异形柱结构设计疑难释义

问：规程限制异形柱截面各肢长不小于500mm的原因何在？ 
答：规程此条隐含着可以采用不等肢的异形柱截面，即L、T、+形截面的两个正交方向的肢长或肢厚可以不相等。规定此条有以下几个方面的原因： 
1双向正截面承截力要求。因住宅等民用建筑层高不大于3m，要满足柱肢长度与柱肢厚度之比不大于4及柱净高与柱截面肢长之比不小于3这两条要求，截面最大肢长不会大于800mm。如果，截面一个肢长为800mm，若另一肢肢长小于500mm，则柱的双偏压计算表明，该柱的两轴抵抗弯矩图是一个很扁的椭圆，即两轴的抵抗弯矩值相差很多，比“一”形柱好不了多少； 
2各荷载角方向延性相差很多，为了保证其有一定的延性，即最小延性的荷载角时的延性达到抗震的要求，箍筋间距要加的很密，不是规程按轴压比确定箍筋间距的表中数值所能包含的。随着两肢肢长比的变化，箍筋间距变化很大，不易用较简单的方法表达； 
3柱截面双向受剪性能较差，此已在上面的条目中提到了，这里不赘述； 
4因一般异形柱肢较薄（200mm或250mm），再加上肢较短（小于500mm），此柱上节点核心区过小，节点的受剪承载力可能不足。 
5伸入柱内的梁纵筋锚固长度不够的25d或者30d要求。  字串8


问：为什么规程中异形柱只限于肢长与肢厚比h/b≤4的构件？ 
答：经大量理论和试验研究，截面高宽比h/b≤4杆件为柱的特性，即杆件受压弯时其截面上应变分布符合平截面假定。当h/b>4时，由于民用住宅层高决定了柱高不是很长且其截面上剪应力分布不均匀的影响，平截面假定不再成立。因此，它已不属于柱的范围，其承截力特性还有待仔细的理论和试验研究。目前，还不具备总结出计算公式和构造要求并列入规程用以指导设计的条件。 

问：如遇到肢长与肢厚比h/b大于4且小于5的L、T、+形截面竖向构件怎样设计较妥？ 
答：对于这种界于异形柱与短肢墙的构件，可采用异形柱规程和高层建筑混凝土结构技术规程JGJ-3中关于两者的正截面、斜截面、梁柱节点规定中较严的条款进行设计。 


问：为什么异形柱规程中未对异形柱框架－剪力墙核心筒结构体系作出规定？ 
答：目前为止，关于异形柱框架－剪力墙核心筒结构在国内大部分地区建造的较少，其强度、变形及抗震性能的理论和试验研究也很少，所以这次规程未将其列入。 

问：为什么目前设计异形柱结构要用规程编制成员开发的专用配筋软件CRSC进行？  字串9
答：异形柱的两个最为薄弱的环节是节点受剪承载力与柱的延性性能，目前（2004年5月15日）一般主要用于矩形截面钢筋混凝土柱结构的设计软件对这两个环节均与规程要求相差甚远！ 
如PKPM系列软件TAT、SATWE一直未对异形柱梁柱节点计算其受到的剪力，而规程要求无论抗震与非抗震设计均应进行节点强度计算及配箍筋。 
最近发行的《新规范PKPM设计软件实用手册》-1第45页的问答如下： 

“8 SATWE和TAT软件计算异型柱结构，有没有根据天津的异型柱规范要求柱配筋率>1%？ 
没有，SATWE和TAT是按普通柱配箍率处理的，要求用户在构造上人为处理。” 

节点是异形柱结构的最薄弱环节，别的条目解释了，这里不赘述。 

异形柱构件抗震性能差就在于其延性差，为使其能达到与普通截面柱相当的延性就要通过增加箍筋约束，规程编制根据大量试验总结出规程表7.2.2的规律，即异形柱的延性与箍筋直径、箍筋间距与箍筋直径/纵筋直径比值、柱轴压比的关系，不只是配箍率一个指标，并且1%只是对轴压比小情况时的起控制（对H/b<4的柱应不小于1.2%），轴压比较大时远远不至是1%。即将异形柱当成矩形柱来计算配筋是远远不能满足规程要求的！  字串9

长期以来，很多专家对异形柱结构是否能用在抗震设防区存在疑问，据我分析是在有些人的头脑中对异形柱按普通柱进行计算和配筋其结果必然是这样的异形柱抗震性能很差。比如上世纪八十年代初，中国建筑科学研究院抗震研究所进行了一座异形柱结构抗震振动台试验。当时天津异形柱规程还未出版，振动试验模型就是将异形柱按普通柱进行计算和配筋的（当然节点也未按异形柱规程要求去做）。试验结果是其抗震性能很差。如按天津规程要求去做，肯定其性能不会很差，见近年来各地做的十几个振动台试验文献。 

所以讲，对异形柱结构绝对不能用普通柱设计公式去配箍筋！ 

异形柱结构配筋专用软件CRSC严格按照异形柱规程要求进行节点和柱箍筋配置，所以在目前其他软件在以上两关键方面远远未达规程要求的情况下，只有用CRSC软件进行配筋计算才能保证设计出的异形柱结构安全可靠，否则遭遇设防烈度地震时肯定会发生建研院抗震所振动台试验的结果。 


请问：对异形柱的轴压比限值的取值主要是意见何依据和实验确定的，而且注意到新版天津规程和旧版规程有所区别，且有从严的趋势，曾见到许多文献介绍异形柱轴压比限值的研究，但是，许多结论差异较大，不知道国家异形柱规程主要是基于何原因确定？  字串2

答: 轴压比限值及框架柱构造要求的修订： 
近来的研究表明，一般情况下L形、T形截面柱的截面延性随配筋率的提高而提高,然而在某柴荷载角情况下，由于截面几何形状的不对称性，拉压筋比例失衡，使得L形、T形截面柱的延性会随配筋率的提高而降低。此次修订中综合考虑上述情况，对L形、T形截面框架柱进行了大量的补充计算分析，并根据分析结果对原《规程》第7.2.2条附表的轴压比 限值进行了修订，适当调整了L形、T形截面柱的轴压比限值。对+形截面框架柱则考虑了肢高与肢厚比的影响，对其轴压比限值也做了适当调整。总的来讲，L形、T形、＋形截面柱的轴压比限值均比原《规程》有所减小，减小的幅度：L形、T形截面柱为0.05;＋形截面柱为0.05～0.1。 


问：对一般情况的异形柱结构为什么要规定在结构的两个主轴方向及与两主轴呈45°方向应分别计算水平地震作用并进行抗震验算？ 
答：这里的一般情况是指平面布局较为规则的异形柱结构。因L形柱截面主轴与结构主轴呈45°方向，八度抗震设计时，计算发现，对于结构外缘靠近角部的L形柱，当地震作用方向与L形柱截面弱轴方向垂直时，所得的柱纵筋配筋结果取得最大值。它比对结构两主轴方向分别计算了水平地震作用所得的纵筋配筋结果要大10%－40%。设防烈度较高，结构平面越小、越接近方形其角柱按地震作用方向与结构主轴方向45°计算所得配筋越大。因此，规程(送审稿)做出此规定。 
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