异形柱疑惑？终于找到权威解释。-下篇

Lsnow0123

今天接着讲另外9个问题，如下图：





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国家异形柱规程主要是基于何原因确定？


问题描述
对异形柱的轴压比限值的取值主要是意见何依据和实验确定的，而且注意到新版天津规程和旧版规程有所区别，且有从严的趋势，曾见到许多文献介绍异形柱轴压比限值的研究，但是，许多结论差异较大，不知道国家异形柱规程主要是基于何原因确定？


答
轴压比限值及框架柱构造要求的修订：

近来的研究表明，一般情况下L形、T形截面柱的截面延性随配筋率的提高而提高，然而在某柴荷载角情况下，由于截面几何形状的不对称性，拉压筋比例失衡，使得L形、T形截面柱的延性会随配筋率的提高而降低。

此次修订中综合考虑上述情况，对L形、T形截面框架柱进行了大量的补充计算分析，并根据分析结果对原《规程》第7.2.2条附表的轴压比限值进行了修订，适当调整了L形、T形截面柱的轴压比限值。

对+形截面框架柱则考虑了肢高与肢厚比的影响，对其轴压比限值也做了适当调整。

总的来讲，L形、T形、＋形截面柱的轴压比限值均比原《规程》有所减小，减小的幅度：L形、T形截面柱为0.05；＋形截面柱为0.05～0.1。

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对一般情况的异形柱结构为什么要规定在
结构的两个主轴方向及与两主轴呈45°方向
应分别计算水平地震作用并进行抗震验算？

答：这里的一般情况是指平面布局较为规则的异形柱结构。

因L形柱截面主轴与结构主轴呈45°方向，八度抗震设计时，计算发现，对于结构外缘靠近角部的L形柱，当地震作用方向与L形柱截面弱轴方向垂直时，所得的柱纵筋配筋结果取得最大值。

它比对结构两主轴方向分别计算了水平地震作用所得的纵筋配筋结果要大10%－40%。

设防烈度较高，结构平面越小、越接近方形其角柱按地震作用方向与结构主轴方向45°计算所得配筋越大。

因此，规程(送审稿)做出此规定。

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为什么对不规则的异形柱结构规程(送审稿)
未规定在结构的与两主轴呈45°方向
应分别计算水平地震作用并进行抗震验算？

答：不规则的异形柱结构一般结构平面面积较大，又不接近方形，还有可能有些柱网轴线与其它柱网轴线交角大于15°；

且此情况规程已规定应对其进行双向水平地震同时作用计算，对后一种情况还要求对此柱网轴线方向进行水平地震作用计算，虽此柱网轴线不一定是45°方向，但与其相差最大不到30°。

这样配筋计算结果就与按每根L形柱都进行45°方向地震作用配筋计算结果相差不大了。

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为什么规程送审稿较征求意见稿
对于异形柱框架结构的房屋最大适用高度
有了较大幅度的降低？

答：经过针对八度抗震设防设计的六层异形柱结构振动台试验，与框架节点承载力计算公式计算比较，发现上述公式计算结果与试验结果较为吻合。

按上述公式计算，该六层结构下面三层大部分梁柱节点不满足截面尺寸限制条件；振动台试验的结果也是这些层的梁柱节点大部分发生不同程度损坏（虽还不至于引起整体结构的立即倒塌），而未发现其它层的梁柱节点有损坏现象。

以上验证了计算公式的准确性和CRSC计算软件的可靠性。

用此公式和软件对大量工程计算发现原异形柱框架结构的房屋最大适用高度有些偏高，故对此进行了的调整，特别是高烈度设防区的调整幅度较大，八度设防由最高为六层降低为最高四层。

所以给出最高限值是针对目前大多数结构设计软件都不会或不计算异形柱框架节点受剪承载力，造成很大的安全隐患。


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异形柱截面上什么位置的纵筋是受力纵筋？

答：异形柱截面上受力纵筋的位置如下图所示。




试验和模拟计算表明这些位置上的纵筋均发挥较大的作用，特别是当轴压较大时处于各肢内折角处的纵筋的作用不容忽视，一定要作为受力筋处理。

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为什么要规定“异形柱结构框架梁截面高度
抗震设计时不应小于400mm”？

答：类似于贯穿节点的梁纵筋，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“拉风箱”、即沿节点区柱纵向钢筋全长粘结破坏、现象发生。为保证其粘结应为不致过大，避免上述现象出现，规定梁的高度、即节点高度不能太小。

我国钢筋混凝土规范11.6.7.1条款规定对一、二级抗震等级，梁内贯穿中柱的纵向钢筋不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20。对柱的纵筋未提要求，看来是该规范的一个欠缺，因根据剪力平衡，节点横、竖向的剪力是相等的，对竖向、即沿柱纵筋方向不提要求是个欠缺。

美国混凝土学会节点委员会要求对抗震设计的节点高度不小于20倍柱纵筋直径（美国不分抗震等级）。新西兰有比美国更严格的规定。

异形柱规程假定柱纵筋直径20mm，按20倍柱纵筋直径取，即规定抗震设计的异形柱框架梁最小高度为400mm。非抗震设计有所放松。

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，希望设计人员务必遵守此条规定。