1 、概述
    近年來，隨著我國住宅產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及人們對住宅建筑使用要求的不斷提高。如何合理地利用建筑物的有效面積，這對住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了一項新的要求。異型柱框架結(jié)構(gòu)體系在一定程度上滿足了上述要求。由于異形柱結(jié)構(gòu)是采用T 形、L 形、十字形等截面的異形柱代替一般框架柱作為豎向支承構(gòu)件而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，所以在工程設(shè)計中可根據(jù)建筑設(shè)計對建筑功能、布置的要求，在結(jié)構(gòu)的不同部位，采取不同形狀截面的異形柱，以避免框架柱在室內(nèi)凸出、少占建筑空間、改善建筑觀感，為居住建筑設(shè)計及使用功能帶來靈活性和方便性。
    同時與其他結(jié)構(gòu)體系比較，異型柱結(jié)構(gòu)體系還具有以下主要優(yōu)點：
   （1）由于異形柱結(jié)構(gòu)是采用T 形、L 形、十字形等截面的異形柱，柱肢厚基本與填充墻等厚,框架梁寬也同墻厚，室內(nèi)不凸出梁柱，便于使用又美觀，同時還增加了房間的使用面積。從建筑學(xué)角度也可稱其為“隱式框架”。
   （2）圍護墻通常是非承重的輕質(zhì)隔墻，原則上允許任意穿墻打洞，甚至拆除重砌，這使得房間布置更加靈活，能更好地實現(xiàn)建筑功能的要求。
   （3）由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身特點，雖然增加了施工難度，但由于擴大了使用面積，加之自重較輕，減少了基礎(chǔ)費用。
   （4）在小高層以及高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對比剪力墻結(jié)構(gòu)以及短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，綜合考慮總體經(jīng)濟效益較好。
    另一方面，任何一種結(jié)構(gòu)體系都存在著它的有待完善之處。
    從“強柱弱梁”的抗震概念來講，異型柱結(jié)構(gòu)體系推遲或避免脆性剪切破壞，實現(xiàn)延性彎曲破壞的能力較差；從施工角度來講，異型柱結(jié)構(gòu)體系梁柱節(jié)點尺寸有限，這就造成節(jié)點核心區(qū)鋼筋較多較密，從而影響到柱中受力鋼筋的粘結(jié)強度。以上等等就要求設(shè)計人員要深刻了解異型柱結(jié)構(gòu)體系的特點，熟練掌握異型柱規(guī)程與現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的異同之處，并在設(shè)計工作中加以應(yīng)用。
2、規(guī)范新的要求
① 房屋最大高度
   《規(guī)程》 3.1.2條:“異形柱結(jié)構(gòu)適用的房屋最大高度應(yīng)符合表3.1.2 的要求”。
表3.1.2    異形柱結(jié)構(gòu)適用的房屋最大高度(m)

結(jié)構(gòu)體系	非抗震設(shè)計	抗震設(shè)計
		6度	7度		8度
		0.05g	0.10g	0.15g	0.20g
框架結(jié)構(gòu)	24	24	21	18	12
框架-剪力墻結(jié)構(gòu)	45	45	40	35	28

    注：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)在基本振型地震作用下，當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%時，其適用的房屋最大高度可比框架結(jié)構(gòu)適當增加；
    由上規(guī)范條文可知，小高層及高層建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能采用異形柱框架結(jié)構(gòu)（包括帶有少量剪力墻的異形柱框架結(jié)構(gòu)），必須采用異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。尤為重要的是在結(jié)構(gòu)平面布置中，剪力墻必須“加足”。此處的“加足”的意思是除了滿足高層結(jié)構(gòu)周期和位移的要求之外，還應(yīng)滿足剪力墻部分承受的第一振型底部地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。
② 45°方向地震作用補充驗算
  《規(guī)程》4.2.4 條： “異形柱結(jié)構(gòu)的地震作用計算，應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1 一般情況下，應(yīng)允許在結(jié)構(gòu)兩個主軸方向分別計算水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔，7度(0.15g)及8度(0.20g)時尚應(yīng)對與主軸成45^°方向進行補充驗算；”
    異形柱和矩形柱具有不同的截面特征即受力特性，試驗研究及理論分析表明：異形柱的雙向偏壓正截面承載力（作用）方向不同而有較大的差異。在L形，T形和十字形三種異形柱中，以L形柱的差異最為明顯。當異形柱結(jié)構(gòu)中混合使用等肢異形柱與不等肢異形柱時，則差異情況更為錯綜復(fù)雜，成為異形柱結(jié)構(gòu)地震作用計算中不容忽視的問題。
    在結(jié)構(gòu)抗震計算中，由于地震作用方向的角度劃分得越多越細，各異形柱的內(nèi)力相對于不同方向的變化差異就越趨于縮小，為避免龐大而繁瑣的計算工作量以及提高設(shè)計效率，沒有必要選取過多的角度方向，對于全部采用等肢異形柱且布置較為規(guī)則的異形柱結(jié)構(gòu)，除0度，90度正交方向外，再采取45度方向附加地震作用驗算，一般可以滿足工程角度的要求。
③ 單跨框架結(jié)構(gòu)
  《規(guī)程》3.1.4條：“2 ，抗震設(shè)計時，異形柱結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用多塔、連體和錯層等復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式，也不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)；”
    隨著住宅產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及人們對住宅建筑使用要求的不斷提高，中規(guī)中矩的住宅建筑平面已經(jīng)不能滿足人們的需要。這就給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員提出了更高的要求，在結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置時有可能會出現(xiàn)單跨框架。需要說明的是，平面柱網(wǎng)中出現(xiàn)單跨框架和單跨框架結(jié)構(gòu)是完全不等同的兩個概念。對于一個結(jié)構(gòu)而言，至少只有一個結(jié)構(gòu)主軸方向的單跨框架榀數(shù)超過該方向結(jié)構(gòu)框架總榀數(shù)的30%時，此結(jié)構(gòu)才能稱得上是單跨框架結(jié)構(gòu)，異形柱結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)并不是說結(jié)構(gòu)中不能出現(xiàn)少量的單跨框架。
④ 框架梁梁端縱向受拉鋼筋最大配筋百分率
  《規(guī)程》6.3.5 條：“4,抗震設(shè)計時，對二、三級抗震等級的框架梁，梁端的縱向受拉鋼筋百分率不宜大于表6.3.5的規(guī)定值。”
表6.3.5    梁端縱向受拉鋼筋最大配筋百分率

抗震等級	混凝土		C25	C30	C35	C40	C45	C50
二、三級	鋼筋	HRB335	1.4	1.7	2.0	2.2	2.4	2.4
		HRB400	1.1	1.4	1.7	1.9	2.1	2.1

 對于普通矩形柱框架梁，由于梁的變形能力主要取決于梁端的塑性轉(zhuǎn)動量，而梁的塑性轉(zhuǎn)動量與截面混凝土受壓區(qū)相對高度有關(guān)。當相對受壓區(qū)高度為0.25至0.35范圍時，梁的位移延性系數(shù)可到達3～4。所以計算梁端受拉鋼筋時考慮梁端受壓鋼筋的作用，計算梁端受壓區(qū)高度時宜按梁端截面實際受拉和受壓鋼筋面積進行計算。
 對于異形柱框架梁，在地震作用組合內(nèi)力作用下，梁支座處縱向鋼筋有可能在節(jié)點一側(cè)受拉，另一側(cè)受壓，對于異形柱框架梁柱節(jié)點易引起縱向鋼筋在節(jié)點核心區(qū)錨固破壞。為保證梁的支座截面有足夠的延性，對二、三級抗震等級的框架梁梁端的縱向受拉鋼筋最大配筋率系根據(jù)單筋梁滿足x≤0.35h₀的條件給出。
⑤ 異形柱結(jié)構(gòu)施工的尺寸允許偏差
   由于異形柱結(jié)構(gòu)截面尺寸較小，為保證結(jié)構(gòu)的安全和鋼筋的保護層厚度，要求截面尺寸只允許出現(xiàn)正偏差。這與現(xiàn)行的《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50204-2002）中對于柱截面內(nèi)部尺寸允許出現(xiàn)負偏差的要求是不同的。
⑥ 框架頂層柱縱向鋼筋的錨固和搭接
   由于異形柱柱肢寬度與梁相當，所以存在著梁筋與柱筋交接處較密集的問題。《規(guī)程》根據(jù)國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第11.6.7條規(guī)定并考慮異形柱的特點，頂層端節(jié)點柱外縱向鋼筋沿節(jié)點外邊和梁上邊與梁上部縱向鋼筋的搭接長度增大到1.6laE(1.6la)，但伸入梁內(nèi)的柱外側(cè)縱向鋼筋截面面積調(diào)整為不宜少于柱外側(cè)全部縱向鋼筋面面積的50%。在目前沒有異形柱結(jié)構(gòu)標準圖集的情況下，設(shè)計人員應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明中予以注明，以免發(fā)生施工錯誤。
4、結(jié)語
    異形柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已越來越普遍，由于柱的截面形式復(fù)雜以及目前缺乏充分的震害實踐依據(jù)，這就要求設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)通過安全、技術(shù)、經(jīng)濟和使用條件的綜合分析比較，緊抓設(shè)計要點，合理的應(yīng)用異形柱結(jié)構(gòu)體系，以取得良好的社會和經(jīng)濟效益