《异形柱结构培训》PPT课件.ppt

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1、,中华人民共和国行业标准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2006年3月1日批准,2006年8月1日实施,第一章 规程编制工作,第一节 规程编制任务及编制组的组成 一、任务的来源 二、规程编制组的组成第二节 规程的主要内容 第三节 规程编制的基础 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体系的研究和发展方面内容的文件，列举如下：建设部（1995

2、年）在2000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“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”形截面柱框架。建设部（1996年）在住宅产业现代化试点技术发展要点（试点）文件关于“住宅结构体系“专题中，提出了发展由T形边柱、十形中柱、L形角柱组成的异形柱框架结构体系。建设部（1998年）在关于建筑业进一步推广应用10项新技术的通知的：“建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，积极采用异形柱框架结构，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”。,建设

3、部在一九九九年科技成果重点推广项目中列出了“大开间住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术”（编号99010），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。国务院办公厅（1999年）72号文件关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知第二节“加强基础技术和关键技术的研究，建立住宅技术保障体系“之三”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。,国家发展计划委员会、科学技术部（1999年）联合印发当前优先发展的高技术产业化重点领域指南第125项“新型建筑体系”近期产业化的重点中，隐型框架轻型

4、节能建筑体系被列为当前需优先开发和应用的新型建筑体系之一。上述一系列文件是异形柱结构体系发展的重要依据。,二、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 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2000万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。例如在天津市，1999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。各省市陆续

5、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JG4-90；2.广东省标准：钢筋混凝土异形柱设计规程DBJ/T15-15-95；3.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DB29-16-98；4.甘肃省标准设计钢筋混凝土异形柱结构框架构造图集DBJ/T25-77-99；5.安徽省标准异形柱框架轻质墙（抗震）设计规程DB34/222-2001；6.江苏省标准：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：钢筋混凝土异形柱结构技术规程DB36/T386-2002；8.上海市标准：钢筋混凝土异形柱结构技

6、术规程DG/TJ08-009-2002；9.河北省标准：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：钢筋混凝土异形柱结构技术规程DB29-16-2003（系98年天津市标准按国家新规范的修订版）。上列这些地方标准的实施，均为本规程的编制提供了重要的基础。,三、规程编制基于系统扎实的科研成果基础 本规程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门课题之一，积

7、累了一批异形柱结构丰富的科研成果，为规程的编制提供了重要的科研成果基础。1.异形柱截面设计（包括正截面、斜截面及梁柱节点）的条文内容编制，主要是基于十余年来天津大学对75个异形柱截面（T形、L形及十形）柱的试验研究及理论研究成果，其中正截面32个试件，斜截面27个试件，梁柱节点16个试件，是规程编制的基本依据。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L形截面双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。2.为使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致，及改进异形柱加密区箍筋

8、配置的条文规定，在规程编制阶段，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12960根T形、L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条件下对应各抗震等级的最大轴压比限值。3.为制定异形柱斜截面受剪承载力计算的有关条文，在规程编制阶段，天津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。,4.关于梁柱节点核心区受剪承载力计算与构造的条文编制，原有

9、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，在本规程编制阶段，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。5.关于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相关标准及本规程的规定，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纳得到的，并通过规程试设计的考核。6.关于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、变形特性随地震作用方向变化呈现显著差异的特性，编制

10、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：异形柱结构除在0、90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。7.关于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，对规程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荷载试验），但它们主要限于7度抗震设防条件，为研究考核8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，在本规程编制阶段，昆明理工大学、天津大学、同济大学等又协作进行

11、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6层框架结构模型振动台试验、10层框架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，成为规程编制的重要基础。,异形柱结构抗震试验研究现有主要成果,一、水平往复荷载试验：异形柱框架结构抗震性能试验研究，王军（后勤工程学院硕士学位论文），1990年4月。钢筋混凝土异形柱斜撑框架及框架结构抗震性能试验研究，李晓轩（天津大学硕士学位论文），1992年。水平荷载下底层抽柱的异形柱框架试验研究，郑作樵（福州大学）砼结构基本理论及工程应用

12、，2000年。异形柱空间框架结构的受力性能，郑建岚等，（福州大学），2000年。钢筋混凝土异形柱框架结构抗震试验分析，黄雅捷等，（西安建筑科技大学），建筑结构，2002年1月，32卷，1期。外掺粉煤灰混凝土异形柱边框架试验研究，李杰等，（同济大学），同济大学学报，2002年2月，30卷，2期。陶粒混凝土异形柱框架抗震性能试验研究，蒋利学等，（上海市建筑科技研究院），建筑结构2003年9月，33卷，9期。混凝土异形柱框架水平往复荷载试验，国家行业标准混凝土异形柱结构技术规程编制组组织云南省建设厅、昆明理工大学、天津大学协作完成。（2005年）,异形柱结构水平往复荷载试验部分成果,单层异形柱框架试

13、件塑性铰出现次序图,单层异形柱框架试件裂缝分布及破坏特征 图,天津大学试验（1992年）,二层异形柱框架试件塑性铰出现次序图,异形柱结构水平往复荷载试验部分成果,二层异形柱框架试件裂缝分布及破坏特征 图,后勤工程学院试验（1990年）,异形柱框架试件的滞回曲线,异形柱框架试件的的恢复力特性模型,根据试验所得的滞回曲线确定异形柱框架理想化恢复力特性模型，恢复力特性模型属退化三折线型，其规律可用下式来描述：,=(y/m)式中 y相应与屈服点的位移值；m相应于已经历过的最大位 移点的位移值；建议取用0.40.55,天津大学试验（1992）,二、振动台试验：7层钢筋混凝土异形柱支撑框架模型振动台试验研

14、究，杨玉成等，地震工程与工程振动，15（1）1995年。中高层（12层、大开间）钢筋混凝土异形柱结构试验与理论研究，蒋永生等，地震工程与工程振动，2002年10月,22卷，5期。9层（带转换层）钢筋混凝土异形柱框架结构模型模拟地震振动台试验研究，吕志涛等，建筑结构学报2002年2月，23卷，1期。7层（带转换层）钢筋混凝土异形柱框架结构模型模拟地震振动台试验研究，吕志涛等，异形柱规程编制组会议交流材料，2002年9月。15层钢筋混凝土异形柱结构振动台试验研究，李杰等，（同济大学），土木工程学报，2002年6月，35卷，3期。6层异形柱框架结构模型振动台试验研究，（按8度抗震设防要求），国家行业

15、标准混凝土异形柱结构技术规程编制组组织云南省建设厅、昆明理工大学、天津大学、同济大学协作完成（2003年）。10层异形柱框架剪力墙结构模型振动台试验研究，（按8度抗震设防要求），国家行业标准混凝土异形柱结构技术规程编制组组织云南省建设厅、昆明理工大学、天津大学、同济大学协作完成（2003年）。多层异形柱框架结构隔震性能的试验研究，高向宇、周福霖等，世界地震工程，1997年12月，13卷，4期。,异形柱结构抗震试验研究现有主要成果,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9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成果，并考虑现有关于底部抽柱带转换层异

16、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规程试设计的考核。9.天津大学配合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TAT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他地区工程设计中应用。10.中国建筑标准设计院配合规程编制了异形柱结构标准设计图集。第四节 规程编制的原则一、安全适用、技术先进、经济合理、确保质量 二、规程编制突出异

17、形柱结构的特点 本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、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规程条文规定，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 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,第五节 规程编制工作过程 一、第一次编制工作会议（2001年12月24日25日）；二、第二次编制工作会议（2002年9月2日9日）；三、第三次编制工作会议（2003年4月7日9日）；四第四次编制工作会议（2004年6月28日

18、30日）；五、第五次编制工作会议（2005年6月16日18日）；六、2005年9月25日通过了建设部组织的审查委员会对规程送审稿的审查，审查委员会对规程水平的评价：“规程的编制工作总体上达到了国际先进水平。”第六节 规程的试设计工作 一、试设计的原则和基本规定 二、试设计分析和结论 试设计共25个项目，包括异形柱框架结构、框架剪力墙结构（含底部抽柱带转换层结构）两种结构体系（详表所列）。1.25项试设计成果表明，规程送审稿所确定的异形柱结构设计各项技术规定合理、规程送审稿符合可实施性和可操作性要求；2.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；3.侧向位移角均能满足规程送审稿规

19、定的位移角限值；4.底部抽柱带转换层异形柱结构满足“侧向刚度比宜接近1”的规定要求；5.抗震设防7度和8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 较第七节 规程强制性条文的报审 2005年9月24日25日规程审查会议后，编制组将规程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，2005年10月17日委员会对报审的本规程强制性条文正式批复，同意第条、第条、第条、第条、第条、第条、第条、第条、第条、第条、第条、第条为本规程的强制性条文。第八节 规程的报批 编制组通过落实规程审查委员会及强制性条文

20、（房屋建筑部分）咨询委员会的审查意见，经修改、补充、整理后完成规程报批稿，2005年11月将规程报批稿报建设部审批。建设部于2006年3月1日批准规程，并宣布规程于2006年8月1日起正式实施。,试设计工程一览表,*注：材料指标单位：混凝土 cm/m2；钢筋kg/m2。,第二章 术语、符号,第一节 术语、符号的解释及依据“术语”是指技术学科中的专业用语或专门用语。“符号”是采用字母或特定标志简明地表达某一术语的方式。第二节 异形柱 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。第三节 异形柱结构 采用异形柱的框架结构和框架剪力墙结构。第四节 柱截面肢高肢厚比 异形柱柱

21、肢截面高度与厚度的比值。,普通矩形柱框架结构与异形柱框架结构的对比图,采用异形柱结构住宅的建筑布置,第三章 结构设计的基本规定,第一节 结构体系 一、规程所指的混凝土异形柱结构体系（规程第条）异形柱结构可采用框架结构和框架剪力墙结构体系。,异形柱结构住宅（九层框架剪力墙结构）,高层异形柱结构住宅 多层异形柱结构住宅,二、异形柱结构适用的房屋最大高度（规程第条）规程表3.1.2异形柱结构适用的房屋最大高度（m）,本规程针对混凝土异形柱框架及框架剪力墙两种结构体系的一批代表性典型工程，主要考虑下列基本条件：非抗震设计：抗震设防烈度为6度、7度(0.10g，0.15g)及8度(0.20g)的抗震设计

22、：不同场地类别；不同开间柱网尺寸；结构平均自重按1214kN/m2：标准层层高按2.9m，根据本规程及国家现行标准的有关规定，进行了系统的结构弹性及弹塑性分析计算，综合考虑异形柱结构现有的理论研究、试验研究成果及设计、施工的工程实践经验，由此归纳总结得到本规程关于异形柱结构适用的房屋最大高度的条文规定。通过25项典型工程试设计的考核，认为本条关于异形柱结构适用的房屋最大高度的规定是合适的、可行的。典型工程计算中结构体系计算模型说明如下：根据工程实际中异形柱结构住宅常用的建筑平面布置特点，大体上可将结构计算所依据的平面布置归纳为具有典型代表性的两种结构体系、三种类型的计算模型（见图所示）：第一类

23、计算模型横向进深为三跨4.5m，沿纵向共计六个开间，轴线尺寸取为4.5m；第二类计算模型横向进深为三跨4.5m，沿纵向共计六个开间，轴线尺寸分别取为5.4、5.7、6.0m；第三类计算模型横向进深为二跨，轴线尺寸为6.6m，沿纵向共计六个开间，轴线尺寸分别取为5.1、5.4、5.7m。其中，第一类计算模型作为确定异形柱结构最大适用高度的基本计算模型。建筑物层高:首层考虑基础埋深取为4.2m，标准层取为2.9m。异形柱采用T形、L形、十字形三种截面形式，截面尺寸为：地震区，最大柱肢高h=750mm，柱肢厚b=200mm、250mm 非地震区，最大柱肢高h=750mm、950mm，柱肢厚b=200

24、mm、250mm 剪力墙厚度：b=200mm、250mm 混凝土强度等级：底层采用C40；上层每两层减一级，直至C25,三、异形柱结构适用的最大高宽比（规程第条）高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。规程表3.1.3 异形柱结构适用的最大高宽比,本条文适用于10层及10层以上或高度超过28m的情形，当层数或高度低于上述数值时，可适当放宽。四、异形柱结构体系应符合的规定（规程第条）影响建筑结构安全的因素有三个层次：结构方案、内力效应分析和截面设计。结构方案虽属概念设计的范畴，但由此所决定的整体稳定性对结构安全的重要意义远超过其它因素。在异形柱结构设计中，应根据是否抗震设防

25、、抗震设防烈度、场地类别、房屋高度和高宽比，施工技术等因素，通过安全、技术、经济和使用条件的综合分析比较，选用合理的结构体系，并宜通过增加结构体系的多余约束和超静定次数、考虑传力途径的多重性、避免采用脆性材料和加强结构的延性等措施来加强结构的整体稳定性，使结构当承受自然界的灾害或人为破坏等意外作用而发生局部破坏时，不至于引发连续倒塌而导致严重恶性后果。,五、异形柱结构填充墙与隔墙应符合的要求（规程第条）异形柱结构的主要特点就是柱肢厚度与墙体厚度取齐一致，在工程实用中尚应综合考虑墙身满足保温、隔热、节能、隔声、防水及防火等要求，以满足建筑功能的需要。在此前提下根据不同条件选用合理经济的墙体形式砌

26、体或墙板。各地应根据当地实际条件，大力推进住宅产业现代化，解决好与异形柱结构体系配套的墙体材料产品，以确保质量，提高效率和降低成本。,实用砌块示例 各种墙板示例,墙板节点构造示例,第二节 结构布置 一、异形柱结构设计方案应符合的要求（规程第条）“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）；“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。二、异形柱结

27、构设计方案规则性判别的依据（规程第条）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，作为对异形柱结构不规则类型判别的依据。规程说明表1 平面不规则的类型,三、异形柱结构平面布置应符合的要求（规程第条）本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。规程表3.2.3 异形柱结构的剪力墙最大间距（m）,规程说明表2 竖向不规则的类型,四、异形柱结构的竖向布置应符合的要求（规程第条）本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应符合的要求

28、。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。五、不规则异形柱结构的抗震设计应符合的要求（规程第条）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两端弹性水平位移和层间位移平均值之比)大于1.20时，根据现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的有关规定，可界定为“扭转不规则

29、类型”，但本规程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，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。当异形柱结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%时，根据现行国家标准的有关规定，可界定为“楼层承载力突变类型”，其薄弱层的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%，且薄弱层的地震剪力应乘以1.20的增大系数，较现行国家标准的相应规定有所加严。本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,可界定为“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力应乘以1.251.5的增大系数，但本规程建议此时可按该系数

30、的较大值取用。,第三节 结构抗震等级 抗震设计的混凝土异形柱结构应根据抗震设防烈度、结构类型、房屋高度划分为不同的抗震等级，有区别地分别采用相应的抗震措施，包括内力调整和抗震构造措施。抗震等级的高低，体现了对结构抗震性能要求的严格程度。本规程第条（强制性条文）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。规程表3.3.1 异形柱结构的抗震等级,第四章 结构计算分析,第一节 承载能力极限状态设计 一、异形柱结构的安全等级（规程第条）采用混凝土异形柱结构的居住建筑属于“一般的建筑物”类，其破坏后果属于“严重”类，故本规程第条（强制性条文）规定：“居住建筑异形柱结构

31、的安全等级应采用二级”。二、异形柱结构的设计使用年限（规程第条）设计使用年限是指混凝土结构在正常维护的条件下，保持使用功能和无需大修加固的时间。混凝土异形柱结构属于一般混凝土结构，根据现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB50068的规定，其设计使用年限为50年。三、异形柱结构的承载能力极限状态设计(规程第条及条)结构的极限状态是指整个结构或其一部分能够满足设计规定功能的特定状态，当超过此特定状态时，结构就不能满足这些功能的要求。极限状态分为两种：承载能力极限状态：相应于结构或构件达到最大承载力，疲劳破坏或发生不适于继续承载的变形的情形；正常使用极限状态：相应于结构或构件的变形、裂缝或耐久

32、性能达到某项规定限值，使其无法正常使用的情形。,四、异形柱截面设计（规程第）本条规定，异形柱结构中的异形柱应按规程第5章的规定进行正截面承载力计算、斜截面受剪承载力计算及梁柱节点核心区受剪承载力计算。异形柱结构中除异形柱以外的其它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极限状态应按下列公式进行验算（规程第条）无地震作用组合：0 S R 有地震作用组合：S R/RE 第二节 荷载和地震作用 一、荷载和作用的定义 现行国家标准建筑结构设计统一标准GBJ68-84对施加在结构上的集中力、分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的原因，统称为结构上的作用。前者就是直接以力的形式

33、表现，属于直接作用，习惯上称为荷载；后者是指不直接以力的形式表现，例如，温度变化、基础沉降、材料的收缩的徐变、地震地面运动等，属于间接作用，不应与荷载混淆，应称为作用。二、异形柱结构的荷载和地震作用取值依据（规程第 条及第条）异形柱结构的竖向荷载，风荷载及雪荷载等取值及荷载（作用）效应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。异形柱结构的抗震设防烈度和设计地震动参数应符合现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的有关规定。,三、异形柱结构的地震作用计算规定（规程第条及条）异形柱结构的地震作用计算及结构抗震验算除应符合现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的有关规定外

34、，本规程尚提出了异形柱结构应符合的规定。本规程第条（强制性条文）规定：“抗震设防为6度、7度（0.1g、0.15g）及8度（0.20g）的异形柱结构应进行地震作用计算及结构抗震验算。”根据现行国家标准抗震设计规范第条规定：“抗震设防烈度为6度时，除本规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算”；及第条规定：“6度时的建筑（建造于类场地上较高的高层建筑除外），以及生土房屋及木结构房屋，应允许不进行截面抗震验算”。本规程则将6度也列入应进行地震作用计算和截面抗震验算的范围，这是基于异形柱结构的抗震性能特点和要求而制订的。本规程第条（强制性条文）之1款规定：“一般情况下，应允许在结构两

35、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（0.15g）及8度（0.20g）时尚应对与主轴成45方向进行补充验算”。,异形柱与矩形柱具有不同的截面特性及受力特性，试验研究及理论分析表明：异形柱的双向偏压正截面承载力随荷载(作用)方向不同而有较大的差异。在L形、T形和十字形三种异形柱中，以L形柱的差异最为显著。当异形柱结构中混合使用等肢异形柱与不等肢异形柱时，则差异情况更为错综复杂，成为异形柱结构地震作用计算中不容忽视的问题。为解决这个问题，编制组专门进行一系列专题分析，列其成果之一如下：典型工程平面示意，见图所示：,1,9,40,13,异形

36、柱在不同方向地震作用下的计算结果,2 1,2 9,10D20,异形柱在不同方向地震作用下的计算结果（续）,2 13,2 40,规程编制组进行的专题分析研究及典型工程试设计均表明：按45方向水平地震作用计算所得的结构底部剪力，与按0及90正交方向水平地震作用下计算所得的结构底部剪力相比，可能减小，也可能增大。即使计算所得的结构底部剪力减小，有可能在某些异形柱构件中出现内力增大的现象，甚至增幅不小，这种由于荷载（作用）不同方向导致内力变化的差异，除与柱截面形状、柱截面尺寸比例有关外，还与结构平面形状、结构布置及柱所在位置等因素有关。要精确地确定异形柱结构中各异形柱构件对应的水平地震作用的最不利方向

37、是一个很复杂的问题，具体设计中一般可以采取工程实用方法。编制组对异形柱结构的地震作用分析研究及典型工程试设计表明：对于全部采用等肢异形柱且较为规整的矩形平面结构布置情形，一般地震作用沿45、135方向作用时，L形柱要求的配筋量变化差异最大，比0、90方向情形的增幅有时可达10%20%左右。由于6度、7度（0.10g）抗震设计时异形柱的截面设计一般是由构造配筋控制的，其差异可能被掩盖，故本条文仅规定7度（0.15g）及8度（0.20g）抗震设计时才进行45方向的水平地震作用计算与抗震验算，着重注意结构底部、角部、负荷较大及结构平面变化部位的异形柱在水平地震作用不同方向情形的内力变化，从中选取最不

38、利情形作为异形柱截面设计的依据，以增加异形柱结构抗震设计的安全性。对于更复杂的情形，例如具有较多不等肢异形柱情形，适当补充其他角度方向的水平地震作用计算，并通过分析比较从中选出最不利数据作为设计的依据是可取的。本规程第条之2款（强制性条文）还规定：“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。”国内外历次大地震的震害、试验和理论研究均表明，平面不规则，质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构，扭转效应可能导致结构严重的震害，对异形柱结构尤其需要在抗震设计中加以重视。条文中所指“扭转不规则的结构”，可按现行国家标准建筑抗震设计规范GB

39、50011有关规定的条件（即扭转位移比1.20）来判别，此时异形柱结构的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，并可不考虑质量偶然偏心的影响：而计算单向地震作用时则应考虑偶然偏心的影响。,四、异形柱结构地震作用的计算方法（规程第条）异形柱结构地震作用计算的方法，根据现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的规定，振型分解反应谱法和底部剪力法都是地震作用计算的基本方法，但考虑到现今在结构设计计算中计算机应用日益普遍，和实际工程中大都存在着不同程度的不对称、不均匀等情况，已很少应用底部剪力法，故本条文中仅列振型分解反应谱法：平面不规则结构的扭转影响显著，应采用扭转耦联振型分解反应谱法

40、。本规程主要用于住宅，突出屋面的大都为面积较小、高度不大的屋顶间、女儿墙或烟囱，根据现行国家标准建筑抗震设计规范GB 50011的有关规定：当采用振型分解法时此类突出屋面部分可作为一个质点来计算；当结构顶部有小塔楼且采用振型分解反应谱法时，根据现行行业标准高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3的有关规定，无论是考虑或是不考虑扭转耦联振动影响，小塔楼宜每层作为一个质点参与计算。五、荷载效应和地震作用效应的组合1.无地震作用效应组合时，荷载效应组合的设计值应按下式确定：2.有地震作用效应组合时，荷载效应和地震作用效应组合的设计值应按下式确定,第三节 结构分析模型和计算参数 一、异形柱结构内力和位移的计

41、算方法（规程第条）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土异形柱结构的内力和变形分析，按我国现行规范体系，均采用弹性方法计算，但在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（规程第条及第条）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。异形柱结构按空间分析

42、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。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4的范围，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。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。,柱主轴与整体坐

43、标夹角 柱内力正向图 梁内力正向图,墙内力正向图 墙肢内力正向图,空间分析模型,关于薄壁构件的说明,h/4异形柱,h/=45宽肢异形柱（暂名）,h/=58短肢剪力墙,h/8剪力墙,异形柱构件截面肢高肢厚比h/限定在4以内，其偏心受压时的应变基本符合平截面假定，其力学性能类似普通杆件。h/4的异形柱，计算中采用”柱元“，为两节点六自由度（u,v,w,Qx,Qy,Qz）的杆元，可考虑剪切和扭转变形。h/4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。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b或高度与杆件长度l需满足下列条件：/b 0.1/

44、l 0.10.2 薄壁杆件每个节点有7个自由度，即比上述6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，规范暂无正式规定，有待进行研究。,三、异形柱结构计算中对楼板的处理（规程第条）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。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，

45、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形加大，对结构不利，故计算时应考虑楼板的面内变形，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、设置边梁、加大楼板配筋等措施。四、异形柱结构的计算参数（规程第条）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。,五、计算自振周期的折减（规

46、程第条及第条）规程第条（强制性条文）规定：“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”。规程第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：（1）框架结构可取0.60.75；（2）框架剪力墙结构可取0.70.85。本规程对计算的自振周期折减系数T给出了一个范围，当按本规程第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，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（规程第条）规程第条对结构分析提出了要求：“设计中所采用

47、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。”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工程中应用。,第四节 水平位移限值 一、层间位移控制 对结构楼层层间位移的控制，实际上是对构件截面大小、

48、刚度大小的控制，从而达到：保证主体结构基本处于弹性受力状态，保证填充墙、隔墙的完好，避免产生明显损伤。非抗震设计时风荷载作用下的异形柱结构处于正常使用状态，此时结构应避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。为此，应保证结构具有必要的刚度。抗震设计是根据抗震设防三个水准的要求，采用二阶段设计方法来实现的。要求在多遇地震作用下主体结构不受损坏，填充墙及隔墙没有过重破坏，保证建筑的正常使用功能；在罕遇地震作用下，主体结构遭受破坏或严重破坏但不倒塌。二、弹性层间位移限值（规程第条）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：uee h 三、弹塑性

49、层间位移限值（规程第条）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：upp h,规程表4.4.1 异形柱结构弹性层间位移限值 规程 表异形柱结构弹塑性层间位移限值,第五章 底部抽柱带转换层的异形柱结构（规程附录A）,第一节 上部小开间结构向下部大开间结构的转换（规程第条）国内已有一些采用梁式转换的底部抽柱带转换层的异形柱结构的试验研究成果、理论研究成果和工程实例资料，且积累了一定的设计、施工实践经验，而采用其他形式转换构件，尚缺乏规程编制的依据。梁式转换的受力途径是柱梁柱，具有传力直接、明确、简捷的优点，故本规程规定转换构件宜采用梁式转换，并对采用梁式转换的异形柱结构设计作了相应

50、规定。第二节 底部抽柱带转换层异形柱结构地震模拟试验 试验由东南大学土木工程学院主持，于2001年在上海同济大学土木工程防灾国家试验室完成。试验的结构模型原型结构为底部抽柱、带转换层的钢筋混凝土异形柱框架结构，坡形屋顶，9层，按7度抗震设计，模型缩尺比为1/8，加速度相似系数为1，在同济大学地震模拟振动台上进行试验。试验结果表明：一、底部抽柱带转换层异形柱结构试件在7度多遇地震作用下的最大层间位移角为1/1122；7度罕遇地震作用下的最大层间位移角为1/144；8度罕遇地震作用下最大层间位移角为1/88，既满足现行国家标准对框架结构层间弹性位移限值（e=1/550）及层间弹塑性位移限值（p=1