱只承擔水平風載的一小部分，如按一般偏壓柱計算，誤差較小。此時異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進行整體分析。而在水平力較大，且水平力作用在非主軸方向，則翹曲應力不容忽視，按平截面假定誤差較大，則應對異形柱框架結構進行有限元分析，決定內力和配筋位置及大小。在進行內力計算和配筋計算時，宜選用帶有異形柱計算功能的計算軟件。現在有一些軟件沒有異形柱截面形式，如要用它進行計算，要先進行等剛度等面積換算成矩形柱，進行整體分析，得到雙向內力后再進行異形柱的截面設計，其工作量相當大，且截面設計的可靠性不高。目前，國內可直接進行異形柱截面內力計算和截面設計的軟件有建研院的TAT、

9、SATWE程序，廣東省建院的SS、SSW程序以及天津大學的鋼筋砼異形柱結構配筋計算程序CRSC。這些程序均用數值積分法進行正截面配筋設計，準確性較高，經過大量工程校算，能有效地滿足結構安全性要求。2、軸壓比控制對框架結構，框-剪結構，柱的延性對于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起著十分重要的作用，且軸壓比又是影響砼柱延性的一個關鍵指標。由試驗結構分析3，柱的側移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。在高軸壓比情況下，增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小，因而軸壓比大小的控制對柱的延性影響至關重要，特別是異形柱結構剪力中心與截面形心不重合，剪應力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構件出現裂縫，產生腹剪破壞，加上

10、異形柱多屬短柱，這些導致異形柱脆性明顯，使異形柱的延性普遍低于矩形柱，因而對異形柱的軸壓比要嚴格控制。在廣東規程中，其軸壓比按砼設計規范中的要求減少0.05，但其適用高度較低，一般為35 m。當高層建筑的高度進一步加大時，其水平力的影響會愈來愈顯著，對結構的延性要求也愈高。由天津大學土木系對異形柱延性資料可知，影響異形柱延性的因素比普通柱要復雜，且不同的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平側移下，其延性性能也有較大差異，因而，軸壓比控制應參考天津規程。但天津規程的控制過于繁鎖，在結構計算中，柱的縱筋與箍面的直徑還沒有設定，因而箍筋間距與縱筋直徑的比值還無法確定。為在實際工作中便于使用，

11、可按不同的截面形式（L、T、十字型）與不同的抗震等級兩項指標從嚴控制，對低烈度地區的這類結構是能夠滿足其延性要求的。3、配筋構造在正確的結構選型及計算后，截面內鋼筋的構造也是保證異形柱受力性能的重要因素。由于異形柱截面的特點，柱肢端部會出現較大應力，加上梁作用于柱肢上應力的不均勻，一般越靠肢端應力越大，對柱肢形成偏心壓力，進一步加大肢端壓應力。因而在異形柱配筋時，應在肢端設暗柱，暗柱的外排鋼筋由計算而定。離端部厚度范圍內設214的構造縱筋，箍筋同柱，這樣可限制柱肢的砼裂縫的開展，提高異形柱局部抗壓抗剪強度及變形能力。柱上的箍筋不僅能抗剪，也可約束砼變形，增大其延性。異形柱由于不易形成多肢復合箍

12、，因而其配筋率只能由加大箍筋直徑和加密間距來實現。相同配箍率下，箍筋直徑大，其延性指標好，因而箍筋且用8、10，其間距可比普通柱箍筋間距小。異形柱設計小結  一 形柱的概念定義異形柱：指截面肢厚小于300mm的L、T、+形的截面柱。現在建筑界所講的“異形柱”，特點是截面肢薄，由此引起構件性能與矩形柱性能的差異，這些包括受力、變形、構造做法等一系列差異。制定規程主要是針對肢厚200、250mm的異形柱。其形式與短墻肢相似，若肢較長就稱短墻肢，很難劃分兩者的界線。稱呼異議：大多數比矩形柱、圓形柱稱異形柱如建設部第415號批準天津大學主編的混凝土異形柱結構技術規程行業標準JGJ149200

13、6，（自2006年8月1日起實施，）亦有稱異型柱如上海市同濟大學主編的鋼筋混凝土異型柱結構技術規程地方規范。二 “一”、“Z”形柱未列入規程的原因1、“一”形柱截面兩主軸方向抗彎能力相差甚大。不論是在風荷載作用下還是在地震作用下結構中的柱一般都是受到兩個方向的彎矩同時作用，其受力后的表現可想而知，它在雙向剪力作用下性能也不好，由GB50010柱雙向受剪承載力計算公式可見，柱截面相鄰兩邊長相差越多，其斜向受剪承載力越低。如沿“一”形柱短邊方向有梁與其相連，則此梁柱節點的核心區面積只有柱厚乘梁寬這一點點，顯然承受不了它受到的節點剪力。所以異形柱規程未將“一”形柱列入。2、“Z”形柱在實際工程中，應

14、用還是很多的，比如陽臺轉角。“Z”形截面柱與“一”形截面柱類似，即兩主軸方向抗彎能力相差甚大，多數情況下是Z形的上下兩水平肢受與其方向一致的力，即由兩根梁傳來的拉力或壓力，這只有通過中間肢的受扭來傳遞，后果只能是中間肢的斷裂！3、“Z”形異形柱目前研究的不是很多，但在實際工程還是有用的。如果結構中只是個別柱為Z 形，可以采用加強構造的做法設計，應該問題不大。三、異形柱應用的意義隨著國家行業標準混凝土異形柱結構技術規程頒布，砼異形柱結構將建筑美觀、使用功能的靈活性與建筑結構合理的受力性能有機地結合起來，為用戶提供了理想的居住環境，受到房地產開發商和廣大用戶的歡迎，由于其符合室內布置的要求，且與墻

15、體（指填充墻）連接良好，在我國許多省市的住宅建筑已有廣泛的實際應用，甚至在8度地震設防區得到一定程度的應用。四、扁平柱的使用在異形柱結構中使用扁平柱是可以的，建議最小厚度取250，梁縱筋用3級鋼，直徑不超過12。各項驗算同普通框架柱，構造和軸壓比建議控制更嚴格一些。因“一”形異形柱不提倡用，在某工程上缺了還不行，沒辦法可用扁平柱，其計算按矩形柱方法計算。五、異形柱限制砼強度等級C25和C50原因由于異形柱截面尺寸薄，砼強度等級小于C25的話可能達不到其與鋼筋之間保證粘結的要求；C50以上的異形柱構件及結構科學研究相對較少，還不足以行成編制規程條文的基礎，所以這次規程未列入。六、底層減柱的限制1

16、.落地的框架柱應連續貫通房屋全高；不落地的框架柱應連續貫通轉換層以上的所有樓層。底部抽柱數不宜超過轉換層相鄰上部樓層框架柱總數的30%。轉換層下部結構的框架柱不應采用異形柱；底部抽柱帶轉換層的異形柱結構可用于非抗震設計和6度、7度（0.10g）抗震設計的房屋建筑；2.底部抽柱，帶轉換層的異形柱結構在地面以上大空間的層數：非抗震設計不宜超過3層；抗震設計不宜超過2層；底部抽柱帶轉換層異形柱結構適用的房屋最大高度應按本規程第3.1.2條規定的限值降低不少于10%，且框架結構不應超過6層。框架剪力墻結構,非抗震設計不應超過12層，抗震設計不應超過10層；3.不落地的框架柱應直接落在轉換層主結構上。托

17、柱梁應雙向布置，可雙向均為框架梁，或一方向為框架梁，另一方向為托柱次梁；轉換層上部異形柱向底部框架柱轉換時，下部框架柱截面的外輪廓尺寸不宜小于上部異形柱截面外輪廓尺寸。轉換層上部異形柱截面形心與下部框架柱截面形心宜重合，當不重合時應考慮偏心的影響；4.轉換層及下部結構的混凝土強度等級不應低于C30；轉換層樓面應采用現澆樓板，樓板的厚度不應小于150mm，且應雙層雙向配筋，每層每方向的配筋率不宜小于0.25%。樓板鋼筋應錨固在邊梁或墻體內；5.轉換層上部結構與下部結構的側向剛度比宜接近1。轉換層上、下部結構側向剛度比可按國家行業標準高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3-2002第E.0.2條的規定

18、計算。規程不允許次梁轉換(二次轉換)。6.托柱框架梁的截面寬度，不應小于梁寬度方向被托異形柱截面的肢高（就是柱全由梁寬包住）或一般框架柱的截面高度；不宜大于托柱框架柱相應方向的截面寬度。托柱框架梁的截面高度不宜小于托柱框架梁計算跨度的1/8；當雙向均為托柱框架時，不宜小于短跨框架梁計算跨度的1/8。托柱次梁應垂直于托柱框架梁方向布置,梁的寬度不應小于400mm,其中心線應與同方向被托異形柱截面肢厚或一般框架柱截面的中心線重合.7.注解：直接承托不落地柱的框架稱托柱框架，直接承托不落地柱的框架梁稱托柱框架梁，直接承托不落地柱的非框架梁稱托柱次梁。七、應用范圍異形柱應用在7度設防以下。八、地震力系

19、數放大因用異形柱導致剛度下降，使得地震力減小，應采用地震力放大系數來適當地增加地震力。九、自振周期折減計算各振型地震影響系數所采用的結構自振周期，應考慮非承重填充墻體對結構整體剛度的影響予以折減。十、截面定義輸入：異形柱截面有T形、十形、L形，對一字形、Z字形規程未列入應用，在PMCAD截面定義中輸入T形按2截面工形輸入，不用的地方輸0；十形按6截面十形輸入（該正正該負負）；L形用5截面槽鋼形輸入（定義某肢長為0）。其寬均為240，肢長為600。輸入軸線節點處應注意偏心（以豎向肢中點來定位）材料應定為砼。為減少輸入偏心轉角的麻煩，在定義時要多定幾個不同的截面類型。十一、配筋計算：配筋計算：采用

20、雙偏壓、拉計算，（角柱程序在編制過程中就默認采用雙偏壓來計算，即使你在選擇系數時選的單偏壓計算模式，程序仍然按照雙偏壓計算）箍筋采用雙剪箍。異形柱肢長與肢寬比4時（梁的剛度計算跨度以柱形心為準，這時在參數修正菜單中選擇不考慮梁柱重疊影響，即不考慮梁的剛域），否則應考慮梁的剛域（梁的剛度計算跨度以柱凈跨為準，這樣梁的剛度計算長度就短，剛度就大）。這時梁柱重疊部分，按剛域參數考慮。十二、施工圖畫法：a全樓柱鋼筋歸并；b平面柱大樣畫法畫異形柱施工圖，應注意箍筋加密與普通柱相同；柱分布筋之間設拉筋，其直徑同箍筋，間距是箍筋的2倍；橫向肢、豎向肢分別按計算配置一個矩形箍筋，并分別滿足X、Y向計算箍筋面積的要求；c豎向筋要滿足最小間距要求，采用對稱配筋，一排排不下，程序自動放兩排；按固定鋼筋（L形角部的角筋雙向共用）和分布筋（豎向架立筋200）的構造要求分別配制固定鋼筋和分布筋。d在核心區箍筋相交處，若無主筋時，應設豎