异形柱结构培训幻灯片

中华人民共和国行业标准中华人民共和国行业标准混凝土异形柱结构技术规程混凝土异形柱结构技术规程Technical specification for concrete structures with specially shaped columns JGJ 1492006J 5142006 建设部建设部20062006年年3 3月月1 1日批准日批准20062006年年8 8月月1 1日实施日实施第一章第一章 规程编制工作规程编制工作 一、任务的来源一、任务的来源 二、二、规程规程编制组的组成编制组的组成 一、关于异形柱结构发展的依据一、关于异形柱结构发展的依据 国家建设部近几年来发布了一系列有关指导性的文件，其中有关异形柱住宅结构国家建设部近几年来发布了一系列有关指导性的文件，其中有关异形柱住宅结构体系的研究和发展方面内容的文件，列举如下：体系的研究和发展方面内容的文件，列举如下：建设部（建设部（1995年）在年）在2000年小康型城乡住宅科技产业工程一项目实施方案年小康型城乡住宅科技产业工程一项目实施方案文件关于文件关于“住宅结构体系成套技术研究住宅结构体系成套技术研究”专题中，列出了异形柱框架、大开间住宅等专题中，列出了异形柱框架、大开间住宅等结构体系，并在框轻、轻板大开间灵活住宅体系的关键技术中提出了结构体系，并在框轻、轻板大开间灵活住宅体系的关键技术中提出了“T”、“L”、“十十”形截面柱框架形截面柱框架。建设部（建设部（1996年）在年）在住宅产业现代化试点技术发展要点住宅产业现代化试点技术发展要点（试点）文件关于（试点）文件关于“住宅结构体系住宅结构体系“专题中，提出了发展由专题中，提出了发展由T形形边柱边柱、十形、十形中柱中柱、L形形角柱组成的异形柱角柱组成的异形柱框架结构体系。框架结构体系。建设部（建设部（1998年）在年）在关于建筑业进一步推广应用关于建筑业进一步推广应用10项新技术的通知项新技术的通知的：的：“建建筑节能和新型墙体应用技术筑节能和新型墙体应用技术”专题中，提出发展框架轻墙建筑体系，积极采用专题中，提出发展框架轻墙建筑体系，积极采用异形柱异形柱框架结构框架结构，开发轻质保温隔热墙体材料和框架轻墙多层建筑工艺体系，开发轻质保温隔热墙体材料和框架轻墙多层建筑工艺体系”。建设部在建设部在一九九九年科技成果重点推广项目一九九九年科技成果重点推广项目中列出了中列出了“大开间住宅钢大开间住宅钢筋混凝土筋混凝土异形柱框轻结构异形柱框轻结构技术技术”（编号（编号99010），完成单位：天津大学建筑工程），完成单位：天津大学建筑工程学院土木工程系，天津市新型建材建筑设计研究院。学院土木工程系，天津市新型建材建筑设计研究院。国务院办公厅（国务院办公厅（1999年）年）72号文件号文件关于推进住宅产业现代化提高住宅质关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知量若干意见的通知第二节第二节“加强基础技术和关键技术的研究，建立住宅技术保加强基础技术和关键技术的研究，建立住宅技术保障体系障体系“之三之三”加强新型结构技术的开发研究加强新型结构技术的开发研究”专题中，异形柱框轻结构体系被专题中，异形柱框轻结构体系被列为当前我国住宅建设中五种主要结构体系之一，并要求进一步完善和提高。列为当前我国住宅建设中五种主要结构体系之一，并要求进一步完善和提高。国家发展计划国家发展计划委员会、科学技术委员会、科学技术部（部（1999年）联合年）联合印发印发当前优先发当前优先发展的高技术产业化展的高技术产业化重点领域指南重点领域指南第第125项项“新型建筑体新型建筑体系系”近期产业化的近期产业化的重点中，重点中，隐型框架隐型框架轻型节能建筑体系轻型节能建筑体系被列为当前需优先被列为当前需优先开发和应用的新型开发和应用的新型建筑体系之一。建筑体系之一。上述一系列文件上述一系列文件是异形柱结构体系是异形柱结构体系发展的重要依据。发展的重要依据。二、二、规程规程编制基于相当规模的工程应用、设计施工实践经验及地方规程编制经验编制基于相当规模的工程应用、设计施工实践经验及地方规程编制经验 混凝土异形柱结构在国内各地建成总量，目前难以全面掌握准确统计数字，据保守混凝土异形柱结构在国内各地建成总量，目前难以全面掌握准确统计数字，据保守粗估已超过粗估已超过2000万万m2。在一批国家级住宅示范工程中建有采用异形柱结构的住宅。例。在一批国家级住宅示范工程中建有采用异形柱结构的住宅。例如在天津市，如在天津市，1999年建成并鉴定通过的建设部康居示范小区年建成并鉴定通过的建设部康居示范小区华苑碧华里异形柱结构华苑碧华里异形柱结构多层住宅等一批工程。多层住宅等一批工程。混凝土异形柱结构体系原来主要用于住宅建筑，近年来逐渐扩展到用于平面及竖向混凝土异形柱结构体系原来主要用于住宅建筑，近年来逐渐扩展到用于平面及竖向较为规则的宿舍建筑，工程实践表明效果良好，异形柱结构体系也可用于类似较为规则较为规则的宿舍建筑，工程实践表明效果良好，异形柱结构体系也可用于类似较为规则的一般民用建筑。的一般民用建筑。各省市陆续编制、实施了异形柱结构的设计、施工暂行规定或地方标准：各省市陆续编制、实施了异形柱结构的设计、施工暂行规定或地方标准：1.天津市框架轻型住宅设计与施工的若干技术规定天津市框架轻型住宅设计与施工的若干技术规定JG4-90；2.广东省标准：广东省标准：钢筋混凝土异形柱设计规程钢筋混凝土异形柱设计规程DBJ/T15-15-95；3.天津市标准天津市标准大开间住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术规程大开间住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术规程DB29-16-98；4.甘肃省标准设计甘肃省标准设计钢筋混凝土异形柱结构框架构造图集钢筋混凝土异形柱结构框架构造图集DBJ/T25-77-99；5.安徽省标准安徽省标准异形柱框架轻质墙（抗震）设计规程异形柱框架轻质墙（抗震）设计规程DB34/222-2001；6.江苏省标准：江苏省标准：钢筋混凝土异形柱框架结构技术规程钢筋混凝土异形柱框架结构技术规程GB32/512-2002；7.江西省标准：江西省标准：钢筋混凝土异形柱结构技术规程钢筋混凝土异形柱结构技术规程DB36/T386-2002；8.上海市标准：上海市标准：钢筋混凝土异形柱结构技术规程钢筋混凝土异形柱结构技术规程DG/TJ08-009-2002；9.河北省标准：河北省标准：钢筋混凝土异形柱框轻住宅技术规程钢筋混凝土异形柱框轻住宅技术规程GB13（J）36-2002；10.天津市标准：天津市标准：钢筋混凝土异形柱结构技术规程钢筋混凝土异形柱结构技术规程DB29-16-2003（系（系98年天津年天津市标准按国家新规范的修订版）。市标准按国家新规范的修订版）。上列这些地方标准的实施，均为本上列这些地方标准的实施，均为本规程规程的编制提供了重要的基础。的编制提供了重要的基础。三、三、规程规程编制基于系统扎实的科研成果基础编制基于系统扎实的科研成果基础 本本规程规程的编制主要基于下列科研成果：的编制主要基于下列科研成果：异形柱结构体系是一种新型的结构体系，加上异形柱的特性较普通矩形柱更为复异形柱结构体系是一种新型的结构体系，加上异形柱的特性较普通矩形柱更为复杂，又缺乏结构震害资料，所以必须在异形柱结构的基础性科学研究方面多做工作。杂，又缺乏结构震害资料，所以必须在异形柱结构的基础性科学研究方面多做工作。从上个世纪从上个世纪70年代后期迄今，异形柱结构已经成为建筑结构领域科学研究受关注的热年代后期迄今，异形柱结构已经成为建筑结构领域科学研究受关注的热门课题之一，积累了一批异形柱结构丰富的科研成果，为门课题之一，积累了一批异形柱结构丰富的科研成果，为规程规程的编制提供了重要的编制提供了重要的科研成果基础。的科研成果基础。1.异形柱截面设计（包括正截面、斜截面及梁柱节点）异形柱截面设计（包括正截面、斜截面及梁柱节点）的条文内容编制，主要是的条文内容编制，主要是基于十余年来天津大学对基于十余年来天津大学对75个异形柱截面（个异形柱截面（T形、形、L形及十形）柱的试验研究及理论研形及十形）柱的试验研究及理论研究成果，其中正截面究成果，其中正截面32个试件，斜截面个试件，斜截面27个试件，梁柱节点个试件，梁柱节点16个试件，是个试件，是规程规程编编制的基本依据。该批科研成果曾获得天津市建委一九九八年度科技进步一等奖、建设制的基本依据。该批科研成果曾获得天津市建委一九九八年度科技进步一等奖、建设部一九九九年科技成果重点推广项目、建设部科技进步二等奖、论文部一九九九年科技成果重点推广项目、建设部科技进步二等奖、论文“等肢等肢L形截面双形截面双向偏心受压柱的设计方法向偏心受压柱的设计方法”获美国考尔比科学文化中心奖状。获美国考尔比科学文化中心奖状。2.为使为使异形柱轴压比限值异形柱轴压比限值的表达形式与国家现行标准相关规定的表达形式协调一的表达形式与国家现行标准相关规定的表达形式协调一致，及改进异形柱加密区箍筋配置的条文规定，在致，及改进异形柱加密区箍筋配置的条文规定，在规程规程编制阶段，天津大学又在编制阶段，天津大学又在天津市规程原有研究成果基础上系统地进行了天津市规程原有研究成果基础上系统地进行了12960根根T形、形、L形及十形截面柱在不同形及十形截面柱在不同弯矩作用方向角、不同轴压比条件下截面曲率延性比的电算分析，由此得到与国家现弯矩作用方向角、不同轴压比条件下截面曲率延性比的电算分析，由此得到与国家现行标准相关规定表达形式一致的异形柱轴压比限值，行标准相关规定表达形式一致的异形柱轴压比限值，反映了最不利弯矩作用方向角域反映了最不利弯矩作用方向角域条件条件下对应各抗震等级的下对应各抗震等级的最大轴压比最大轴压比限值。限值。3.为制定为制定异形柱斜截面受剪承载力计算异形柱斜截面受剪承载力计算的有关条文，在的有关条文，在规程规程编制阶段，天津编制阶段，天津大学在原有成果基础上，又对国内总计为大学在原有成果基础上，又对国内总计为63个试件的试验结果进行了统计分析，验证个试件的试验结果进行了统计分析，验证了所提计算方法有较大的安全储备，由此得到与国家现行标准形式一致的斜截面受剪了所提计算方法有较大的安全储备，由此得到与国家现行标准形式一致的斜截面受剪承载力公式。承载力公式。4.关于关于梁柱节点核心区受剪承载力计算与构造梁柱节点核心区受剪承载力计算与构造的条文编制，原有成果依据主要为框的条文编制，原有成果依据主要为框架底层节点的研究成果。为进一步补充顶层端节点和中间节点的数据，在本架底层节点的研究成果。为进一步补充顶层端节点和中间节点的数据，在本规程规程编编制阶段，天津大学、南昌大学又完成了制阶段，天津大学、南昌大学又完成了16个梁柱节点试件的试验研究。个梁柱节点试件的试验研究。5.关于关于异形柱结构适用的房屋最大高度异形柱结构适用的房屋最大高度的有关条文，系基于天津大学根据国家现行的有关条文，系基于天津大学根据国家现行相关标准及本相关标准及本规程规程的规定，对的规定，对150多例异形柱结构典型工程的弹性及弹塑性分析结多例异形柱结构典型工程的弹性及弹塑性分析结果，针对多种不同情况和条件（平面布置、柱网尺寸、结构自重、抗震设防烈度及场地果，针对多种不同情况和条件（平面布置、柱网尺寸、结构自重、抗震设防烈度及场地类别），考虑现有异形柱结构抗震试验研究成果，及设计、施工的工程实践经验综合归类别），考虑现有异形柱结构抗震试验研究成果，及设计、施工的工程实践经验综合归纳得到的，并通过纳得到的，并通过规程规程试设计的考核。试设计的考核。6.关于关于异形柱结构地震作用计算原则异形柱结构地震作用计算原则的有关条文，为反映异形柱内力、变形特性随的有关条文，为反映异形柱内力、变形特性随地震作用方向变化呈现显著差异的特性，编制组对一批异形柱结构典型工程进行了多方地震作用方向变化呈现显著差异的特性，编制组对一批异形柱结构典型工程进行了多方向地震作用的分析研究，根据系列计算结果，分析归纳出规律性的结论，由此确定：异向地震作用的分析研究，根据系列计算结果，分析归纳出规律性的结论，由此确定：异形柱结构除在形柱结构除在0、90 正交方向外尚须对正交方向外尚须对45 方向进行地震作用补充验算的条文规定。方向进行地震作用补充验算的条文规定。7.关于关于异形柱结构的抗震试验异形柱结构的抗震试验，由于异形柱结构是新型结构体系，目前尚没有实际，由于异形柱结构是新型结构体系，目前尚没有实际地震作用下结构的震害破坏资料，将异形柱结构的抗震试验研究做得充分一些，对地震作用下结构的震害破坏资料，将异形柱结构的抗震试验研究做得充分一些，对规规程程编制是有重要意义的。编制是有重要意义的。近几年来国内已进行过十余项异形柱结构的抗震试验（包括振动台试验及水平往复近几年来国内已进行过十余项异形柱结构的抗震试验（包括振动台试验及水平往复荷载试验），但它们主要限于荷载试验），但它们主要限于7度抗震设防条件，为研究考核度抗震设防条件，为研究考核8度抗震设防条件下异形柱度抗震设防条件下异形柱结构的抗震性能及震害破坏规律，在本结构的抗震性能及震害破坏规律，在本规程规程编制阶段，昆明理工大学、天津大学、编制阶段，昆明理工大学、天津大学、同济大学等又协作进行了一批针对同济大学等又协作进行了一批针对8度抗震设防条件的异形柱结构抗震试验：包括度抗震设防条件的异形柱结构抗震试验：包括6层框层框架结构模型振动台试验、架结构模型振动台试验、10层框架层框架剪力墙结构模型振动台试验，及异形柱结构模型的剪力墙结构模型振动台试验，及异形柱结构模型的水平往复荷载试验。这批试验研究成果与以往已有的一批抗震试验研究成果一起，对研水平往复荷载试验。这批试验研究成果与以往已有的一批抗震试验研究成果一起，对研究异形柱结构的抗震性能及震害破坏规律很有意义，成为究异形柱结构的抗震性能及震害破坏规律很有意义，成为规程规程编制的重要基础。编制的重要基础。8.底部抽柱带转换层异形柱结构的条文规定，主要基于东南大学的底部抽柱带转换层异形柱结构的条文规定，主要基于东南大学的9层底层底部抽柱带转换层异形柱结构模型的振动台试验、及系统计算分析的研究部抽柱带转换层异形柱结构模型的振动台试验、及系统计算分析的研究成果，成果，并考虑现有关于底部抽柱带转换层异形柱结构的实际工程设计施工经验编制的，有关并考虑现有关于底部抽柱带转换层异形柱结构的实际工程设计施工经验编制的，有关条文规定通过了条文规定通过了规程规程试设计的考核。试设计的考核。9.天津大学配合天津大学配合规程规程编制了异形柱正截面、斜截面受剪承载力及节点核心区编制了异形柱正截面、斜截面受剪承载力及节点核心区受剪承载力设计计算的专用软件受剪承载力设计计算的专用软件CRSC（Computation and Reinforcement of Structure with specially shaped columns），可与现行通用大型软件），可与现行通用大型软件TAT及及SATWE配套使用，使正截面承载力繁复的数值分析更为便捷，已在天津市及国内其配套使用，使正截面承载力繁复的数值分析更为便捷，已在天津市及国内其他地区工程设计中应用。他地区工程设计中应用。10.中国建筑标准设计院配合中国建筑标准设计院配合规程规程编制了异形柱结构标准设计图集。编制了异形柱结构标准设计图集。一、安全适用、技术先进、经济合理、确保质量一、安全适用、技术先进、经济合理、确保质量 二、二、规程规程编制突出异形柱结构的特点编制突出异形柱结构的特点 本本规程规程专门针对异形柱结构适用的最大高度、适用的最大高宽比、抗震等级、专门针对异形柱结构适用的最大高度、适用的最大高宽比、抗震等级、地震作用计算、结构分析模型、水平位移限值、正截面承载力计算、斜截面受剪承载地震作用计算、结构分析模型、水平位移限值、正截面承载力计算、斜截面受剪承载力计算、梁柱节点核心区受剪承载力计算及底部抽柱带转换层的异形柱结构等给出了力计算、梁柱节点核心区受剪承载力计算及底部抽柱带转换层的异形柱结构等给出了规程规程条文规定，体现了异形柱结构的特色。条文规定，体现了异形柱结构的特色。三、与国家现行标准配套使用，协调统一三、与国家现行标准配套使用，协调统一 四、贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、环境保护方面四、贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、环境保护方面 的政策的政策 一、试设计的原则和基本规定一、试设计的原则和基本规定 二、试设计分析和结论二、试设计分析和结论 试设计共试设计共25个项目，包括异形柱框架结构、框架个项目，包括异形柱框架结构、框架剪力墙结构剪力墙结构（含底部抽柱（含底部抽柱带转换层结构带转换层结构）两种结构体系（详表所列）。）两种结构体系（详表所列）。1.25项试设计成果表明，项试设计成果表明，规程规程送审稿所确定的异形柱结构设计各项技术规定合理、送审稿所确定的异形柱结构设计各项技术规定合理、规程规程送审送审稿符合可实施性和可操作性要求；稿符合可实施性和可操作性要求；2.规程规程送审稿关于异形柱结构的房屋适用最大高度的规定是合理的；送审稿关于异形柱结构的房屋适用最大高度的规定是合理的；3.侧向位移角均能满足侧向位移角均能满足规程规程送审稿规定的位移角限值；送审稿规定的位移角限值；4.底部抽柱带转换层异形柱结构满足底部抽柱带转换层异形柱结构满足“侧向刚侧向刚度比宜接近度比宜接近1”的规定要求；的规定要求；5.抗震设防抗震设防7度和度和8度时，异形柱结构进行与主轴成度时，异形柱结构进行与主轴成45度方向的地震作用补充验度方向的地震作用补充验算是必要的。算是必要的。三、结合试设计，对居住建筑采用异形柱结构和矩形柱结构作了比三、结合试设计，对居住建筑采用异形柱结构和矩形柱结构作了比 较较2005年年9月月24日日25日日规程规程审查会议后，编制组将审查会议后，编制组将规程规程的强制性条文专门报送强制性条文的强制性条文专门报送强制性条文（房屋建筑部分）咨询委员会进行审查，（房屋建筑部分）咨询委员会进行审查，2005年年10月月17日委员会对报审的本日委员会对报审的本规程规程强制性条文正式批强制性条文正式批复，同意第复，同意第3.3.1条、第条、第4.1.1条、第条、第4.2.3条、第条、第4.2.4条、第条、第4.3.6条、第条、第5.3.1条、第条、第6.1.6条、第条、第6.2.5条、条、第第6.2.10条、第条、第7.0.2条、第条、第7.0.3条、第条、第7.0.4条为本条为本规程规程的强制性条文。的强制性条文。编制组通过落实编制组通过落实规程规程审查委员会及强制性条文（房屋建筑部分）咨询委员会的审查意见，经修改、审查委员会及强制性条文（房屋建筑部分）咨询委员会的审查意见，经修改、补充、整理后完成补充、整理后完成规程规程报批稿，报批稿，2005年年11月将月将规程规程报批稿报建设部审批。报批稿报建设部审批。建设部于建设部于2006年年3月月1日批准日批准规程规程，并宣布，并宣布规程规程于于2006年年8月月1日起正式实施日起正式实施。序序号号试设计项试设计项目名称目名称结构类型结构类型建筑层数建筑层数建筑总建筑总高高(m)建筑抗震烈度建筑抗震烈度(地地震加速度震加速度)场地类别场地类别材料指标混材料指标混凝土凝土/钢筋钢筋完成单位完成单位1926.5非抗震非抗震23/31南昌有色冶南昌有色冶金设计研究金设计研究院院南昌大学土南昌大学土木工程学院木工程学院2823.66度度(0.05g)、类类23.1/34.93框架框架720.77度度(0.1g)、类类23.3/36.94617.87度度(0.15g)、类类23.3/38.15住宅住宅框架框架(底底部带转换部带转换层层)7(底部底部3层层)24.5非抗震非抗震27/40.366(底部底部2层层)20.36度度(0.05g)、类类28/43.175(底部底部2层层)17.47度度(0.1g)、类类28/46.48框架一剪框架一剪力墙力墙1749.7非抗震非抗震28.1/3291543.96度度(0.1g)、类类29.4/36.9101338.17度度(0.10g)、类类31.5/42.7111235.27度度(0.15g)、类类31.5/47.9试设计工程一览表试设计工程一览表 序序号号项目项目名称名称结构类型结构类型建筑层数建筑层数建筑总高建筑总高(m)建筑抗震烈度建筑抗震烈度(地震加地震加速度速度)场地类别场地类别材料指标材料指标*混凝土混凝土/钢筋钢筋完成单位完成单位12住宅住宅11(底部底部2层层)14(底部底部3层层)44.8非抗震非抗震30.1/35.4南昌有色冶金设南昌有色冶金设计研究院计研究院南昌大学土木工南昌大学土木工程学院程学院1312(底部底部2层层)39.06度度(0.05g)类类31.4/42.31436.17度度(0.10g)类类32/47.515住宅住宅框架框架剪力墙剪力墙1234.87度度(0.15g)、类类24/55.49天津市建筑设计天津市建筑设计院院16学生学生宿舍宿舍框架框架6187度度(0.15g)、类类天津市新型建材天津市新型建材建筑设计研究院建筑设计研究院174128度度(0.2g)、II类类24/18住宅住宅框架框架地上地上6层层地下地下1层层20.17度度(0.1s)、III类类/44.7南京市建筑设计南京市建筑设计研究院研究院19住宅住宅框架框架411.88度度(0.2g)、II类类22.8/34甘肃省建筑设计甘肃省建筑设计研究院研究院20住宅住宅 框架框架412.68度度(0.2g)、类类22.6/45云南省建筑工程云南省建筑工程设计院设计院2l住宅住宅720.38度度(0.2g)、类类26.0/49.5昆明理工大学昆明理工大学昆明恒基建设工昆明恒基建设工程项目施工图文程项目施工图文件审查有限公司件审查有限公司22框架框架剪力墙剪力墙823.658度度(0.2g)、类类27.5/5523926.18度度(0.2g)、类类28.6/58.924住宅住宅框架框架620.07度度(0.1g)、II类类24/广州容柏生建筑广州容柏生建筑工程事务所工程事务所25框架框架剪力墙剪力墙(底部带转换层底部带转换层)930.07度度(0.1g)、类类30.6/*注：材料指标单位：混凝土注：材料指标单位：混凝土 cm/m2；钢筋；钢筋kg/m2。第二章第二章 术语、符号术语、符号 “术语术语”是指技术学科中的专业用语或专门用语。是指技术学科中的专业用语或专门用语。“符号符号”是采用字母或特定标志简明地表达某一术语的方式。是采用字母或特定标志简明地表达某一术语的方式。截面几何形状为截面几何形状为L形、形、T形、和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于形、和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。的柱。采用异形柱的框架结构和框架采用异形柱的框架结构和框架剪力墙结构。剪力墙结构。异形柱柱肢截面高度与厚度的比值。异形柱柱肢截面高度与厚度的比值。第三章第三章 结构设计的基本规定结构设计的基本规定 结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设计抗震设计6度度 7度度8度度0.05g0.10g0.15g0.20g框架结构框架结构2424211812框架框架剪力墙结构剪力墙结构4545403528 结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设计抗震设计6度度7度度8度度0.050.10g0.15g0.20g框架结构框架结构4.543.532.5框架框架剪力墙结构剪力墙结构554.543.5 “规则的结构设计方案规则的结构设计方案”是指体型（平面和立面形状）简单，抗侧力体是指体型（平面和立面形状）简单，抗侧力体系的刚度和承载力上下连续均匀地变化，平面布置基本对称，即在平面、竖向系的刚度和承载力上下连续均匀地变化，平面布置基本对称，即在平面、竖向的抗侧力体系或计算图形中没有明显的、实质的不连续（突变）；的抗侧力体系或计算图形中没有明显的、实质的不连续（突变）；“特别不规则的结构设计方案特别不规则的结构设计方案”是指多项不规则指标均超过国家现行标是指多项不规则指标均超过国家现行标准或本规程有关的规定，或某一项超过规定指标较多，具有较明显的抗震薄弱准或本规程有关的规定，或某一项超过规定指标较多，具有较明显的抗震薄弱部位，将会导致不良后果者。部位，将会导致不良后果者。为方便异形柱结构的抗震设计，这里列出现行国家标准为方便异形柱结构的抗震设计，这里列出现行国家标准建筑抗震设计规建筑抗震设计规范范GB50011对平面不规则类型及竖向不规则类型的定义，作为对异形柱结构对平面不规则类型及竖向不规则类型的定义，作为对异形柱结构不规则类型判别的依据。不规则类型判别的依据。规程规程说明说明 表表1 平面不规则的类型平面不规则的类型 不规则类型不规则类型定定 义义扭转不规则扭转不规则楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）大于该楼层两端弹性水平位楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的移（或层间位移）平均值的1.21.2倍。倍。凹凸不规则凹凸不规则结构平面凹进的一侧尺寸大于相应投影方向总尺寸的结构平面凹进的一侧尺寸大于相应投影方向总尺寸的30%30%。楼板局部不连续楼板局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的典型宽度的50%50%，或开洞面积大于该层楼面面积的，或开洞面积大于该层楼面面积的30%30%，或较大的楼层，或较大的楼层错层。错层。三、异形柱结构平面布置应符合的要求（三、异形柱结构平面布置应符合的要求（规程规程第第3.2.3条）条）本本规程规程对异形柱框架一剪力墙结构中剪力墙的最大间距提出了限制对异形柱框架一剪力墙结构中剪力墙的最大间距提出了限制要求，其限值较现行国家标准对一般混凝土结构的相关规定有所加严。要求，其限值较现行国家标准对一般混凝土结构的相关规定有所加严。规程规程表表3.2.3 异形柱结构的剪力墙最大间距（异形柱结构的剪力墙最大间距（m）规程规程说明表说明表2 竖向不规则的类型竖向不规则的类型不规则类型不规则类型定定 义义侧向刚度不规则侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于相邻上一层的7070，或小于其上相，或小于其上相邻邻3 3个楼层侧向刚度平均值的个楼层侧向刚度平均值的80%80%；除顶层外，局部收进；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的的水平向尺寸大于相邻下一层的25%25%竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件（柱、剪力墙）的内力由水平转换构件竖向抗侧力构件（柱、剪力墙）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递（梁、桁架等）向下传递楼层承载力突变楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%80%楼盖、屋盖类型楼盖、屋盖类型非抗震设计非抗震设计抗震设计抗震设计6度度7度度8度度0.05g 0.10g0.15g0.20g现浇现浇4.5B,554.0B,503.5B,453.0B,402.5B,35装配整体装配整体3.0B,452.7B,402.5B,352.2B,302.0B,25 四、异形柱结构的竖向布置应符合的要求（四、异形柱结构的竖向布置应符合的要求（规程规程第第3.2.4条）条）本本规程规程根据异形柱结构的特点及抗震概念设计原则，对结构竖向布置提出根据异形柱结构的特点及抗震概念设计原则，对结构竖向布置提出应符合的要求。应符合的要求。异形柱结构体系中，除异形柱上下连续贯通落地的一般框架结构之异形柱结构体系中，除异形柱上下连续贯通落地的一般框架结构之外，根据建筑功能之需要尚可采用底部抽柱带转换层的异形柱框架外，根据建筑功能之需要尚可采用底部抽柱带转换层的异形柱框架剪力墙结构，剪力墙结构，这种结构上部楼层的一部分异形柱根据建筑功能的要求、并不上下连续贯通到结构这种结构上部楼层的一部分异形柱根据建筑功能的要求、并不上下连续贯通到结构底部（即底部抽柱），而是落在转换大梁上（即梁托柱），完成上部小柱网到底部底部（即底部抽柱），而是落在转换大梁上（即梁托柱），完成上部小柱网到底部大柱网的转换，以形成底部大空间结构，但剪力墙应上下连续贯通房屋全高。大柱网的转换，以形成底部大空间结构，但剪力墙应上下连续贯通房屋全高。五、不规则异形柱结构的抗震设计应符合的要求（五、不规则异形柱结构的抗震设计应符合的要求（规程规程第第3.2.5条）条）当异形柱结构的扭转位移比（即当异形柱结构的扭转位移比（即楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该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之比楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值之比)大于大于1.20时，根据现行国家标准时，根据现行国家标准建建筑抗震设计规范筑抗震设计规范GB50011的有关规定，可界定为的有关规定，可界定为“扭转不规则类型扭转不规则类型”，但本，但本规规程程规定此时控制扭转位移比不应大于规定此时控制扭转位移比不应大于1.45，较现行国家标准相应的规定有所加严较现行国家标准相应的规定有所加严，目的是为了严格限制异形柱结构平面布置的不规则性，避免过大的扭转效应。目的是为了严格限制异形柱结构平面布置的不规则性，避免过大的扭转效应。当异当异形柱结构的层间受剪承载力形柱结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的小于相邻上一楼层的80%时，根据现行国家标时，根据现行国家标准的有关规定，可界定为准的有关规定，可界定为“楼层承载力突变类型楼层承载力突变类型”，其薄弱层的受剪承载力不应小，其薄弱层的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的于相邻上一楼层的65%，且薄弱层的地震剪力应乘以，且薄弱层的地震剪力应乘以1.20的增大系数，的增大系数，较现行国家较现行国家标准的相应规定有所加严标准的相应规定有所加严。本本规程规程中的底部抽柱带转换层异形柱结构，根据现行国家标准的有关规定中的底部抽柱带转换层异形柱结构，根据现行国家标准的有关规定,可界定为可界定为“竖向抗侧力构件不连续类型竖向抗侧力构件不连续类型”，且该构件传递给水平转换构件的地震内，且该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以力应乘以1.251.5的增大系数，但本的增大系数，但本规程规程建议此时可按该系数的较大值取用。建议此时可按该系数的较大值取用。抗震设计的混凝土异形柱结构应根据抗震设计的混凝土异形柱结构应根据抗震设防烈度抗震设防烈度、结构类型结构类型、房屋高度房屋高度划分为不同的抗震等级划分为不同的抗震等级，有区别地分别采用相应的，有区别地分别采用相应的抗震措施，包括内力调整和抗震措施，包括内力调整和抗震构造措施抗震构造措施。抗震等级的高低，体现了对结构抗震性能要求的严格程度。本。抗震等级的高低，体现了对结构抗震性能要求的严格程度。本规程规程第第3.3.1条（条（强制性条文强制性条文）规定的结构抗震等级系针对异形柱结构的抗）规定的结构抗震等级系针对异形柱结构的抗震性能特点及丙类建筑抗震设计的要求制定的。震性能特点及丙类建筑抗震设计的要求制定的。规程规程表表3.3.1 异形柱结构的抗震等级异形柱结构的抗震等级结构体系结构体系抗震设防烈度抗震设防烈度6 6度度7 7度度8 8度度0.05g0.05g0.10g0.10g0.15g0.15g框架结构框架结构高度高度(m)(m)2121212121212121181818181212框架框架四四三三三三二二三三(二二)二二(二二)二二结构体系结构体系抗震设防烈度抗震设防烈度6 6度度7 7度度8 8度度0.05g0.05g0.10g0.10g0.15g0.15g框架框架剪力剪力墙结构墙结构高度高度(m)(m)3030303030303030303030302828框架框架四四三三三三二二三三(二二)二二(二二)二二剪力墙剪力墙三三三三二二二二二二(二二)二二(一一)一一第四章第四章 结构计算分析结构计算分析 194013异形柱在不同方向地震作用下的计算结果异形柱在不同方向地震作用下的计算结果2 12 910D20异形柱在不同方向地震作用下的计算结果异形柱在不同方向地震作用下的计算结果（续）（续）2 132 40 WKWWQKQQGKGSSSSWKWWKvEvEEhKEhGEGSSSSS 一、异形柱结构内力和位移的计算方法一、异形柱结构内力和位移的计算方法（规程第4.3.1条）无论是非抗震设计还是抗震设计，在竖向荷载、风荷载、多遇地震作用下混凝无论是非抗震设计还是抗震设计，在竖向荷载、风荷载、多遇地震作用下混凝土异形柱结构的土异形柱结构的内力和变形分析内力和变形分析，按我国现行规范体系，均采用，按我国现行规范体系，均采用弹性方法计算弹性方法计算，但，但在在截面设计时则考虑材料的弹塑性性质截面设计时则考虑材料的弹塑性性质。在竖向荷载作用下框架梁及连梁等构件可。在竖向荷载作用下框架梁及连梁等构件可以考虑梁端部塑性变形引起的内力重分布。以考虑梁端部塑性变形引起的内力重分布。二、异形柱结构分析模型二、异形柱结构分析模型（规程第4.3.2条及第4.3.3条）关于分析模型的选择方面，在当今计算机使用普及和讲求计算分析精度的情况关于分析模型的选择方面，在当今计算机使用普及和讲求计算分析精度的情况下，且考虑到异形柱结构的特点，应采用基于空间工作的计算机分析方法及相应软下，且考虑到异形柱结构的特点，应采用基于空间工作的计算机分析方法及相应软件。平面结构空间协同计算模型虽然计算简便，其缺点是对结构空间整体的受力性件。平面结构空间协同计算模型虽然计算简便，其缺点是对结构空间整体的受力性能反映得不完全，现已较少应用，当规则结构初步设计时也可应用。能反映得不完全，现已较少应用，当规则结构初步设计时也可应用。异形柱结构按异形柱结构按空间分析模型计算空间分析模型计算时，应考虑下列变形：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；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；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。应考虑翘曲变形。本规程适用的本规程适用的异形柱，其柱肢截面的肢高肢厚比限制在不大于异形柱，其柱肢截面的肢高肢厚比限制在不大于4的范围的范围，与矩，与矩形柱相比，其柱肢一般相对较薄，研究表明：这样尺度比例的异形柱，其内力和变形柱相比，其柱肢一般相对较薄，研究表明：这样尺度比例的异形柱，其内力和变形性能具有一般杆件的特征，并不满足划分为薄壁杆件的基本条件。故在计算分析形性能具有一般杆件的特征，并不满足划分为薄壁杆件的基本条件。故在计算分析中，异形柱应按杆系模型分析，剪力墙可按薄壁杆系或墙板元模型分析。中，异形柱应按杆系模型分析，剪力墙可按薄壁杆系或墙板元模型分析。按空间整体工作分析时，不同分析模型的梁、柱自由度是相同的：剪力墙采用按空间整体工作分析时，不同分析模型的梁、柱自由度是相同的：剪力墙采用薄壁杆系模型时比采用墙板元模型时多考虑翘曲变形自由度。薄壁杆系模型时比采用墙板元模型时多考虑翘曲变形自由度。柱主轴与整体坐标夹角柱主轴与整体坐标夹角 柱内力正向图柱内力正向图 梁内力正向图梁内力正向图 墙内力正向图墙内力正向图 墙肢内力正向图墙肢内力正向图空间分析模型空间分析模型h/4异形柱异形柱h/=45宽肢异形柱宽肢异形柱（暂名）（暂名）h/=58短肢剪力墙短肢剪力墙h/8剪力墙剪力墙 异形柱构件截面肢高异形柱构件截面肢高肢厚比肢厚比h/限定在限定在4以内，其以内，其偏心受压时的应变基本符合平截面假定，其力学性能类偏心受压时的应变基本符合平截面假定，其力学性能类似普通杆件。似普通杆件。h/4的异形柱，计算中采用的异形柱，计算中采用”柱元柱元“，为两节点六自，为两节点六自由度（由度（u,v,w,Qx,Qy,Qz）的杆元，可考虑剪切和扭转变）的杆元，可考虑剪切和扭转变形。形。h/4的异形柱，不属薄壁杆单元，不应采用薄壁杆单的异形柱，不属薄壁杆单元，不应采用薄壁杆单元模拟异形柱，薄壁杆单元计算中用来模拟剪力墙。元模拟异形柱，薄壁杆单元计算中用来模拟剪力墙。薄壁杆件是指截面厚度较薄的等截面直杆，其壁厚薄壁杆件是指截面厚度较薄的等截面直杆，其壁厚 ，截面最大宽度截面最大宽度b或高度与杆件长度或高度与杆件长度l需满足下列条件：需满足下列条件：/b 0.1 /l 0.10.2 薄壁杆件每个节点有薄壁杆件每个节点有7个自由度，即比上述个自由度，即比上述6个自由度外，个自由度外，增加了一个用以描述薄壁杆件翘曲的自由度（相应的内增加了一个用以描述薄壁杆件翘曲的自由度（相应的内力为双力矩）。力为双力矩）。h/=45的情形属于异形柱与短肢剪力墙的过渡状态，的情形属于异形柱与短肢剪力墙的过渡状态，规范暂无正式规定，规范暂无正式规定，有待进行研究有待进行研究。三、异形柱结构计算中对楼板的处理三、异形柱结构计算中对楼板的处理（规程第4.3.4条）进行结构内力和位移计算时，可采取进行结构内力和位移计算时，可采取楼板在其自身平面内为无限刚性的假楼板在其自身平面内为无限刚性的假定定，以使结构分析的自由度大大减少，从而减少由于庞大自由度系统而带来的，以使结构分析的自由度大大减少，从而减少由于庞大自由度系统而带来的计算误差，实践证明这种刚性楼板假定对绝大多数多、高层结构分析具有足够计算误差，实践证明这种刚性楼板假定对绝大多数多、高层结构分析具有足够的工程精度，但这时应在设计中采取必要措施以保证楼板平面的内的整体刚度。的工程精度，但这时应在设计中采取必要措施以保证楼板平面的内的整体刚度。绝大多数异形柱结构的楼板采用现浇钢筋混凝土楼板，能够满足该假定的要求，绝大多数异形柱结构的楼板采用现浇钢筋混凝土楼板，能够满足该假定的要求，但还应在结构平面布置中注意避免楼板局部削弱或不连续，当但还应在结构平面布置中注意避免楼板局部削弱或不连续，当楼板存在大洞口楼板存在大洞口的不规则类型的不规则类型时，楼板的面内变形会使楼层内抗侧刚度较小的构件的内力和变时，楼板的面内变形会使楼层内抗侧刚度较小的构件的内力和变形加大，对结构不利，故形加大，对结构不利，故计算时应考虑楼板的面内变形计算时应考虑楼板的面内变形，或对采用楼板面内无，或对采用楼板面内无限刚性假定计算方法的计算结果进行适当调整，并采取楼板局部加厚、设置边限刚性假定计算方法的计算结果进行适当调整，并采取楼板局部加厚、设置边梁、加大楼板配筋等措施。梁、加大楼板配筋等措施。四、异形柱结构的计算参数四、异形柱结构的计算参数（规程第4.3.5条）异形柱结构内力与位移计算时的有关计算参数，例如：楼面梁刚度增大系异形柱结构内力与位移计算时的有关计算参数，例如：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，剪力墙结构中框架部分承担的地震剪力调整要求，可根据国可根据国家现行标准按一般混凝土结构的有关规定采用家现行标准按一般混凝土结构的有关规定采用。五、计算自振周期的折减五、计算自振周期的折减（规程第4.3.6条及第4.3.7条）规程规程第第4.3.6条（条（强制性条文强制性条文）规定：）规定：“计算各振型地震影响系数所采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”。规程规程第第4.3.7条对异形柱结构的计算自振周期折减系数条对异形柱结构的计算自振周期折减系数 T的取值作出了规定：的取值作出了规定：（1）框架结构可取）框架结构可取0.60.75；（2）框架）框架剪力墙结构可取剪力墙结构可取0.70.85。本规程对计算的自振周期折减系数本规程对计算的自振周期折减系数 T给出了一个范围，当按本规程第给出了一个范围，当按本规程第3.1.5条的条的规定采用的轻质填充墙时，可按所给系数范围的较大值取用。目前轻质填充墙规定采用的轻质填充墙时，可按所给系数范围的较大值取用。目前轻质填充墙体材料品种繁多，而折减系数体材料品种繁多，而折减系数 T取值的大小，会影响到设计地震作用的大小，取值的大小，会影响到设计地震作用的大小，故应根据工程实际情况，合理选定计算自振周期折减系数。故应根据工程实际情况，合理选定计算自振周期折减系数。六、结构分析软件六、结构分析软件（规程第4.3.8条）规程规程第第4.3.8条对结构分析提出了要求：条对结构分析提出了要求：“设计中所采用的异形柱结构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。程设计。”现有的一些结构分析软件，主要适用于一般钢筋混凝土结构，尚不能满足现有的一些结构分析软件，主要适用于一般钢筋混凝土结构，尚不能满足异形柱结构设计计算的需要。本规程颁布实施后，应从异形柱结构内力和变形异形柱结构设计计算的需要。本规程颁布实施后，应从异形柱结构内力和变形计算到异形柱截面设计、构造措施，全面按照本规程及国家现行有关标准的要计算到异形柱截面设计、构造措施，全面按照本规程及国家现行有关标准的要求编制异形柱结构专用的设计软件，确保设计质量。天津大学已完成了异形柱求编制异形柱结构专用的设计软件，确保设计质量。天津大学已完成了异形柱结构设计软件（结构设计软件（CRSC）的编制，多年来已在国内一些地方的异形柱结构实际）的编制，多年来已在国内一些地方的异形柱结构实际工程中应用。工程中应用。h h结构体系结构体系 e e 框架结构框架结构1/600 1/600 （1/7001/700）框架框架剪力墙结构剪力墙结构 1/850 1/850 （1/9501/950）结构体系结构体系 p p 框架结构框架结构1/60 1/60 （1/701/70）框架框架剪力墙结构剪力墙结构 1/110 1/110 （1/1201/120）第五章第五章 底部抽柱带转换层的异形底部抽柱带转换层的异形柱结构柱结构（规程规程附录附录A）