1、中华人民共和国行业标准混凝土异形柱结构技术规程JGJ 149 - 2006 条文说明前主口混凝土异形柱结构技术规程)JGJ 149一2006经建设部2006年3月9日以415号公告批准发布。为便于广大设计、施工、科研、教学等单位有关人员在使用本规程时正确理解和执行条文规定，时昆凝土异形柱结构技术规程编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明，供使用者参考。在使用中如发现本条文说明有不妥之处，请将意见函寄天津大学(主编单位)。(邮政编码:300072，地址:天津市南开区卫津路92号天津大学土术工程系44 目次1 总则.2 术语、符号. . 48 3 结构设计的基本规定.49 4 结构计算分析.
2、5 截面设计.6 结构构造. 68 7 异形柱结构的施工附录A底部抽柱带转换层的异形柱结构.75 45 1总贝。1. 0.1 混凝土异形柱结构是以T形、L形、十字形的异形截面柱(以下简称异形柱)代替一般框架柱作为竖向支承构件而构成的结构，以避免框架柱在室内凸出，少占建筑空间，改善建筑观瞻，为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性;同时结合墙体改革，采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料作为框架填充墙及内隔墙，代替传统的烧结普通砖墙，以贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、保护环境的政策。混凝土异形柱结构体系与一般矩形柱结构体系之间既存在着共性，也具有各自的特性。由于异形柱与矩形柱二者在截面特性
3、、内力和变形特性、抗震性能等方面的显著差异，导致在异形柱结构设计与施工中一些不容忽视的问题，这些方面在目前我国现行规范、规程中尚未得到反映。随着异形柱结构在各地逐渐推广应用，迫切需要异形柱结构的行业标准作为指导异形柱结构设计施工、工程审查及质量监控的规程依据。近年来国内各高等院校、设计、研究单位对异形柱结构的基本性能、设计方法、构造措施及工程应用等方面进行了大量的科学研究与工程实践，包括:异形柱正截面、斜截面、梁柱节点的试验及理论研究、异形柱结构模型的模拟地震作用试验(振动台试验及低周反复水平荷载试验)研究、异形柱结构抗震分析及抗震性能研究、异形柱结构专用设计软件研究及异形柱结构标准设计研究等
4、。一些省市制订并实施了异形柱结构地方标准，一些地方的国家级住宅示范小区中也建有异形柱结构住宅建筑，我国异形柱结构的科学研究成果不断充实，设计与施工的工程实践经验不断积累，为了在混凝土异形柱结构设计与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，特制订混凝土异形46 柱结构技术规程作为中华人民共和国行业标准。1. O. 2 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布置较为规则的宿舍建筑等，工程实践表明效果良好。异形柱结构体系也可用于类似的较为规则的一般民用建筑。由于我国目前尚无在8度CO.30g)及9度抗震设防地区异形柱结构的设计与施
5、工工程实践经验，也没有相应的可资依据的研究成果，且考虑到异形柱结构的抗震性能特点，故未将抗震设防烈度为8度(0.30g)及9度抗震设计的建筑列入本规程适用范围。1. O. 3 本规程遵照现行国家标准建筑结构可靠度设计统-标准)GB 50068、建筑结构荷载规范)GB 50009、混凝土结构设计规范)GB 50010、建筑抗震设计规范)GB 50011、(11昆凝土结构工程施工质量验收规范)GB 50204及现行行业标准高层建筑混凝土结构技术规程)JGJ 3等，并根据异形柱结构有关试验、理论的研究成果和工程设计、施工的实践经验编制而成。47 2 术语、符号2.1术语本规程的术语系根据现行国家标准
6、工程结构设计基本术语和通用符号GB 132和建筑结构设计术语和符号标准GB/ T 50083给出的。2.2符号本规程的符号主要是根据现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010和建筑抗震设计规范GB 50011规定的。有些符号基于异形柱结构特点作了相应的调整和补充。48 3 结构设计的基本规定3.1结构体系3.1.1 长期以来，工程实际应用的主要是以T形、L形和十字形截面的异形柱构成的框架结构和框架-剪力墙结构体系，对柱的其他截面形式由于问题的复杂性及目前缺乏充分研究依据而未列人。这里的异形柱框架结构体系包括全部由异形柱作为竖向受力构件组成的钢筋混凝土结构，也包括由于结构受力需要而部分采用一
7、般框架柱的情形。为满足在建筑物底部设置大空间的建筑功能要求，异形柱结构体系还可以采用底部抽柱带转换层的异形柱框架结构或异形柱框架-剪力墙结构，此时应遵守本规程附录A的规定。框架-核心筒结构是框架-剪力墙结构中剪力墙集中布置于建筑平面核心部位的一种特殊情形，其核心筒具有较大的空间刚度和抗倾覆力矩的能力，其外围周边框架柱的抗扭能力相对薄弱，成为抗震的薄弱环节，现有的震害资料表明，框架-核心筒结构在强烈地震作用下，框架柱的损坏程度明显大于核心筒。目前对异形柱用于此类结构体系尚缺乏研究，故现阶段规程的异形柱结构中不包括此类结构体系。3. 1. 2 对混凝土异形柱结构，从结构安全和经济合理等方面综合考虑
8、，其适用的房屋最大高度应有所限制，我国现行有关标准中还没有对异形柱结构适用的房屋最大高度做出规定，为此，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，O.lSg)及8度(0.20g)的抗震设计;不同场地类别;不同开间柱网尺寸;结构平均49 自重按1214kN/m2 ;标准层层高按2.9m。根据本规程及现行国家标准的有关规定，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
9、，并与现行国家标准相关规定的表达方式基本保持一致，用作工程设计的宏观控制。通过25项典型工程试设计的核验，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。结构的顶层采用坡屋顶时适用的房屋最大高度在国家现行有关标准中未作具体规定，异形柱结构设计时可由设计人员根据实际情况合理确定。当檐口标离不设水平楼板时，总高度可算至檐口标高处;当檐口标高附近有水平楼板，即带阁楼的坡屋顶情形，此时高度可算至坡高的1/2高度处。异形柱框架-剪力墙结构在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震倾覆力矩若大于结构总地震倾覆力矩的50%，其最大适用高度不宜再按框架剪力墙结构的要求执行，但可比框架结构的要求适
10、当放松，放松的幅度可根据剪力墙的数量及剪力墙承受的地震倾覆力矩确定。平面和竖向均不规则的异形柱结构或凹类场地上的异形柱结构，适用的房屋最大高度应适当降低，一般可降低20%左右;底部抽柱带转换层异形柱结构，适用的房屋最大高度应符合本规程附录A的规定。当异形柱结构中采用少量一般框架柱时，其适用的房屋最大高度仍按全部为异形柱的结构采用。在异形柱结构实际工程设计中应综合考虑不同结构体系、结构设计方案、抗震设防烈度、场地类别、结构平均自重、开间尺寸、进深尺寸及结构布置的规则性等影响因素，正确使用本规程关于异形柱结构适用的房屋最大高度规定。当房屋高度超过表中规定的数值时，结构设计应有可靠的依据，并采取有效
11、的加强措施。50 3. 1. 3 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。本规程对异形柱结构适用的最大高宽比的规定系根据异形柱结构的特性，比现行行业标准高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3对应的规定有所加严。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。3. 1. 4 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他因素。在异形柱结构设计中，应根据是否抗震设防、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
12、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。异形柱结构体系除应符合现行国家标准建筑抗震设计规范GB 50011、混凝土结构设计规范GB 50010及现行行业标准高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3的有关规定外，尚应符合本规程的有关规定。1 框架结构与砌体结构在抗侧刚度、变形能力、抗震性能方面有很大差异，将这两种不同的结构泪合使用于同-结构中，会对结构的抗
13、震性能产生不利的影响。现行行业标准高层建筑海凝土结构技术规程JGJ 3对此做了强制性条文的规定，对异形柱结构同样必须遵守。2 根据震害资料，多层及高层单跨框架结构震害严重，故本规程规定:抗震设计的异形柱结构不宜采用单跨框架结构。又基于对异形柱抗震性能特点的考虑，以及目前缺乏专门研究，规定异形柱结构不应采用多塔、连体和错层等复杂结构形式。3 在结构设计中利用楼梯间、电梯井位置合理布置剪力墙，51 对电梯设备运行、结构抗震、抗风均有好处，但若剪力墙布置不合理，将导致平面不规则，加剧扭转效应，反而会对抗震带来不利影响，故这里强调合理地布置剪力墙。对高度不大的异形柱结构的楼梯间、电梯井，可采用一般框架
14、柱。4 在异形柱结构中异形柱的肢厚尺寸较小，相应地梁宽尺寸及梁柱节点核心区尺寸均较小，为保证异形柱结构的整体安全，对主要受力构件-一柱、梁、剪力墙应采用现浇的施工方式。3.1.5 国家有关部门已经发布专门文件，禁止使用烧结蒙古土砖，积极发展和推广应用新型墙体材料，是当前墙体材料革新的一项主要任务。异形柱结构体系就是20世纪70年代以来墙体材料革新推动下促进结构体系变革的产物，它属于框架F轻墙(填充墙、隔墙)结构体系，应优先采用轻质高效的墙体材料，不应采用烧结实心蒙古土砖，由此带来的效益不仅是改善建筑的保温、隔热性能，节约能源消耗，而且减轻了结构的自重，有利于节约基础建设投资，有利于减小结构的地
15、震作用;采用工业废料制作轻质墙体，有利于利用废料，有利于环境保护，其综合效益值得重视。异形柱结构的主要特点就是柱股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一一砌体或墙板。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。3.2结构布置3.2.1 合理的结构布置(包括平面布置及竖向布置)无论在非抗震设计还是抗震设计中都具有非常重要的意义，结构的平面和竖向布置宜简单、规则、均匀，这就需要结构工程师与建筑师
16、密52 切协调配合，兼顾建筑功能与结构功能的合理性。关于结构布置中对规则性的要求，本规程提出: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，比现行国家标准建筑抗震设计规范)GB 50011对一般钢筋混凝土结构的有关规定有所加严，这是根据异形柱结构抗震性能和抗震设计特点而提出的。关于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
17、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。3.2.2在异形柱结构抗震设计时，首先应对结构设计方案关于平面和竖向布置的规则性进行判别。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对一般钢筋混凝土结构的有关要求外，尚应符合本规程第3.2.4条和第3.2.5条的有关规定。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)GB 50011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。表1平面不规则的类型不规则类型定义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移(或层间位
18、移)平均值的1.2倍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30%楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于楼板局部不连续该层楼板典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层53 亵2坚向不规则的类型不规则类型定义该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%.或小于其上侧向刚度不规则相邻3个楼层俱向刚度平均值的80%，除顶层外，局部收进的水平向尺寸大予相邻下一层的25%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(梁、街架等)向下传递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80% 注g抗侧力结构的楼层层间受
19、剪承载力是指所考虑的水平地震作用方向上，该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和。3.2.3 本规程根据异形柱结构的特点及抗震概念设计原则，对结构平面布置提出应符合的要求。本规程3.2.1条规定:异形柱结构宜采用规则的设计方案，相应地在对结构柱网轴线的布置方面，本条提出了纵、横柱网轴线宜分别对齐拉通的要求。震害表明，若柱网轴线不对齐，形不成完整的框架，地震中因扭转效应和传力路线中断等原因可能造成结构的严重震害，因此在设计中宜尽量使纵、横柱网轴线对齐拉通。异形柱的肢厚较薄，其中心线宜与梁中心线对齐，尽量避免由于二者中心线偏移对受力带来的不利影响。对异形柱框架-剪力墙结构中剪力墙的最大间距提出了限制要求
20、，其限值较现行国家标准对一般钢筋混凝土结构的相关规定有所加严。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。3.2.4 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。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54 建筑功能的要求，并不上下连续贯通落地(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。3.2.5 当异形柱结构的扭转位移比(
21、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类型，但本规程规定此时控制扭转位移比不应大于1.毡，较现行国家标准的规定有所加严。目的是为了限制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
22、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的较大值取用。抗震设计时，对异形柱结构中处于受力复杂、不利部位的异形柱，例如结构平面柱网轴线斜交处的异形柱，平面凹进不规则等部位的异形柱，提出采用一般框架柱的要求，以改善结构的整体受力性能。3.3 结构抗震等级3.3.1 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。本规程的结构抗震55 等级系针
23、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。本条文表3.3. 1注2和注3还明确了某些场地类别对抗震构造措施的影响。3.3.2、3.3.3条文系根据国家现行标准建筑抗震设计规范GB 50011和高层建筑混凝土结构技术规程)JGJ 3的相应规定给出的。56 4 结构计算分析4.1 极限状态设计4.1.1 按现行国家标准混凝土结构设计规范)GB 50010关于承载能力极限状态的计算规定，根据建筑结构破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级，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，其安全等级应采用二级。当异形柱结构用于类似的较为规则的一般民用建筑时
24、，其安全等级也可参照此条规定。4.1.2 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)GB 50068的规定，其设计使用年限为50年。若建设单位对设计使用年限提出更长的要求，应采取专门措施，包括相应荷载设计值，设计地震动参数和耐久性措施等均应依据设计使用年限相应确定。4.1.3 异形柱结构和一般混凝土结构一样，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。4.1.4 基于异形柱受力性能及设计、构造的特点，本条明确异形柱正截面、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。4.2 荷载和地震作用4.
25、2.1、4.2.2根据国家现行有关标准执行。4.2.3 按现行国家标准建筑抗震设计规范)GB 50011的有关规定，对乙、丙、丁类建筑，当抗震设防烈度为6度时可不进行地震作用计算;且6度时的建筑(建造于凹类场地上的较高建筑除外)，.，应允许不进行截面抗震验算，但本规程将57 6度也列入应进行地震作用计算及结构抗震验算范围。这是基于异形柱抗震性能特点和要求而制定的。4.2.4 异形柱结构对地震作用计算应符合的规定，基本按国家现行标准的有关规定，但考虑了异形柱结构的特点而有补充要求。1 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
26、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股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。规程编制组进行的典型工程试设计表明:按45。方向水平地震作用计算所得的结构底部剪力，与0。及90。正交方向水平地震作用下的结构底部剪力相比，可能减小，也可能增大。即使结构底部剪力减小，有可能在某些异形柱构件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
27、异形柱构件对应的水平地震作用的最不利方向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%。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
28、平地震作用不同方向情形的内力变化，从中选取最不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58 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。2 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，对异形性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 50011有关规定的条件(即扭转位移比大于1.20)来判别，此时异形柱结构的水平地震作用计算应计人
29、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。4.2.5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)GB 50011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，故本条文中仅列考虑振型分解反应谱法;平面不规则结构的扭转影响显著，应采用扭转捐联振型分解反应谱法。本规程主要用于住宅建筑，突出屋面的大多为面积较小、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
30、 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糯联振动影响，小塔楼宜每层作为一个质点参与计算。4.3 结构分析模型与计算参数4.3.1 无论是非抗震设计还是抗震设计，在竖向荷载、风荷载、多遇地震作用下棍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59 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。4.3.2 关于分析模型的选择方面，在当今
31、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。4.3.3 本规程适用的异形柱，其柱肢截面的股高股厚比限制在不大于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
32、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。4.3.4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盖的整体刚度。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，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，当存在楼盖大洞口的不规则类型时，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
33、楼板配筋等措施。4.3.5 计算系数根据现行国家标准按一般钢筋混凝土结构的有关规定采用。4.3.6 框架结构中的非承重填充墙属于非结构构件，但框架结60 构中非承重填充墙体的存在，会增大结构整体刚度，减小结构自振周期，从而产生增大结构地震作用的影响。为反映这种影响，可采用折减系数如对结构的计算自振周期进行折减。4.3.7 本规程对计算的自振周期折减系数如给出了一个范围，当按本规程第3.1.5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，应根据工程实际情况，合理选定计算自振周期折减系数。4.3.8 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，
34、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。4.4 水平位移限值4.4.1-4.4.3 对结构楼层层间位移的控制，实际上是对构件截面大小、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。非抗震设计中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
35、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。本规程对异形柱结构的弹性及弹塑性层间位移角限值的规定，系根据对一批异形柱结构设计中水平层间位移计算值的统计，并考虑已有的异形柱结构试验研究成果制定的，均比对一般钢筋混凝土框架结构和框架-剪力墙结构有所加严。61 5截面设计5.1 异形柱正截面承载力计算5. 1. 1 通过对28个L形、T形、十字形柱在轴力与双向弯矩共同作用下的试验研究，结果表明:从加载至破坏的全过程，截面平均应变保持平面的假定仍然成立。棍凝土受压应力-应变曲线、极限压应变cu及纵向
36、受拉钢筋极限拉应变Esu的取用，均与现行国家标准混凝土结构设计规范)GB 50010一致。5. 1. 2, 5. 1. 3采用数值积分方法编制的电算程序，对28个L形、T形、十字形截面双向偏心受压柱正截面承载力进行计算，结果表明:试验值与计算值之比的平均值为1.198，变异系数为0.087，彼此吻合较好。又通过对5个矩形截面双向偏心受拉试件承载力及矩形截面偏心受压构件MN相关曲线的核算，均有很好的一致性。表明所提出的计算方法正确可行。由于荷载作用位置的不定性，tl昆凝土质量的不均匀性以及施工的偏差，可能产生附加偏心距e.。本规程e.的取值基本与现行国家标准泪凝土结构设计规范)GB 50010第
37、7.3.3条中e.的取值相协调。5.1.4试验研究及理论分析表明，在截面、棍凝土的强度等级以及配筋己定的条件下，柱的长细比lo/几、相对偏心距eo/r和弯矩作用方向角是影响异形截面双向偏心受压柱承载力及侧向挠度的主要因素。为此，针对实际工程中常见的等肢L形、T形、十字形柱，以两端镀接的基本长柱作为计算模型，对各种不同情况的350根L形、T形、十字形截面双向偏心受压长柱(变化10种弯矩作用方向角，5种长细比lo/r.=17.590.07，5种相对偏心距eo/r.=O. 3462. 425)进行了非线性全过程分析，得到了等肢异形柱承载力及侧向挠度的规律。电算分析表62 明:对于同一截面柱在相同的弯
38、矩作用方向角下，异形柱的正截面承载能力及侧向挠度随计算长度lo及偏心距eo的变化而变化;在相同lo及eo情况下，由于各弯矩作用方向角截面的受力特性及回转半径的差异，承载力及侧向挠度迥然不同。经分析:沿偏心方向的偏心距增大系数弘=1十eo/f.主要与lo/r及eo/r.有关，根据350个数据拟合回归得到偏心距增大系数弘的计算公式(5.1. 4-1)、(5.1. 4-2)、(5.1. 4-3) ，其相关系数=0.9050按公式(5.1.4-1)、(5.1. 4-2)、(5.1. 4-3)计算的偏心距增大系数弘与350个等肢异形柱电算讯之比，其平均值为1.013 , 均方差为0.045;与38个不等
39、股异形柱电算r(之比，其平均值为1.014，均方差为0.025。因此式(5.1.4-1)、(5.1.4-2)、(5. 1. 4-3)也适用于一般不等肢异形柱(指短肢不小于500mm，长肢不大于800mm，肢厚小于300mm的异形柱)。当lo/r17.5时，应考虑侧向挠度的影响。当lo/r. 17.5时，构件截面中由二阶效应引起的附加弯矩平均不会超过截面一阶弯矩的4.2%，满足现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010的要求。但当lo/r，70时，属于细长柱，破坏时接近弹性失稳，本规程不适用。5.1.5 框架柱节点上、下端弯矩设计值的增大系数，参照了现行国家标准混凝土结构设计规范GB 500
40、10第11.4.2条的有关规定，但二级抗震等级时，异形截面框架柱柱端弯矩增大系数则由1.2调整为1.3，以提高框架强柱弱梁机制的程度。5.1.6 为了推迟异形柱框架结构底层柱下端截面塑性镜的出现，设计中对此部位柱的弯矩设计值应乘以增大系数，以增大其正截面承载力。考虑到异形柱较薄弱，其增大系数大于现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010第11.4. 3条的规定值。5.1.7 考虑到异形柱框架结构的角柱为薄弱部位，扭转效应对其内力影响较大，且受力复杂，因此规定对角柱的弯矩设计值按本规程第5.1.5条和5.1.6条调整后的弯矩设计值再乘以不小于1.1的增大系数，以增大其正截面承载力，推迟塑性镜
41、的出现。63 5. 1. 8 承载力抗震调整系数按现行国家标准混凝土结构设计规范)GB 50010第11.1. 6条规定采用。5.2 异形柱斜截面受剪承载力计算5.2.1 本条规定异形柱的受剪承载力上限值，即受剪截面限制条件。计算公式不考虑另一正交方向柱肢的作用，与现行国家标准混凝土结构设计规范)GB 50010第7.5.11条和第11.4. 8 条规定相同。5.2.2 L形柱和验算方向与腹板方向一致的T形柱的试验表明，外伸翼缘可以提高柱的斜截面受剪承载力。根据现行国家标准混凝土结构设计规范)GB 50010适当提高框架柱受剪可靠度的原则，并为简化计算，本规程采用了与现行国家标准混凝土结构设计
42、规范)GB 50010相同的计算公式，即按矩形截面柱计算而不考虑与验算方向正交柱肢的作用。按公式(5.2.1-1)、(5.2.2-1)计算与52个单调加载的L形、T形和十字形截面异形柱试件的试验结果比较，计算值与试验值之比的平均值为0.696，变异系数为0.148，基本吻合并有较大的安全储备。按公式(5.2.1-2)、(5.2.1-3)和公式(5.2.2-2)计算与11个低周反复荷载作用的L形和T形截面异形柱试件的试验结果比较，计算值与试验值之比的平均值为0.609，是足够安全的。公式(5.2.2-3)和公式(5.2. 2-4)中轴向拉力对异形柱受剪承载力的影响项，由于缺乏试验资料，取与现行国
43、家标准混凝土结构设计规范)GB 50010的规定相同。5.3 异形柱框架梁柱节点核心区受剪承载力计算5.3.1 试验研究表明，异形柱框架梁柱节点核心区的受剪承载力低于截面面积相同的矩形柱框架梁柱节点的受剪承载力，是异64 形柱框架的薄弱环节。为确保安全，对抗震设计的二、三、四级抗震等级的梁柱节点核心区以及非抗震设计的梁柱节点核心区均应进行受剪承载力计算。在设计中，尚可采取各类有效措施，包括例如梁端增设支托或水平加腋等构造措施，以提高或改善梁柱节点核心区的受剪性能。对于纵横向框架共同交汇的节点，可以按各自方向分别进行节点核心区受剪承载力计算。5.3.2-5.3.4 公式(5.3.2-1)和公式(
44、5.3.2-2)为规定的节点核心区截面限制条件，它是为避免节点核心区截面太小，混凝土承受过大的斜压力，导致核心区混凝土首先被压碎破坏而制定的。公式(5.3.3-1)和公式(5.3. 3-2)是节点核心区受剪承载力设计计算公式，参照现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010第11.6.4条，取受剪承载力为混凝土项和水平箍筋项之和，并根据试验谨慎地考虑了柱轴向压力的有利影响。针对异形柱框架的特点，由于正交方向梁的截面宽度相对较小且偏置(对T形、L形柱框架梁柱节点)，正交梁对节点核心区混凝土的约束作用甚微，公式(5.3.2-1)、(5.3.2-2)和公式(5. 3. 3-1)、(5.3.3-2)
45、均未考虑正交梁对节点的约束影响系数。研究表明，肢高与肢厚相同的等肢异形柱框架梁柱节点核心区的水平截面面积可表达为fbjhj= bchc十hf(bf-bc)，取bj=bc h f(bf -bJ 和hj=儿，则有岛=1十向hJ，岛为翼缘全部有效利用时的翼缘影响系数。本规程建立计算公式所依据的基本试验试件有L形、T形和十字形三种截面，其(bfbc)值分别为300mm、270mm和360mm，计算求得的5分别为1.625、1.560和1. 654。试验表明，在相同条件下，节点水平截面面积相等时，等肢L形、T形和十字形截面柱的节点受剪承载力分别比矩形柱节点降低33%、18%和8%左右，这主要是由于节点核
46、心区外伸翼缘65 面积(bf-bc)hf在节点破坏时未充分发挥作用所致。为此，对于等肢异形柱框架梁柱节点，在公式(5.3.2-1)、(5.3.2-2)和公式(5.3. 3-1)、(5.3.3-2)中，当(bf-bc)等于300mm时，表5.3.4-1中翼缘影响系数Sf分别取为1.05、1.25和1.40。对于T形柱节点，当(bf-bc)值由270mm增加到570mm时，试验得到的受剪承载力提高约30%，而用有限元分析得到的受剪承载力仅提高约12%。据此当(bf-bc)等于600mm时，岛分别取为1.10、1.40和1.55。对于股高与肢厚不相同的不等肢异形柱框架梁柱节点，表5.3.4-2中Sf
47、.ef的取值是基于对等肢异形柱节点的分析并偏于安全给出的。试验还表明，十字形截面柱中间节点在轴压比为O.3时的节点核心区受剪承载力较轴压比为O.1时提高约10%左右，但在轴压比为0.6时，其受剪承载力反而降低并接近轴压比为O.1时的数值。为此计算公式(5.3. 2-2)和公式(5.3.3-2)引用轴压比影响系数SN来反映轴压比对节点核心区受剪承载力的影响。根据节点试件hj为480mm和550mm的试验结果比较，以及hj= 480 ,., 1200mm的有限元计算分析结果说明，节点核心区的受剪承载力并不随hj呈线性增加的变化规律。为保证计算公式应用的可靠性，公式通过截面高度影响系数Sh予以调整。
48、通过对116个T形柱节点Cfcu= 1050N/m时，Pv=O_ 1. 3% , bf和hf为4801200mm)进行的有限元分析，并考虑试验结果及反复加载的影响，求得节点核心区混凝土首先被压碎破坏的受剪承载力计算公式为:Vu = (0.232十O.56v/yv/ fc + 0.349/ fc)岛shfc句hj。若考虑在使用阶段节点核心区的裂缝宽度不宜大于0.2mm;根据12个试件的试验数据得到的po.Z/Pu变化范围在O.387 ,., O. 692之间，平均值为0.534，变异系数为0.157，假定按正态分布分析，取保证率93.3%，则得Po.Z/Pu=0.408。使用阶段用荷载和材料强度的标准值，在承载力计算时应分别乘以荷载和材料分项系数，合并近似取为1.55，则得1. 55XO. 408=0. 632。最后将上式右边乘以0.632，从而Vu=66 n
