异形柱规范.docx

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异形柱规范

1　总则

　为在混凝土异形柱结构设计及施工中贯彻执行国家技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量，制定本规程。

　本规程主要适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度、7度，和8度抗震设计的一般居住建筑混凝土异形柱结构的设计及施工。

　混凝土异形柱结构的设计及施工，除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2　术语、符号

　术语

　异形柱specially-shapedcolumn

截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。

　异形柱结构structurewithspecially-shapedcolumns

采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构

　柱截面肢高肢厚比ratioofsectionheighttosectionthicknessofcolumnleg

异形柱柱肢截面高度与厚度的比值。

　符号

　作用和作用效应

Gj——第j层的重力荷载代表值；

Mbl、Mbr——框架节点左、右侧梁端弯矩设计值；

Mx、My——对截面形心轴x、y的弯矩设计值；

N——轴向力设计值；

Vc——柱斜截面剪力设计值；

VEKi－—第i层对应于水平地震作用标准值的剪力；

Vj－—节点核心区剪力设计值；

σi——第i个混凝土单元的应力；

σj——第j个钢筋单元的应力。

　材料性能

fc——混凝土轴心抗压强度设计值；

ft－—混凝土轴心抗拉强度设计值；

fy——钢筋的抗拉强度设计值；

fyV——箍筋的抗拉强度设计值。

　几何参数

as'——受压钢筋合力点至截面近边的距离；

A——柱的全截面面积；

Aci－—第i个混凝土单元的面积；

Asj－—第j个钢筋单元的面积；

Asv－－验算方向的柱肢截面厚度bc范围内同一截面箍筋各肢总截面面积；

Asvj－—节点核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋各肢总截面面积；

bc－—验算方向的柱肢截面厚度；

bf——垂直于验算方向的柱肢截面高度；

bj——节点核心区的截面有效验算厚度；

d——纵向受力钢筋直径；

dv——箍筋直径；

ea——附加偏心距；

e1－—初始偏心距；

e0－－轴向力对截面形心的偏心距；

eix－－轴向力对截面形心轴y的初始偏心距；

eiy－－轴向力对截面形心轴x的初始偏心距；

hb－—梁截面高度；

hb0－—梁截面有效高度；

hc－—验算方向的柱肢截面高度；

hf----垂直于验算方向的柱肢截面厚度；

hi——第i层楼层层高；

hj—－节点核心区的截面高度；

hc0——验算方向的柱肢截面有效高度；

H——房屋总高度；

Hc——节点上、下层柱反弯点之间的距离；

l0——柱的计算长度；

ra——柱截面对垂直于弯矩作用方向形心轴xa一xa的回转半径；

rmin－—柱截面最小回转半径；

s－—箍筋间距；

Xci、Yci——第i个混凝土单元的形心坐标；

Xsj、Ysj——第j个钢筋单元的形心坐标；

X0、Y0——截面形心坐标；

α——弯矩作用方向角。

　系数及其他

λ－—框架柱的剪跨比；

λＶ——配箍特征值；

ηjb——节点核心区剪力增大系数；

γRE——承载力抗震调整系数；

ζf——节点核心区翼缘影响系数；

ζh——节点核心区截面高度影响系数；

ζN——节点核心区轴压比影响系数；

ηa——偏心距增大系数；

ρ——全部纵向受力钢筋配筋率；

ρmin——全部纵向受力钢筋最小配筋率：

ρmax一一全部纵向受力钢筋最大配筋率；

ρv——箍筋体积配箍率；

ψT——考虑非承重填充墙刚度对结构自振周期影响的折减系数；

nc——混凝土单元总数；

ns——钢筋单元总数。

3　结构设计的基本规定

　结构体系

异形柱结构可采用框架结构和框架-剪力墙结构体系。

根据建筑布置及结构受力的需要，异形柱结构中的框架柱，可全部采用异形柱，也可部分采用—般框架柱。

当根据建筑功能需要设置底部大空间时，可通过框架底部抽柱并设置转换梁，形成底部抽柱带转换层的异形柱结构，其结构设计应符合本规程附录A的规定。

异形柱结构适用的房屋最大高度应符合表的要求。

表异形柱结构适用的房屋最大高度（m）

结构体系非抗震设计抗震设计

6度7度8度

框架结构2424211812

框架-剪力墙结构4545403528

注：

1房屋高度指室外地面至主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；

2框架-剪力墙结构在基本振型地震作用下，当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，其适用的房屋最大高度可比框架结构适当增加；

3平面和竖向均不规则的异形柱结构或Ⅳ类场地上的异形柱结构，适用的房屋最大高度应适当降低；

4底部抽柱带转换层的异形柱结构，适用的房屋最大高度应符合本规程附录A的规定；

5房屋高度超过表内规定的数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效的加强措施。

异形柱结构适用的最大高宽比不宜超过表的限值。

表异形柱结构适用的最大高宽比

结构体系非抗震设计抗震设计

6度7度8度

框架结构43

框架-剪力墙结构554

异形柱结构体系应通过技术、经济和使用条件的综合分析比较确定，除应符合国家现行标准对一般钢筋混凝土结构的有关要求外，还应符合下列规定：

1异形柱结构中不应采用部分由砌体墙承重的混合结构形式；

2抗震设计时，异形柱结构不应采用多塔、连体和错层等复杂结构形式，也不应采用单跨框架结构；

3异形柱结构的楼梯间、电梯井应根据建筑布置及结构抗侧向作用的需要，合理地布置剪力墙或一般框架柱；

4异形柱结构的柱、梁、剪力墙均应采用现浇结构

异形柱结构的填充墙与隔墙应符合下列要求：

1填充墙与隔墙应优先采用轻质墙体材料，根据不同条件选用非承重砌体或墙板；

2墙体厚度应与异形柱柱肢厚度协调一致，墙身应满足保温、隔热、节能、隔声、防水和防火等要求；

3填充墙和隔墙的布置、材料强度和连接构造应符合国家现行标准的有关规定。

结构布置

异形柱结构宜采用规则的结构设计方案。

抗震设计的异形柱结构应符合抗震概念设计的要求，不应采用特别不规则的结构设计方案。

抗震设计时，对不规则异形柱结构的定义和设计要求，除应符合国家现行标准外，尚应符合本规程第条和第条的有关规定。

异形柱结构的平面布置应符合下列要求：

1异形柱结构的一个独立单元内，结构的平面形状宜简单、规则、对称，减少偏心，刚度和承载力分布宜均匀；

2异形柱结构的框架纵、横柱网轴线宜分别对齐拉通：

异形柱截面肢厚中心线宜与框架梁及剪力墙中心线对齐；

3异形柱框架-剪力墙结构中剪力墙的最大间距不宜超过表的限值（取表中两个数值的较小值），当剪力墙之间的楼盖、屋盖有较大开洞时，剪力墙间距应比表中限值适当减小。

当剪力墙间距超过限值时，在结构计算中应计入楼盖、屋盖平面内变形的影响。

表异形柱结构的剪力墙最大间距（m）

楼盖、屋盖类型非抗震设计抗震设计

6度7度8度

现浇，55，50，45，40，35

装配整体，45，40，35，30，25

注：

1表中B为楼盖宽度（m）；

2现浇层厚度不小于60mm的叠合楼板可作为现浇板考虑；

3底部抽柱带转换层异形柱结构的剪力墙间距宜符合本规程附录A的有关规定

异形柱结构的竖向布置应符合下列要求：

1建筑的立面和竖向剖面宜规则、均匀，避免过大的外挑和内收；

2结构的侧向刚度沿竖向宜均匀变化，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力沿竖向的突变，竖向结构构件的截面尺寸和材料强度不宜在同一楼层变化；

3异形柱框架-剪力墙结构体系的剪力墙应上下对齐连续贯通房屋全高。

不规则的异形柱结构，其抗震设计尚应符合下列要求：

1扭转不规则时，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的比值不应大于；

2楼层承载力突变时，其薄弱层地震剪力应乘以的增大系数；楼层受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%；

3竖向抗侧力构件不连续（底部抽柱带转换层异形柱结构）时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以～的增大系数；

4受力复杂部位的异形柱，宜采用一般框架柱。

结构抗震等级

抗震设计时，异形柱结构应根据结构体系、抗震设防烈度和房屋高度，按表的规定采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。

表异形柱结构的抗震等级

结构体系非抗震设计抗震设计

6度7度8度

框架结构高度（m）≤21＞21≤21＞21≤18＞18≤12

框架四三三二三

（二）二

（二）二

框架-剪力墙结构高度（m）≤30＞30≤30＞30≤30＞30≤28

框架四三三二三

（二）二

（二）二

剪力墙三三二二二

（二）二

（一）一

注：

1房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；

2建筑场地为工类时，除6度外，应允许按本地区抗震设防烈度降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；

3对7度时建于Ⅲ、Ⅳ类场地的异形柱框架结构和异形柱框架-剪力墙结构，应按表中括号内所示的抗震等级采取抗震构造措施；

4接近或等于高度分界线时，应结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。

框架一剪力墙结构，在基本振型地震作用下，当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定。

当异形柱结构的地下室顶层作为上部结构的嵌固端时，地下一层结构的抗震等级应按上部结构的相应等级采用，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。

4结构计算分析

极限状态设计

居住建筑异形柱结构的安全等级应采用二级。

异形柱结构的设计使用年限不应少于50年。

异形柱结构应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算和验算。

异形柱结构中异形柱正截面、斜截面及梁柱节点承载力应按本规程第5章的规定进行计算；其他构件的承载力计算应遵守国家现行相关标准的规定。

异形柱结构构件承载力应按下列公式验算：

无地震作用组合：

γ0S≤R有地震作用组合：

S≤R／γRE式中γ0——结构重要性系数：

对安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件不应小于；对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件，不应小于1．0。

结构的设计使用年限分类和安全等级划分，应分别按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50008有关规定采用；

S－—作用效应组合的设计值；

R——构件承载力设计值；

γRE——构件承载力抗震调整系数。

异形柱结构的构件截面设计应根据实际情况，按国家现行标准的有关规定进行竖向荷载、风荷载和地震作用效应分析及作用效应组合，并取最不利的作用效应组合作为设计的依据。

异形柱结构应进行风荷载、地震作用下的水平位移验算。

荷载和作用

异形柱结构的竖向荷载、风荷载及雪荷载等取值及组合应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定。

异形柱结构抗震设防烈度和设计地震动参数应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定确定；对已编制抗震设防区划的地区，可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。

抗震设防烈度为6度、7度、及8度的异形柱结构应进行地震作用计算及结构抗震验算。

异形柱结构的地震作用计算，应符合下列规定：

1一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担，7度及8度时尚应对与主轴成45o方向进行补充验算；

2在计算单向水平地震作用时应计入扭转影响；对扭转不规则的结构，水平地震作用计算应计入双向水平地震作用下的扭转影响。

异形柱结构地震作用计算宜采用振型分解反应谱法，不规则的异形柱结构的地震作用计算应采用扭转耦联振型分解反应谱法。

结构分析模型与计算参数

在竖向荷载、风荷载或多遇地震作用下，异形柱结构的内力和位移可按弹性方法计算。

框架梁及连梁等构件可考虑在竖向荷载作用下梁端局部塑性变形引起的内力重分布。

异形柱结构的分析模型应符合结构的实际受力状况，异形柱结构的内力和位移分析应采用空间分析模型，可选择空间杆系模型、空间杆-薄壁杆系模型、空间杆一墙板元模型或其他组合有限元等分析模型。

规则结构初步设计时，也可采用平面结构空间协同模型估算。

异形柱结构按空间分析模型计算时，应考虑下列变形：

——梁的弯曲、剪切、扭转变形，必要时考虑轴向变形；

——柱的弯曲、剪切、轴向、扭转变形；

——剪力墙的弯曲、剪切、轴向、扭转变形，当采用薄壁杆系分析模型时，还应考虑翘

曲变形。

异形柱结构内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性，并应在设计中采取措施保证楼板平面内的整体刚度。

对楼板大洞口的不规则类型，计算时应考虑楼板平面内的变形，或对采用楼板平面内无限刚性假定的计算结果进行适当调整。

异形柱结构内力与位移计算时，楼面梁刚度增大系数、梁端负弯矩和跨中正弯矩调幅系数、扭矩折减系数、连梁刚度折减系数的取值，以及框架-剪力墙结构中框架部分承担的地震剪力调整要求，可根据国家现行标准按一般混凝土结构的有关规定采用。

计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期，应考虑非承重填充墙体对结构整体刚度的影响予以折减。

异形柱结构的计算自振周期折减系数ψT可按下列规定取值：

1框架结构可取～；

2框架-剪力墙结构可取～。

设计中所采用的异形柱结构分析软件的技术条件，应符合本规程的有关规定。

软件应经考核验证和正式鉴定，对结构分析软件的计算结果应经分析判断，确认其合理有效后方可用于工程设计。

水平位移限值

在风荷载、多遇地震作用下，异形柱结构按弹性方法计算的楼层最大层间位移应符合下式要求：

Δue≤[Ξc]h式中Δue-——风荷载、多遇地震作用标准值产生的楼层最大弹性层间位移；

[Ξc]——弹性层间位移角限值，按表采用：

h——计算楼层层高。

表异形柱结构弹性层间位移角限值

结构体系[Ξc]

框架结构1/600（1/700）

框架-剪力墙结构1/850（1/950）

注：

表中括号内的数字用于底部抽柱带转换层的异形柱结构。

7度抗震设计时，底部抽柱带转换层的异形柱结构、层数为10层及10层以上或高度超过28m的竖向不规则异形柱框架-剪力墙结构，宜进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。

弹塑性变形的计算方法，可采用静力弹塑性分析方法或弹塑性时程分析方法。

罕遇地震作用下，异形柱结构的弹塑性层间位移应符合下式要求：

Δup≤[Ξp]h式中Δup-——罕遇地震作用标准值产生的弹塑性层间位移；

[Ξp]——弹塑性层间位移角限值，按表采用。

表异形柱结构弹塑性层间位移角限值

结构体系[Ξp]

框架结构1/60（1/70）

框架-剪力墙结构1/110（1/120）

注：

表中括号内的数字用于底部抽柱带转换层的异形柱结构。

5截面设计

异形柱正截面承载力计算

异形柱正截面承载力计算的基本假定应按国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第条的规定采用。

异形柱双向偏心受压的正截面承载力可按下列方法计算：

1将柱截面划分为有限个混凝土单元和钢筋单元（图，近似取单元内的应变和应力为均匀分布，合力点在单元形心处；

2截面达到承载能力极限状态时各单元的应变按截面应变保持平面的假定确定；

3混凝土单元的压应力和钢筋单元的应力应按本规程第条的假定确定；

图双向偏心异形柱截面

4无地震作用组合时异形柱双向偏心受压的正截面承载力应按下列公式计算（图：

式中N——轴向力设计值；

ηa——偏心距增大系数，按本规程第条的规定计算：

eix、eiy——轴向力对截面形心轴y、x的初始偏心距（图；

ei——初始偏心距；

e0——轴向力对截面形心的偏心距；

Mx、My——对截面形心轴x、y的弯矩设计值，由压力产生的偏心在x轴上侧时

Mx取正值，由压力产生的偏心在y轴右侧时My取正值；

ea——附加偏心距，取20mm和的较大值，此处rmin为截面最小回转半径；

α－—弯矩作用方向角（图，为轴向压力作用点至截面形心的连线与截面

形心轴x正向的夹角，逆时针旋转为正；

n－—角度参数，当Mx、My均为正值时n＝0；当My为负值、Mx为正或负值时n＝

1；当Mx为负值、My为正值时n＝2；

σci、Aci——第i个混凝土单元的应力及面积，σci为压应力时取正值；

σsj、Asj——第j个钢筋单元的应力及面积，σsj为压应力时取正值；

X0、Y0－—截面形心坐标；

Xci、Yci－—第i混凝土单元的形心坐标；

Xsj、Ysj——第j个钢筋单元的形心坐标；

nc、ns－—混凝土及钢筋单元总数。

5有地震作用组合时异形柱双向偏心受压正截面承载力应按公式至公式计算，但在公式右边应除以相应的承载力抗震调整系数γRE。

γRE应按本规程第条采用。

异形柱双向偏心受拉正截面承载力应按本规程公式计算，但式中Nηaeiy、Nηaeix分别以Mx、My替代；轴向拉力设计值N应取负值。

异形柱双向偏心受压正截面承载力计算，应考虑结构侧移和构件挠曲引起的附加内力，此时可将轴向力对截面形心的初始偏心距ei乘以偏心距增大系数ηa。

ηa应按下列公式计算：

式中ei－—初始偏心距；

l0－—柱的计算长度，应按国家标准《混凝土结构设计规范））GB50010-2002第条采用；

ra——柱截面对垂直于弯矩作用方向形心轴Xa-Xa的回转半径（图；

Ia——柱截面对垂直于弯矩作用方向形心轴Xa-Xa的惯性矩；

A——柱的全截面面积。

按公式计算时，柱的长细比l0/ra不应大于70。

注：

当柱的长细比l0/ra不大于时，可取ηa＝。

有地震作用组合的异形柱，其节点上、下柱端的截面内力设计值应按下列规定采用：

1节点上、下柱端弯矩设计值：

1）二级抗震等级

∑Mc＝∑Mb三级抗震等级

∑Mc＝∑Mb四级抗震等级，柱端弯矩设计值取地震作用组合下的弯矩设计值。

式中∑Mb——节点左、右梁端，按顺时针和逆时针方向计算的两端有地震作用组合的弯

矩设计值之和的较大值；

∑Mc——有地震作用组合的节点上、下柱端弯矩设计值之和；柱端弯矩设计值的确

定，在—般情况下，可按上、下柱端弹性分析所得的有地震作用组合的弯矩比进行分配。

当反弯点不在柱的层高范围内时，二、三级抗震等级的异形柱端弯矩设计值应按有地震作用组合的弯矩设计值分别乘以系数、确定；框架顶层柱及轴压比小于的柱，柱端弯矩设计值可取地震作用组合下的弯矩设计值。

2节点上、下柱端的轴向力设计值，应取地震作用组合下各自的轴向力设计值。

有地震作用组合的框架结构底层柱下端截面的弯矩设计值，对二、三级抗震等级应按有地震作用组合的弯矩设计值分别乘以系数和确定。

二、三级抗震等级框架的角柱，其弯矩设计值应按本规程第和条调整后的弯矩设计值乘以不小于的增大系数。

有地震作用组合的异形柱，正截面承载力抗震调整系数γRE应按下列规定采用：

——轴压比小于的偏心受压柱应取；

——轴压比不小于的偏心受压柱应取；

——偏心受拉柱应取。

异形柱斜截面受剪承载力计算

异形柱的受剪截面应符合下列条件：

1无地震作用组合

Vc≤2有地震作用组合·

剪跨比大于2的柱：

Vc≤/γRE剪跨比不大于2的柱：

Vc≤/γRE式中Vc——斜截面组合的剪力设计值；

γRE－－受剪承载力抗震调整系数，取；

bc——验算方向的柱肢截面厚度；

hc0－－验算方向的柱肢截面有效高度。

异形柱的斜截面受剪承载力应符合下列规定：

1当柱承受压力时

1）无地震作用组合

2）有地震作用组合

2当柱出现拉力时

1）无地震作用组合

2）有地震作用组合

式中λ－—剪跨比。

无地震作用组合时，取柱上、下端组合的弯矩设计值Mc的较大

值与相应的剪力设计值Vc和柱肢截面有效高度hc0的比值；有地震作用组合时，取柱上、下端未经按本规程第条～第条调整的组合的弯矩设计值Mc的较大值与相应的剪力设计值Vc和柱肢截面有效高度hc0的比值，即λ＝Mc／（Vchc0）；当柱的反弯点在层高范围内时，均可取λ＝Hn／2hc0；当λ＜时，取λ＝；当λ＞3时，取λ＝3；此处，Hn为柱净高；

N——无地震作用组合时，为与荷载效应组合的剪力设计值Vc相应的轴向压力

或拉力设计值；有地震作用组合时，为有地震作用组合的轴向压力或拉力设计值，当轴向压力设计值N＞时，取N＝；此处，A为柱的全截面面积；

AsV——验算方向的柱肢截面厚度bc范围内同一截面箍筋各肢总截面面积；Asv＝

nAsv1，此处，n为bc范围内同一截面内箍筋的肢数，Asv1为单肢箍筋的截面面积；

S——沿柱高度方向的箍筋间距。

当公式右边的计算值和公式右边括号内的计算值小于fyv（Asv/S）hc0时，应取等于fyv（Asv／S）hc0，且fyv（Asv／S）hc0值不应小于。

有地震作用组合的异形柱斜截面剪力设计值Vc应按下列公式计算：

1二级抗震等级

Vc＝（Mct＋Mcb）/Hn2三级抗震等级

Vc＝（Mct＋Mcb）/Hn3四级抗震等级取有地震作用组合的剪力设计值。

式中Mct、Mcb——有地震作用组合、且经调整后的柱上、下端弯矩设计值；

Hn——柱的净高。

在公式和公式中，Mct、Mcb之和应分别按顺时针初逆时针方向计算，并取其较大值。

Mct、Mcb的取值应符合本规程第条～第条的规定。

二、三级抗震等级的角柱，有地震作用组合的剪力设计值应按本规程第条经调整后的剪力设计值乘以不小于的增大系数。

异形柱框架梁柱节点核心区受剪承载力计算

异形柱框架应进行梁柱节点核心区受剪承载力计算。

节点核心区受剪的水平截面应符合下列条件：

1无地震作用组合

Vj≤ζfζhfcbjhj2有地震作用组合

Vj≤ζNζfζhfcbjhj）/γRE式中Vj——节点核心区组合的剪力设计值；

γRE——承载力抗震调整系数，取；

bj、hj－—节点核心区的截面有效验算厚度和截面高度，当梁截面宽度与柱肢截

面厚度相同，或梁截面宽度每侧凸出柱边小于50mm时，可取bj＝bc，hj＝hc，此处，bc、hc分别为验算方向的柱肢截面厚度和高度（图；

ζN——轴压比影响系数，应按表采用；

ζf——翼缘影响系数，应按本规程第条的规定采用；

ζh——截面高度影响系数，应按表采用。

图框架节点和梁柱截面

表轴压比影响系数ζN

轴压比≤

ζN

注：

轴压比N／（fcA）指与节点剪力设计值对应的该节点上柱底部轴向压力设计值N与柱全截面面积A和混凝土轴心抗压强度设计值fc乘积的比值。

表截面高度影响系数ζh

hj≤6007008009001000

ζh1

节点核心区的受剪承载力应符合下列规定：

1无地震作用组合

2有地震作用组合

式中N——与组合的节点剪力设计值对应的该节点上柱底部轴向