框架柱范例(3篇)
框架柱范文
关键词：异形柱框架结构；矩形柱框架结构；SATWE；节点域
1、前言
随着人们对房屋平面与空间布置的要求越来越高，从而对建筑设计布局有了新的要求。普通框架结构的露梁露柱对建筑平面与空间的分隔己越来越不能被房屋使用者所接受，因为它直接影响到室内家具的布置及空间的使用。建筑师要求结构工程师配合解决这个问题，因而在框架结构中以异形截面柱代替矩形柱。
在此，笔者拟与广大设计人员共同探讨一下混凝土异形柱框架结构的设计与应用。
2、异形柱结构的设计
2.1异形柱及异形柱结构的定义
2.1.1《混凝土异形柱结构技术规程》（JGJ149-2006）对异形柱的定义是：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（柱肢截面高度与厚度的比值）不大于4的柱。L形截面柱多用于墙的转角部位，T形和十字形截面柱多用于纵横墙交接处。
2.1.2所谓异形柱框架结构即是由异形（T型、L型、十字型）柱组成框架，由轻质填充墙所形成的结构。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，也可部分采用一般框架柱。建设部在1996年的文件中，对其特点做了如下阐述：
1）由T形边柱、十字形中柱、L形角柱组成的框架：
2）填充墙与柱壁同厚，室内不出现柱楞：
3）因墙体减薄与砖混结构相比，可增加使用面积8％～10％；
4）填充墙的墙体材料可根据当地保温隔热要求，因地制宜，就地取材。
2.2异形柱框架结构与矩形柱框架结构在设计中的差异
1)对于相同烈度和结构类型的两种体系而言，异形柱结构适用的房屋最大高度有较大幅度的降低。
2)对于相同结构类型的两种体系而言，异形柱结构弹性层间位移角限值、弹塑性层间位移角限值更加严格一些，异形柱的轴压比限值也有不同幅度的降低；抗震设计时，扭转不规则的异形柱结构，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1.45；而矩形柱框架结构的该比值为1.50；
2.3异形柱框架结构在SATWE中的设计与应用
能够有效地分析带有混凝土异形柱的结构并进行截面配筋设计，这是SATWE软件的特点之一。在梁的刚度、荷载、及截面配筋计算时，充分考虑了异形柱框架结构的特殊性。由于混凝土异形柱的柱肢较长，梁、柱在节点处的重叠部分较大，合理的力学模型简化应将重叠部分作为刚域，自重计算时不应重复计算重叠部分的混凝土重量，SATWE软件中对梁考虑了这样的力学模型简化：
（1）梁的计算按扣除刚域后的梁长计算：
（2）梁上的外荷载按梁两端节点间长度计算；
（3）截面设计按扣除刚域后的梁长计算；
（4）梁端刚域的计算原则如下：
记梁两端与柱的重叠部分长分别为Di和Dj，梁长为L（即两端节点问的距离），梁高为H，则梁两端的刚域的长度分别为Dbi＝Ma×（0，DiH/4）
Dbj＝Ma×（0，Dj―H/4）
扣除刚域后的梁长为：LO＝L－（Dbi＋Dbj）
2.4异形柱结构构造的设计心得
1）《异规》第6.1.3条规定，异形柱结构框架梁截面高度抗震设计时不应小于400mm.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。为保证其粘结应力不致过大，避免上述现象出现，规定梁的高度、即节点高度不能太小。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，故务必遵守此条规定。
2）《异规》第6.1.3条规定，异形柱截面的肢厚不应小于200mm，肢高不应小于500mm.这是因为肢厚较小时，会造成梁柱节点核心区的钢筋设置困难及钢筋与混凝土的粘结锚固强度不足，故限制肢厚不应小于200mm，以保证结构的安全及施工的方便。而限制肢高一方面为了满足伸入柱内的梁纵向钢筋锚固长度，另一方面是考虑柱双向正截面承载力要求和双向受剪性能的要求。
3）《异规》第6.3.5.1条规定，抗震设计时，对二、三级抗震等级，贯穿中柱的梁纵向钢筋直径不宜大于该方向柱肢截面高度hc的1/30，当混凝土的强度等级为C40及以上时可取1/25，且纵向钢筋直径不应大干25mm.矩形柱框架的框架梁纵向钢筋伸入节点后，其相对保护层一般能满足，而异形柱的c/d大部分仅为2.0左右，根据变形钢筋粘结锚固强度公式分析对比可知，后者的粘结能力约为前者的0.7.为此，规定抗震设计时，梁纵向钢筋直径不宜大于该方向柱截面高度的1/30.由于粘结锚固强度随混凝土强度的提高而提高，当采用混凝土强度等级在C40以上时，可放宽到1/25。
4）《异规》第6.3.5.4条及表6.3.5给出了异形柱结构框架梁梁端纵向受拉钢筋最大配筋百分率。这比《抗规》第6.3.3条规定的梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5％要严格。这是因为，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的条件来确定梁纵向受拉钢筋最大配筋率。以C30混凝土，HRB335钢应的混凝土强度等级和钢筋级别得出的。
5）异形柱全部纵向受力钢筋的配筋率，抗震设计时不应大于3％。这是因为异形柱肢厚有限，柱中纵向受力钢筋的粘结强度较差，故将纵向受力钢筋的总配筋率由对矩形柱不大于5％降为不应大于3％，以减少粘结破坏和节点处钢筋设置的困难。
3、工程算例
3.1工程概况某多层异形柱框架结构，共6层。地震烈度为7度（设计基本地震加速度为0.15g），框架抗震等级为三级。
3.2设计心得
3.2.1在设计该结构时，最初将混凝土强度等级定为C30，但是计算得到的异形柱轴压比超过规范规定限制，同时梁端纵向受拉钢筋最大配筋百分率超过《异规》表6.3.5的要求。虽然对楼板而言，采用C30混凝土是可以的，但考虑到梁板柱的施工问题，同时为满足异形柱轴压比以及梁端纵向受拉钢筋最大配筋百分率的要求，最终将梁板柱的混凝土强度等级全部改为C35。不过考虑到混凝土强度等级较高时楼板易开裂的问题，在楼板设计中采取必要的抗裂措施。
3.2.2此工程中用到了Z形、W形柱，这里介绍一下这两种柱的处理方法。
（1）Z形柱，是由两个L形柱组成的。在PMCAD输入时按两个L形柱来输入并进行内力及配筋计算。因为Z形柱受力较大时易在中间肢劈开，劈开后（极限状态）其受力接近于两个L形柱，按两个L形柱处理较为合理。此时两个L形柱间的梁会困刚度太大而超筋，因为实际上无此梁，只是有限元计算时两柱问有联系必须有此梁，故不必管。
（2）W形柱，计算及配筋时是按T形柱考虑的。只是由于建筑布置的要求，此处垂直搭接至T形翼缘上的梁的梁端钢筋锚固长度，由于翼缘厚度只有200mm，不能满足要求。故在此处增加一部分混凝土，该部分按构造配筋，就是为了解决梁端钢筋锚固长度的问题。
框架柱范文
关键词：钢结构，异型框架柱，高层住宅
结构设计的基本任务是在结构的可靠度和经济之间选择一种合理的平衡，力求以最低的代价，使建造的结构在规定的条件和使用期内，能够满足预定的安全性，适用性和耐久性等功能要求，这就要求设计人员在安全和经济综合考虑，合理的结构体系之关重要，目前的主要的是混凝土结构和钢结构，由于混凝土结构很多缺点，和科技的进步和环保意识的提高，钢结构得到了很大的发展。
钢结构作为建筑体系的优势在于，钢结构有利于工业化和产业化的生产，钢结构是绿色建筑，节能建筑，钢结构提高了空间的利用率，钢结构建筑的重量轻，体量小，而且本身有良好的延性，因此钢结构的抗震性能非常好，钢结构的施工周期短，提高了资金投资的效益和施工现场文明。
所谓异型柱框架体系是指全部或部分采用L字型，+字型，Z字型及一字型等非矩形截面柱与矩形或T型截面组成的梁柱结构体系。
1异型框架的结构应用
1．1异型柱的框架主要优点
1）柱的平面布置很灵活，异型柱结构的围护墙都是非承重的轻质隔墙，受建筑的限制较少，可以满足业主对大开间建筑的需求。
2）异型柱框架与矩形框架相比，抗震性能有明显的提高，质量减轻是其抗震提高的主要原因，此外，抗侧刚度对抗震性能的提高也有一定的影响。
3）钢结构异型柱框架避免了混凝土的阴角和阳角部位存在应力集中现象和地震时的破坏严重。
1．2异型柱的框架的结构布置
随着生活水平的提高，人们对住房的要求越来越高，由于异型柱框架具有室内无柱楞，不妨碍家具的摆设，可增加使用面积4%—8%，可选择填充墙的墙体材料等优点。
1．3异型柱的构造措施
异型柱框架的构造应满足现行国家结构设计，施工规范的基本要求。考虑到异型柱的特点，应采取下面的构造措施，在结构体系上，应从严把握概念设计的原则要求，力求结构平面规整，结构刚度均匀，构件传力直接,明确，最好不做错层结构，柱的轴压比应满足一定的要求，并应当适当修改。
异型柱框架的构造，T型柱的可以采用一个工字钢和T型钢焊接成，根据具体的墙体的厚度，采用适当的填充材料，使柱体和墙体形成有机的整体，在美观的同时不会出现应力的集中的现象。，
2异形柱的计算方法
2．1刚度等效原则
对于多高曾框架来说，对结构内力分析影响最大的是柱子的形心主轴惯性矩，而截面面积和抗扭矩影响很小，因此只要保证异形柱形心主轴惯性矩正确进入电算程序中局部坐标系下的单元刚度矩阵，就能较准确的计算出异形柱框架的内力和变形，为了使现有的高层钢结构分析软件在计算异形柱框架能够反应这一要求，应该按照等效刚度的原则。
2．2采用中国建科院刚结构软件STS和SATWE-8程序直接对异形柱进行计算。
3各种异形柱的比较
由于应用的结构具体的位置不同，各种异形柱的所受外力有很大的区别，各异形柱的承受的极限形式又不相同，对于比较各异形柱的经济性相对比较困难，在实际应用中只有根据工程的特点来具体选择，本文只简单比较各异形柱的力学性能，应离集中部位对不同作用方向的不同柱有很大的不同，L形的柱截面的绝对最大剪应力的位置稍微偏离截面突变处，对于T形柱截面，当外力作用在对称方向时，最大剪应力的位置稍微偏离截面突变处，而外力作用在非对称方向时，最大的剪应力仍在截面突变处，+字柱面的最大剪应力总在截面突变处。
4异形柱设计的存在问题
异形钢柱是在一般是在工字形截面上增加一个T形截面，相应增加了弱轴方向的截面特性，特别是将钢梁与钢柱弱轴的刚性连接节点转化为与柱翼缘连接，优于常见设计中工字钢柱在弱轴方向设外伸连接板的刚性连接，加强了工字钢柱的弱轴稳定，对结构安全有有利影响，但是在异形柱在结构分析中还存在问题，要解决的问题有：1）弱轴上增加T型构件后，截面特性的确定，2）异型钢柱局部稳定性计算，3）梁柱节点与钢柱形心轴偏离时整体受力分析（普通杆系计算软件你能解决），理想的计算模型应该采用有限元整体建模进行内力分析，可以解决上述的问题，但是建模的工作量太大。论文参考网。
异形柱的设计中面临的另一问题，就是异形柱框架在地震作用下破坏严重，异形柱框架在设计中存在很多的问题：1）异形柱框架结构不对称时，扭转对其受力的影响2）异形柱框架结构在地震作用下的弹塑性分析3）异形柱框架结构在截面设计方面的软件的开发。异形柱在地震的破坏的主要原因可归纳为：1）异形柱框架结构的设计方法不完善，2）异形截面柱的强度有别别于普通的规则柱，3）异形截面柱的破坏形态不同于规则的钢结构柱。论文参考网。
5．异形柱框架的发展
我国自1949年后，钢结构就在大跨重型工业厂房，大型公共建筑和高耸结构中就得到了应用，尤其在近20年来，钢结构更加应用于土木工程中，随着我国科研和设计人员的不断探索和研究，出现了新的结构类型，异形框架柱就是其中的一种。在科技的进步和人民生活水平的提高，钢结构被应用于高层住宅中，得到了较好的效果。由于钢结构本身的一些特点，将会越来越多的运用到高层住宅中去，由于住宅的特殊要求和审美观念的要求，我们相信异形框架柱将在高层钢结构住宅中担当重要的结构体系，异形柱也将的到更高的认识和研究。为了更好的应用该结构体系，我们认为应该做到以下几点：1）通过回访，及时总结已建成的运用该结构体系的住宅经验2）加快相关技术标准，规范，规程的制定和修改，使与钢结构异形柱有关的所有部门和人员工作起来有据可依，3）重视有关钢结构住宅的技术人员的教育和培训，提高专业队伍的素质。论文参考网。
6．结束语
钢结构住宅是今后发展的一个方向，随着科技的进步，审美观念改变必然使的钢结构住宅建筑不断的去扩展自身的表达语汇而寻求发展。我们提倡的是抛弃风格，从结构的理性主义出发，从现代和传统的建筑结构中吸取精华，创造出技术和艺术有机融合的钢结构住宅的精品建筑。我们要分清楚，钢结构异形柱框架是建筑中承重体系和服务部分，它不是建筑使用中的主要部分，钢结构住宅的设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则，然后才是发挥钢结构的优势。
【参考文献】
[1]陈志勇.异型柱框架结构在高层建筑中的应用和计算.广东水利水电.2004.10
[2]夏志斌.钢结构设计原理.北京：中国建筑工业出版社.1994
[3]陈云霞，刘超等T型，L型截面承载力试验及设计方法研究。建筑结构学报22（5），2001：37
[4]曹万林，刘玉彬等.异型柱框架模型抗震性能试验研究.工程力学.1997:308-312
框架柱范文篇3
【关键词】梁柱节点；混凝土；框架
引言
随着超高层建筑在现代建筑中越来越多的出现，建筑内部平面布置和竖向形体也越来越复杂，因而给设计和施工提出了更高的要求，由于钢筋混凝土框架结构可形成较大的内部空间及灵活的内部平面布置，且会很大程度上减轻建筑自重，因此其被广泛应用，在框架结构中钢筋混凝土框架柱对建筑质量起着举足轻重的作用，因而在施工中严格控制其施工质量方可更大程度上实现建筑的经济效益和社会效益。
1.超高钢筋混凝土框架柱施工工艺
框架柱定位。待地下室顶板混凝土施工完毕后应结合轴线控制线对每根框架柱的边线和距离柱子200mm的模板控制线进行定位，并检查主体主筋位置偏差情况，对超出允许误差的应进行调整；
柱脚定位筋。在每根柱脚定位墨线内侧用钻头钻孔，其深度在50mm左右，柱子每侧钻孔两个，之后在其内插入100mm长的定位圆钢筋；
柱模安装固定。安装前应先对其进行组片，并按照设计要求留设清扫口，检查模板的对角线、平整度及外形尺寸，检验合格后方可吊装第一片模板，吊装完成后对其临时支撑并同柱主筋临时绑扎固定；之后依次吊装后面模板，模板吊装完毕后应安装上下两个柱箍并对其临时固定，之后逐步安装剩余柱箍，并在柱模角部位安装通长角钢，并将其固定在模板上；并校正柱模板的轴线位移、垂直偏差、截面以及对角线等，最后应清理柱模内侧，封闭清理口，并用木塞将柱角角钢塞紧钉牢；柱模加固校正后应沿柱脚模外侧设置条形层板并与楼地面钉牢以对模板定位并防止漏浆；
混凝土浇筑。浇筑前应先将模板内杂物及钢筋上油污清除干净，并检查钢筋的保护层垫块是否齐备并符合要求；若采用木模板则应对其浇水湿润，并最后将扫除口封闭；超高层柱体钢筋一般采用商品混凝土以利于浇筑和振捣施工，浇筑时多采用塔吊配合吊斗浇筑，浇筑前应先在底部填5-10cm厚与混凝土配合比相同的减石子砂浆，框架柱浇筑应采用分层浇筑，分层厚度应经计算确定，并通过计算每层混凝土用量采用专制料斗称量以确保其分层准确，浇筑期间用标尺杆计量混凝土的浇筑高度；浇筑时混凝土下落高度不应超过2m，超过该高度则应采用串筒或溜管；浇筑后的混凝土振捣应采用插入式振捣棒，并遵循快插慢拔的原则进行，并应保持插点均匀排列、逐点移动、顺序进行，严控遗漏现象，并应做到振捣均匀，振捣上层时应插入下层不少于5-10cm以保证两层混凝土结合牢固；混凝土浇筑应连续进行，若必须间歇则应结合水泥类别、气温及混凝土的凝结条件尽量缩短间隔时间，并应保证在前层混凝土初凝前浇筑次层混凝土；浇筑完毕后应及时将伸出的搭接钢筋整理到位[1]。
柱头处理。柱体混凝土浇筑完毕后应设专人将撒落在梁板模板上的混凝土清理干净，并用木抹子将柱头搓平，之后用竹片将混凝土表面画为鱼鳞状纹路以利于新旧混凝土良好结合；浇筑后的混凝土在12h内应进行浇水养护，其养护时间不应少于7d。
2.质量控制要点
2.1柱模加固应对柱模支撑及加固体系进行专项检查以防止施工中出现胀模、错位、结构断面尺寸超差以及位置偏离等现象；
2.2柱脚处理为防止混凝土浇筑时柱脚漏浆，在浇筑柱体混凝土时应设专人对柱脚进行收平，并可通过在框架柱脚模外侧钉条形层板以防止因柱脚缝隙过大而漏浆；
2.3柱接头处理为保证上下层柱体混凝土结合良好可在浇筑后的柱子上口外侧贴泡沫双面胶，并将上层柱外侧柱模与下层柱混凝土搭接长度在150-200mm范围内，并通过该措施可有效防止柱脚漏浆并可控制上下层柱接头无错槎；
2.4柱混凝土浇筑应控制混凝土塌落度，避免混凝土坍落度过大而导致离析，并使混凝土表面出现干缩裂缝和漏浆现象，坍落度过小出现堵泵而影响混凝土连续浇筑，并增大其振捣难度，因此应设专人每小时进行一次坍落度测试，一般控制在120mm±30mm范围内；混凝土浇筑时应严格按照柱混凝土同梁板混凝土分开浇筑的原则进行[2]。
3.存在问题及解决措施
3.1梁柱节点箍筋施工高层框架结构梁柱节点部位具有构造复杂、钢筋分布密集等特点，导致钢筋施工难度较大，尤其是中间柱子钢筋纵横交错钢筋绑扎不便，而采用整体沉梁则节点下部钢筋无法绑扎，导致在节点部位不放或少放箍筋，因此大多人员采用两个开口箍筋拼合，该种做法不符合箍筋封闭和箍筋末端弯钩的构造要求，而要保证其符合规范则应将模板拆除，对于该类现象可将梁板模板整体安装完毕后方安装梁板钢筋并整体沉梁，该种工艺可减少施工中的交叉作业，但为了避免箍筋少放或不放现象可在下料时在每个节点增加若干纵向钢筋，并将柱节点区箍筋现场焊接于纵向短筋上以形成整体骨架，后将其套入柱纵筋并搁置于楼板模板上，穿梁钢筋并绑扎，同时为防止纵向短筋位置与柱纵筋冲突可使附加纵向短筋偏离箍筋角部一定距离，即可保证箍筋数量与间距[3]。
3.2保护层厚度钢筋保护层是为了满足构件的耐久性并对钢筋起到有效锚固的作用，厚度过小则不能满足要求，过大则易导致表面开裂，但施工中往往由于箍筋直径较大、间距较小导致内外箍筋很难完全重叠，只能部分外突部分内凹，最终外突箍筋导致模板无法安装，为避免该现象在梁体箍筋下料时因框架梁面筋需从另一向框架梁面筋底部通过，若该向梁端箍筋按照原尺寸下料则面筋无法直接绑扎到箍筋上，则会影响梁骨架受力，因此应在下料时可将高度减小20-30mm以减少该类现象发生。
3.3烂根和夹渣框架柱一旦出现烂根和夹渣现象则或导致漏浆甚至漏筋及孔洞现象，导致该现象的原因是在安装柱模时没有预先在楼板上做找平层或加标准框浇出底面，或未留设清扫口，或浇筑混凝土落差超过3m导致离析现象等，为避免该现象应在框架柱接头部位在上次浇筑后加相同规格的方框，并浇平框面，在浇筑上部混凝土时应从支横模板面开始，并在浇筑时在顶部洒一层水泥砂浆以保证框架柱自然密实。
3.4混凝土强度等级不同高层框架结构内未满足柱轴压比要求而将柱采用较高强度等级混凝土，并且随着建筑高度逐步增加柱同板间强度等级差距会越来越大，而在施工中多采用商品混凝土泵送工艺，且施工时一般将竖向构件同水平构件分批集中浇筑，如对梁柱节点进行单独浇筑则会导致混凝土供应量同浇筑时间不易控制而影响施工质量，且节点部位同梁板间的分隔存在一定难度。
4.结语
超高层框架结构钢筋混凝土框架柱的施工质量决定着整个建筑的施工质量，施工中应保证其轴线位置准确，混凝土浇筑密实、平整，方可保证框架柱施工质量，最终实现建筑的经济价值和社会价值。
参考文献
[1]李继业.宋学东主编.建筑工程质量问题与防治[M].北京:化学工业出版社,2005.
