异形柱结构设计疑难释义

问：为什么规程送审稿较征求意见稿对于异形柱框架结构的房屋最大适用高度有了较大幅度的降低？ 
答：经过针对八度抗震设防设计的六层异形柱结构振动台试验与框架节点承载力计算公式计算比较，发现上述公式计算结果与试验结果较为吻合。按上述公式计算，该六层结构下面三层大部分梁柱节点不满足截面尺寸限制条件；振动台试验的结果也是这些层的梁柱节点大部分发生不同程度损坏（虽还不至于引起整体结构的立即倒塌），而未发现其它层的梁柱节点有损坏现象。以上验证了计算公式的准确性和CRSC计算软件的可靠性。用此公式和软件对大量工程计算发现原异形柱框架结构的房屋最大适用高度有些偏高，故对此进行了的调整，特别是高烈度设防区的调整幅度较大，八度设防由最高为六层降低为最高四层。所以给出最高限值是针对目前大多数结构设计软件都不会或不计算异形柱框架节点受剪承载力，造成很大的安全隐患。 



问：为什么对不规则的异形柱结构规程(送审稿)未规定在结构的与两主轴呈45°方向应分别计算水平地震作用并进行抗震验算？ 
答：不规则的异形柱结构一般结构平面面积较大，又不接近方形，还有可能有些柱网轴线与其它柱网轴线交角大于15°；且此情况规程已规定应对其进行双向水平地震同时作用计算，对后一种情况还要求对此柱网轴线方向进行水平地震作用计算，虽此柱网轴线不一定是45°方向，但与其相差最大不到30°。这样配筋计算结果就与按每根L形柱都进行45°方向地震作用配筋计算结果相差不大了。 


问：异形柱截面上什么位置的纵筋是受力纵筋？ 
答：异形柱截面上受力纵筋的位置如下图所示。试验和模拟计算表明这些位置上的纵筋均发挥较大的作用，特别是当轴压较大时处于各肢内折角处的纵筋的作用不容忽视，一定要作为受力筋处理。


问：为什么要规定“异形柱结构框架梁截面高度抗震设计时不应小于400mm”？ 
答：类似于贯穿节点的梁纵筋，当节点的非弹性变形较大时，贯穿节点的柱纵向钢筋粘结退化与滑移加剧，甚至出现“拉风箱”、即沿节点区柱纵向钢筋全长粘结破坏、现象发生。为保证其粘结应为不致过大，避免上述现象出现，规定梁的高度、即节点高度不能太小。 
我国钢筋混凝土规范11.6.7.1条款规定对一、二级抗震等级，梁内贯穿中柱的纵向钢筋不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20。对柱的纵筋未提要求，看来是该规范的一个欠缺，因根据剪力平衡，节点横、竖向的剪力是相等的，对竖向、即沿柱纵筋方向不提要求是个欠缺。 
美国混凝土学会节点委员会要求对抗震设计的节点高度不小于20倍柱纵筋直径（美国不分抗震等级）。新西兰有比美国更严格的规定。 
异形柱规程假定柱纵筋直径20mm，按20倍柱纵筋直径取，即规定抗震设计的异形柱框架梁最小高度为400mm。非抗震设计有所放松。  字串1
异形柱结构框架节点钢筋粘结条件可能不如普通框架节点钢筋粘结条件，希望设计人员务必遵守此条规定。 


问：送审初稿为什么规定二级抗震等级的异形柱弯矩增大系数比混凝土规范对矩形柱弯矩增大系数要大？ 
答：根据重庆大学白绍良老师等近年来用自编的和国外的非线性动力反应分析程序（杆系单分量模型的平面结构体系和“伪三维”结构体系）计算分析修订前后规范“强柱弱梁”措施的有效性的主要结论：一级抗震等级的措施比较有效，能保证一般矩形柱或圆形柱在罕遇地震下的塑性变形不超过其其塑性变形（延性）能力。二级抗震等级因柱弯矩增强系数只有1.2，而实际上因梁跨中下部钢筋伸入支座和节点左、右梁上部钢筋拉通等原因，这个1.2的系数不能保证柱端出现塑性铰后的塑性转动在大震下不超过其延性能力，因此，从保证抗震性能来看远不如一级抗震。虽然新混凝土规范将系数从1.1提到1.2，并没有完全消除这一问题。因此白绍良老师建议二级抗震等级的系数至少应提到1.3。所以，这些制定规程采纳了白老师的建议，二级抗震等级异形柱弯矩增大系数取为1.3。 


问：为什么异形柱规程对框架梁的梁端纵向受拉钢筋百分率与混凝土规范的要求不同？  字串9
答：异形柱规程对框架梁的梁端纵向受拉钢筋百分率的要求见规程7.3.5条及其表7.3.5。在地震作用组合内力作用下，梁支座处纵向钢筋有可能在节点一侧受拉，另一侧受压，对于异形柱框架梁柱节点更易引起纵向钢筋在节点核心区的锚固破坏。为保证梁支座截面有足够的延性，设计时不考虑纵向钢筋的受压作用。为此，对二、三级抗震等级的框架梁可根据单筋梁满足x≤0.35h0的条件来确定梁纵向受拉钢筋最大配筋率。这比《混凝土结构设计规范》GB50010的规定要严。 


问：为什么规程送审初稿对八度抗震设计的异形柱框架结构最大适用高度比规程征求意见稿有较大降低？ 
答：在规程两稿发布期间，CRSC软件的框架梁柱节点受剪承载力计算功能得到完善，此期间内所做八度区III类场地异形柱框架振动台试验结果也验证了CRSC计算结果，即节点承载力是结构最大适用高度的控制因素。由此，确定了规程送审稿对八度抗震设计的异形柱框架结构最大适用高度，由原来的18m降为现在的12m。其它抗震等级的房屋最大适用高度也有所降低。 



补充以上情况的构造要求： 
非抗震设计时，箍筋直径不应小于d/4（d为纵向钢筋的最大直径），且不应小于6mm；箍筋间距不应大于250mm，且不应大于柱肢厚度和15d（d为纵向钢筋的最小直径）。 

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由已配柱纵筋直径可见，按此构造要求箍筋直径选用6mm直径，间距250mm（一至五层）或200mm（五层以上）即可。比文中用8mm直径计算得的配箍量要小多。


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