t1729-2009钢筋混凝土异形柱结构技术规程.doc

'联合发布辽宁省建设厅辽宁省质量技术监督局2009-07-30实施2009-06-30发布钢筋混凝土异形柱结构技术规程DB21/T1729—2009DB21辽宁省地方标准ICS备案号： 前言本规程是根据辽宁省建设厅《关于印发（二〇〇九年工程建设地方标准编制/修订计划）的通知》（建发〔2009〕95号文）的要求，由辽宁省建筑设计研究院、大连理工大学等单位，对《钢筋混凝土异形柱结构技术规程》DB21/T1233－2003修订而成。编制组在修订过程中，开展了专题试验研究，进行了广泛调查分析，认真总结实践经验，以多种方式征求有关单位意见，并进行了试设计，对主要问题进行了反复修改，最后经审查定稿。本规程主要技术内容有：1.总则；2.术语和符号；3.结构设计基本要求；4.荷载和地震作用；5.结构计算；6.异形柱截面承载力计算；7.结构构造；8.施工及验收。本规程修订的主要内容是：根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（含2008局部修订）对异形柱结构房屋的最大适用高度、最大高宽比、抗震等级和抗震构造措施的规定作了适当调整，并增加了有关基本烈度7度（0.15g）的相应设计规定；删去了与《混凝土结构设计规范》GB50010-2002规定重复的内容，如框架梁和剪力墙的构造规定；增加了有关不等肢异形柱的设计和构造规定。此外，还与新颁布的行业标准《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ146-2006的内容作了适当的协调。本规程由辽宁省建设厅归口管理，由辽宁省建筑设计研究院负责具体技术内容的解释。本规程主编单位：辽宁省建筑设计研究院（邮政编码110005，地址沈阳市和平南大街84号）本规程参编单位：大连理工大学、沈阳建筑大学、中油辽河工程有限公司、沈阳新大陆建筑设计有限公司、华北水利水电学院、沈阳华新国际工程设计顾问有限公司、辽宁金海建筑设计院有限公司本规程主要起草人：张前国、黄承逵（以下按姓氏笔画排列）刘明、刘玲、齐恩杰、李庆钢、曲福来、杜大忠、陈祎、张毅斌、张晶涛、施铁军、赵欣、徐艳玲、董启灏本规程主要审查人：窦南华、由世歧、王德顺、孙国忠、常春、张春良、杨国强 目　次1总则2术语和符号2.1术语2.2主要符号3结构设计的基本要求3.1结构体系3.2结构抗震等级3.3结构布置3.4材料4荷载和地震作用4.1竖向荷载4.2风荷载及雪荷载4.3地震作用5结构计算5.1一般规定5.2结构的水平位移限值5.3计算要点6异形柱截面承载力计算6.1正截面承载力计算6.2斜截面受剪承载力计算6.3异形柱框架梁柱节点核心区受剪承载力计算7结构构造7.1一般规定7.2异形柱7.3异形柱框架梁柱节点8施工及验收8.1施工8.2工程验收附录A部分框支异形柱框架结构的设计要求.本规程用词说明.引用标准名录条文说明 Content1Generalprinciples2DefinitionsandNotation2.1Definitions2.2Mainnotation3Basicrequirementsfordesignofstructures3.1Structuralsystem3.2Seismicgradesofstructures3.3Structuraldisposal3.4Materials4Loadsandearthquakeaction4.1Verticalloads4.2Windloadandsnowload4.3Earthquakeaction5Analysisandcomputationofstructures5.1Generalprovisions5.2Lateraldisplacementlimitsforstructures5.3Keypointsofcomputation6Calculationofbearingcapacityofspeciallyshapedcolumns6.1Calculationofbearingcapacityatnormalsection6.2Calculationofshearcapacityatdiagonalsection6.3Calculationofshearcapacityofbeam-columnjointofframewithspeciallyshapedcolumns7Structuraldetails7.1Generalprovisions7.2Speciallyshapedcolumns7.3Beam-columnjointofframewithspeciallyshapedcolumns8Constructionandacceptance8.1Construction8.2AcceptanceofprojectAppendixADesignrequirementsfortheframepartiallysupportedwithspeciallyshapedcolumnsExplanationofpositiveandnegativewordsusedinthisspecificationReferencedstandardsCommentary 1总则1.0.1为在钢筋混凝土异形柱结构设计与施工中贯彻执行国家技术政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量，制定本规程。1.0.2本规程适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度、7度抗震设计的标准设防类（丙类）民用建筑。1.0.3本规程是以我国现行标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068、《建筑结构荷载规范》GB50009，《混凝土结构设计规范》GB50010、《建筑抗震设计规范》GB50011、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204、《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149和其他有关规范为依据，以有关科研成果和工程经验为基础编制的。钢筋混凝土异形柱结构的设计与施工，除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语和符号2.1术语2.1.1异形柱speciallyshapedcolumn截面几何形状为L形、T形和十字形,且截面各肢的肢高与肢厚比不大于4的钢筋混凝土柱。2.1.2异形柱结构structurewithspeciallyshapedcolumns异形柱框架结构和异形柱框架—剪力墙结构的总称。2.1.3异形柱框架结构framestructurewithspeciallycolumns由梁和异形柱或部分异形柱组成的框架结构。2.1.4异形柱框架—剪力墙结构frame-shearwallstructurewithspeciallycolumns由异形柱框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。2.1.5柱肢limbofcolumn异形柱截面相互垂直的两部分。2.1.6翼缘flange异形柱截面中垂直于框架主轴方向的柱肢。2.1.7腹板wed异形柱截面中平行于框架主轴方向的柱肢。2.1.8柱肢高厚比ratiooflengthtothicknessoflimb异形柱的肢高度与肢厚度的比值。2.1.9转换结构构件transfermember完成上部楼层到下部楼层的结构形式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而设置的结构构件，如转换梁、转换板等。2.1.10转换层transferstory转换结构构件所在的楼层。2.2符号2.2.1材料性能Ec——混凝土弹性模量；Es——钢筋弹性模量；fc——混凝土轴心抗压强度设计值；ft——混凝土轴心抗拉强度设计值；fy、f’y——钢筋抗拉、抗压强度设计值；fyv——箍筋抗拉强度设计值。2.2.2作用和作用效应Gj——第j层的重力荷载代表值；Mbl、Mbr——框架节点左、右侧梁端弯矩设计值；Mx、My——截面中性轴x、y向的弯矩设计值；N——轴向力设计值；V——剪力设计值；VEKi——第i层对应于水平地震作用标准值的剪力； Vj——节点核心区剪力设计值；σci——第i个混凝土单元的应力；σsj——第j个钢筋单元的应力。2.2.3几何参数　　αs＇——受压钢筋合力点至截面近边的距离；　　A——柱的全截面面积；Aci——第i个混凝土单元的面积；Asj——第j个钢筋单元面积；Asv——验算方向的柱肢截面厚度bc范围内同一截面箍筋各肢总截面面积；Asvj——节点核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋各肢总截面面积；bc——验算方向的柱肢截面厚度；bf——垂直于验算方向的柱肢截面高度；bj——节点核心区的截面有效验算厚度；d——纵向受力钢筋直径；dv——箍筋直径；ea——附加偏心距；ei——初始偏心距；e0——轴向力对截面形心的偏心距；eix——轴向力对截面形心轴y的初始偏心距；eiy——轴向力对截面形心轴x的初始偏心距；hb——梁截面高度；hbo——梁截面有效高度；hc——验算方向的柱肢截面高度；hf——垂直于验算方向的柱肢截面厚度；hi——第i层楼层层高；hj——节点核心区的截面高度;hco——验算方向的柱肢截面有效高度；H——房屋总高度；Hc——节点上、下层柱反弯点之间的距离；l0——柱的计算长度；ra——柱截面对垂直于弯矩作用方向形心轴xa-xa的回转半径；rmin——柱截面最小回转半径；s——箍筋间距；Xci、Yci——第i个混凝土单元的形心坐标；Xsj、Ysj——第j个钢筋单元的形心坐标；X0、Y0——截面形心坐标；α——弯矩作用方向角；Hn——柱的净高度；I0——对截面形心轴的惯性矩； Jr——框架梁截面按矩形计算的惯性矩。2.2.4系数及其他λ——框架柱的剪跨比；λv——配箍特征值；μN——轴压比；ηjb——节点核心区剪力增大系数；γRE——承载力抗震调整系数；ζf——节点核心区翼缘影响系数；ζh——节点核心区截面高度影响系数；ζN——节点核心区轴压比影响系数；ηα——偏心距增大系数；ρ——全部纵向受力钢筋配筋率；ρmin——全部纵向受力钢筋最小配筋率；ρmax——全部纵向受力钢筋最大配筋率；ρv——箍筋体积配箍率；——考虑非承重填充墙刚度对结构自振周期影响的折减系数；nc——混凝土单元总数；ns——钢筋单元总数；ξ——相对界限受压区高度；βc——混凝土强度影响系数。3结构设计的基本要求3.1结构体系 3.1.1本规程适用的结构体系是现浇钢筋混凝土异形柱框架（包括底部为矩形柱或圆形柱，上部为异形柱的框架）、部分框支异形柱框架、异形柱框架—剪力墙（不包括部分框支剪力墙结构体系）。注：1.部分框支异形柱框架结构体系是指底部为大开间矩形柱框架、上部为小开间异形柱框架的结构体系，其结构设计应符合本规程附录A的规定。2.部分框支异形框架一剪力墙结构的设计,应符合《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149中《底部抽柱带转换层的异形柱结构》的有关规定。3.1.2异形柱结构房屋适用的最大高度应符合表3.1.2的要求。表3.1.2异形柱结构房屋适用的最大高度（m）结构体系非抗震设计抗震设计6度7度0.05g0.10g0.15g框架结构24242118框架—剪力墙结构45454035部分框支异形柱框架结构212118-注：1房屋高度指室外地面至主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；2平面和竖向均不规则的异形柱结构或IV类场地上的异形柱结构，适用的最大高度应适当降低；3当房屋高度超过表中规定时，结构设计应进行专门论证，并采取有效的加强措施。3.1.3异形柱结构房屋的最大高宽比不宜超过表3.1.3的限值。表3.1.3异形柱结构的最大高宽比结构体系非抗震设计抗震设计6度7度0.05g0.10g0.15g框架结构4.543.53框架—剪力墙结构554.54部分框支异形柱框架结构4.543.5-3.1.4异形柱结构房屋的柱网尺寸不宜大于7.2m。3.1.5异形柱结构房屋应采用现浇楼、屋面结构。3.1.6异形柱结构房屋的结构设计，除应符合现行国家标准对一般钢筋混凝土结构的有关规定外，尚应符合下列要求：1异形柱结构中不应采用部分由砌体墙承重的混合结构形式； 2异形柱结构不宜采用单跨框架结构，抗震设计时不应采用单跨框架结构；3异形柱结构的楼梯间、电梯井可根据建筑布置及结构抗侧向作用的需要，合理地布置剪力墙或一般框架柱；4抗震设计时，异形柱结构不应采用多塔、连体和错层等复杂结构形式。3.2结构抗震等级3.2.1异形柱结构房屋应根据抗震设防烈度、结构体系和房屋高度，采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求，结构抗震等级应按表3.2.1采用。表3.2.1异形柱结构的抗震等级结构体系抗震设防烈度6度7度0.05g0.10g0.15g框架结构高度（m）≤21＞21≤21＞21≤18＞18框架四三三二三（二）二（二）框架—剪力墙结构高度（m）≤30＞30≤30＞30≤30＞30框架四三三二三（二）二（二）剪力墙三三二二二（二）二（一）部分框支异形柱框架结构高度（m）≤18＞18≤15＞15-框架四三三二框支层框架三三二二注：1房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；2建筑场地为I类时，除6度外，应允许按本地区抗震设防烈度降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；3对7度（0.15g）时建于III类、IV类场地的异形柱框架结构和异形柱框架—剪力墙结构，应按表中括号内所示的抗震等级采取抗震构造措施；4接近或等于高度分界线时，应结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。3.2.2异形柱框架—剪力墙结构，在基本振型地震作用下，当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比异形柱框架结构适当增加。3.2.3裙房与主楼相连时，裙房的抗震等级除应按裙房本身确定外，且不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。3.2.4 地下室不宜采用异形柱结构，当地下室顶板作为上部异形柱结构的嵌固部位时，地下一层结构的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。3.3结构布置3.3.1异形柱结构房屋宜采用规则的设计方案，抗震设计时，异形柱结构房屋的建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不规则的建筑方案应按规定采取加强措施，不得采用特别不规则的建筑方案。3.3.2抗震设计时，对不规则异形柱结构的定义和设计要求，除应符合《建筑抗震设计规范》GB50011第3.4节的规定外，尚应符合本规程第3.3.4条和第3.3.5条的有关规定。3.3.3异形柱结构的平面布置应符合下列要求：1异形柱结构的一个独立单元内，结构的平面形状宜简单、规则、对称，减少偏心，刚度和承载力分布宜均匀；2异形柱框架及剪力墙均应双向设置，纵、横向柱网轴线宜分别对齐拉通，剪力墙中心线宜与框架梁和异形柱中心线对齐；3异形柱框架—剪力墙结构中，当剪力墙之间的楼盖、屋盖无大洞口时，剪力墙的最大间距不宜超过表3.3.3的限值（取表中两个数值的较小值）；当剪力墙之间的楼盖、屋盖有较大开洞时，剪力墙间距应比表中限值适当减小；当剪力墙间距超过限值时，在结构计算中应计入楼盖、屋盖平面内变形的影响。表3.3.3剪力墙最大间距（m）非抗震设计抗震设计6度7度0.05g0.10g0.15g4.5B,554.0B,503.5B,453.0B,40注：表中B为楼盖宽度（m）。3.3.4异形柱结构的竖向布置应符合下列要求：1建筑的立面和竖向剖面宜规则、均匀，避免过大的外挑和内收；2结构的侧向刚度沿竖向宜均匀变化，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力沿竖向突变，竖向结构构件的截面尺寸和材料强度不宜在同一楼层变化；3异形柱框架—剪力墙结构体系的剪力墙应上下对齐连续贯通房屋全高。3.3.5不规则的异形柱结构，其抗震设计尚应符合下列要求：1扭转不规则时，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的比值不应大于1.45；2 楼层承载力突变时，其薄弱层地震剪力应乘以1.20的增大系数，楼层受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%；3竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以1.25~1.5的增大系数；4受力复杂部位的异形柱，宜采用一般框架柱。3.3.6抗震设计时，异形柱框架—剪力墙结构的剪力墙，其底部加强部位可为底部两层。3.4材料3.4.1混凝土的强度等级不应高于C50；抗震等级为二级的框架梁、框架柱、剪力墙、节点核心区不应低于C30，其他情况下不应低于C25。3.4.2抗震设计时，异形柱结构的钢筋应符合下列要求：1纵向受力钢筋宜选用符合抗震性能指标的HRB400级热轧钢筋，也可采用符合抗震性能指标的HRB335级热轧钢筋；箍筋宜选用符合抗震性能指标的HRB335、HRB400级热轧钢筋。2抗震等级为二级的框架结构，其纵向受力钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25，钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。注：钢筋的检验方法应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的规定。3.4.3异形柱结构的外围护墙与隔墙，其所用材料宜符合下列要求：1应优先采用轻质材料，可根据不同条件选用砌体或墙板；2当选用砌体墙时，块体的强度等级不宜低于MU5；砌筑砂浆强度等级不宜低于M5，抗震设计时不应低于M5。4荷载和地震作用4.1竖向荷载4.1.1竖向荷载标准值应按《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。4.2风荷载及雪荷载4.2.1基本雪压及风压应按《建筑结构荷载规范》GB50009给出的50年一遇的雪压和风压采用。 4.3地震作用4.3.1异形柱结构抗震设防烈度可采用中国地震动参数区划图的地震基本烈度（或与设计基本地震加速度值对应的烈度值）。对已编制抗震设防区划的地区，可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。4.3.2抗震设防烈度为6度、7度(O.10g、0.15g)的异形柱结构应进行地震作用计算及结构抗震验算。4.3.3异形柱结构的地震作用计算，应符合下列规定：1一般情况下，应在结构两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)时，尚应对与主轴成45o方向进行补充验算。2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。4.3.4异形柱结构房屋的地震作用宜采用振型分解反应谱法计算。高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法等简化方法计算。4.3.5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。4.3.6考虑水平地震作用的扭转影响时，可按下列规定计算其地震作用和作用效应：1规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀，其地震作用效应宜乘以增大系数。一般情况下，短边可按1.15采用，长边可按1.05采用；当扭转刚度较小时，宜按不小于1.3采用。2考虑双向水平地震作用的扭转效应，可按下列公式中的较大值确定：(4.3.6-1)(4.3.6-2)式中：——地震作用标准值的扭转效应；——分别为x向、y向单向水平地震作用的扭转效应。4.3.7抗震验算时，结构任一楼层的最小水平地震剪力应符合下式要求：(4.3.7)式中：——第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；——剪力系数，不应小于表4.3.7规定的楼层最小地震剪力系数值，对竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以1.15的增大系数；——第j层的重力荷载代表值。表4.3.7　楼层最小地震剪力系数值项目7度 0.10g0.15g扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构0.0160.0245结构计算5.1一般规定5.1.1异形柱结构房屋的内力和位移应按弹性分析方法计算，并考虑各抗侧力构件共同工作。框架梁可考虑在竖向荷载作用下梁端局部塑性变形引起的内力重分布。5.1.2异形柱结构的分析模型应符合结构的实际受力状态，异形柱结构的内力和位移计算应采用空间分析模型。 5.1.3梁、柱惯性矩可按下列方法取值：异形柱：边框架梁：中框架梁：式中：——对截面中和轴的惯性矩；——框架梁截面按矩形（不计翼缘两侧）截面计算的惯性矩。5.1.4考虑水平作用进行结构的内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性，并应在设计中采取措施保证楼板平面内的整体刚度。对楼板大洞口的不规则类型，计算时应考虑楼板平面内的变形，或对采用楼板平面内无限刚性假定的计算结果进行适当调整。5.1.5异形柱框架计算跨度应按下述方法取值：边柱轴线取异形柱柱截面翼缘内边线；中柱轴线取异形柱柱肢截面中性轴，相邻两柱轴线之间的距离即为框架计算跨度。5.1.6计算框架—剪力墙结构的内力和变形时，其剪力墙应计入端部翼墙的共同工作。翼墙的有效长度，每侧由墙面算起可取相邻剪力墙净间距的一半、至门窗洞口的墙长度及剪力墙总高度的15%三者的最小值。5.1.7结构抗震计算时，剪力墙连梁的刚度可折减，折减系数不宜小于0.50。5.1.8侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框架—剪力墙结构，任一层框架部分的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20%和按框架—剪力墙结构分析的框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值。5.2结构的水平位移限值5.2.1在风荷载、多遇地震作用下，异形柱结构房屋按弹性方法计算的楼层最大层间位移应符合下式要求：(5.2.1)式中：——风荷载、多遇地震作用标准值产生的楼层最大弹性层间位移；——弹性层间位移角限值，宜按表5.2.1采用；——计算楼层层高。表5.2.1弹性层间位移角限值结构类型框架、部分框支异形柱框架1/600 框架-剪力墙1/8505.2.27度抗震设计时，部分框支异形柱结构以及层数为10层及10层以上或高度超过28m的竖向不规则异形柱框架-剪力墙结构，宜进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。弹塑性变形的计算方法，可采用静力弹塑性分析方法或弹塑性时程分析方法。5.2.3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：(5.2.3)式中：——罕遇地震作用标准值产生的弹塑性层间位移；——弹塑性层间位移角限值，可按表5.2.3采用。表5.2.3弹塑性层间位移角限值结构类型框架、部分框支异形柱框架1/60框架-剪力墙1/1105.3计算要点5.3.1二、三级抗震等级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：　　　(5.3.1)式中：——节点上、下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，上、下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析分配；——节点左、右梁端，按反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和的较大值；——柱端弯矩增大系数，二级取1.3，三级取1.1。当反弯点不在柱的层高范围内时，柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。5.3.2二、三级抗震等级框架结构的底层，柱下端截面的弯矩设计值，应分别乘以系数1.4和1.2确定。5.3.3二、三级抗震等级的角柱，其弯矩、剪力设计值应按本规程5.3.1和5.3.2条调整后乘以不小于1.1的增大系数。5.3.4二、三级抗震等级的框架梁和剪力墙中跨高比大于2.5的连梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：(5.3.4) 式中：——梁端截面组合的剪力设计值；——梁的净跨；——梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；——分别为梁左、右端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值；——梁端剪力增大系数，二级取1.2，三级取1.1。5.3.5二、三级抗震等级的框架柱，其组合的剪力设计值应按下式调整：　　　　　　　　　　(5.3.5)式中：——柱端截面组合的剪力设计值；——柱的净高；——分别为柱上、下端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值；——柱剪力增大系数，二级取1.2，三级取1.1。5.3.6二、三级抗震等级的剪力墙底部加强部位，其截面组合的剪力设计值应按下式调整：=　　　(5.3.6)式中：——剪力墙底部加强部位截面组合的剪力设计值；——剪力墙剪力增大系数，二级为1.4，三级为1.2。——剪力墙底部加强部位截面组合的剪力计算值；5.3.7双肢剪力墙中，墙肢不宜出现小偏心受拉；当任一墙肢为大偏心受拉时，另一墙肢的剪力设计值、弯矩设计值应乘以增大系数1.25。6异形柱截面承载能力计算6.1正截面承载力计算6.1.1异形柱正截面设计宜按正截面承载力数值积分法进行计算。计算的基本假定可按《混凝土结构设计规范》GB50010第7.1.2条的规定采用。6.1.2按正截面承载力数值积分法进行计算时应符合下列要求：1将柱截面划分为有限个混凝土方格单元和钢筋单元(图6.1.2 -1)，近似取单元内的应变和应力均匀分布，合力点在单元形心处；2混凝土单元的压应力和钢筋单元的应力按本规程第6.1.1条的假定确定；3截面达到承载能力极限状态时各单元的应变按截面应变保持平面的假定确定，任意混凝土或钢筋单元应变表达式为：　(6.1.2-1)式中：——正截面的混凝土极限压应变；——混凝土或钢筋单元重心到中和轴的距离；——混凝土受压区边缘到中和轴的最大距离。4截面达到承载能力极限状态时的极限曲率，可按下列两种情况确定:1)当截面受压区外边缘的混凝土压应变达到混凝土极限压应变且受拉区最外排钢筋的应变小于0.01时，应按下列公式计算：　　(6.1.2-2)式中：——混凝土受压区边缘到中和轴的距离。2）当截面受拉区最外排钢筋的应变达到0.01且受压区外边缘的混凝土压应变小于混凝土极限压应变时，应按下列公式计算：　(6.1.2-3)式中：——截面受压区外边缘至受拉区最外排钢筋之间垂直于中和轴的距离。YAsjrXoxnh01Acifcφu(a)(b)(c)图6.1.2-1异形柱双向偏心受压正截面承载力计算(a)截面配筋及单元划分；(b)应变分布；(c)应力分布 YXXαXαoαN图6.1.2-2双向偏心异形柱截面N—轴向力作用点；o—截面形心；x、y—截面形心轴；xα-xα—垂直于弯矩作用方向的截面形心轴。5构件正截面承载力应按下列公式计算：　　　(6.1.2-4)(6.1.2-5)　(6.1.2-6)　　　(6.1.2-7)　　　(6.1.2-8)　　　(6.1.2-9)(6.1.2-10)　(6.1.2-11)式中：N——轴向力设计值；Mx、My——对截面形心轴x、y的弯矩设计值，由压力产生的偏心在x轴上侧时Mx取正值，由压力产生的偏心在y轴右侧时My取正值；eix、eiy——轴向力对截面形心轴y、x的初始偏心距；ei——初始偏心距；e0——轴向力对截面形心的偏心距；ea——附加偏心距，取20mm和0.15rmin的较大值，此处rmin为截面最小回转半径；α——弯矩作用方向角(图6.1.2-2)，为轴向压力作用点至截面形心的连线与截面形心轴 x正向的夹角，逆时针旋转为正；n——角度参数，当Mx、My均为正值时n＝0；当My为负值、Mx为正或负值时n＝1；当Mx为负值、My为正值时n＝2；σci、Aci——第i个混凝土单元的应力及面积，σci为压应力时取正值；σsj、Asj——第j个钢筋单元的应力及面积，σsj为压应力时取正值；X0、Y0——截面形心坐标；Xci、Yci——第i个混凝土单元的形心坐标；Xsj、Ysj——第j个钢筋单元的形心坐标；nc、ns——混凝土及钢筋单元总数。6.1.3有地震作用组合时异形柱双向偏心受压正截面承载力计算，应将式(6.1.2-4)～(6.1.2-6)右边除以相应的承载力抗震调整系数。应按本规程第6.1.5条采用。6.1.4异形柱双向偏心受压正截面承载力计算，应考虑结构侧移和构件挠曲引起的附加内力，此时可将轴向力对截面形心的初始偏心距ei乘以偏心距增大系数ηα。ηα应按下列公式计算：　　　(6.1.4-1)　(6.1.4-2)　　　　(6.1.4-3)式中：l0——柱的计算长度，应按国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010第7.3.11条采用；rα——柱截面对垂直于弯矩作用方向形心轴xα-xα的回转半径(图6.1.2-2)；Iα——柱截面对垂直于弯矩作用方向形心轴xα-xα的惯性矩；A——柱的全截面面积。按公式(6.1.4-1)计算时，柱的长细比l0/rα不应大于70。注：当柱的长细比l0/rα不大于17.5时，可取ηα＝1.0。6.1.5有地震作用组合的异形柱，正截面承载力抗震调整系数应按下列规定采用：轴压比小于0.15的偏心受压柱应取0.75；轴压比不小于0.15的偏心受压柱应取0.80；偏心受拉柱应取0.85。6.2斜截面受剪承载力计算6.2.1异形柱的受剪截面应符合下列条件：1无地震作用组合 ≤(6.2.1-1)2有地震作用组合剪跨比λ＞2的柱≤　　(6.2.1-2)剪跨比λ≤2的柱≤(6.2.1-3)式中：Vc——斜截面组合的剪力设计值；——受剪承载力抗震调整系数，取0.85；bc——验算方向的柱肢截面厚度；hc0——验算方向的柱肢截面有效高度。6.2.2异形柱的斜截面受剪承载力应符合下列规定：1当柱承受压力时1)无地震作用组合≤　(6.2.2-1)2)有地震作用组合≤(6.2.2-2)2当柱出现拉力时1)无地震作用组合≤　　　(6.2.2-3)2)有地震作用组合≤　(6.2.2-4)式中：λ——剪跨比。无地震作用组合时，取柱上、下端组合的弯矩设计值Mc的较大值与相应的剪力设计值Vc和柱肢截面有效高度hc0的比值；有地震作用组合时，取柱上、下端未经按本规程第5.3.1条～第5.3.3条调整的组合的弯矩设计值Mc的较大值与相应的剪力设计值Vc和柱肢截面有效高度hc0的比值，即λ＝Mc／(Vchc0)；当柱的反弯点在层高范围内时，均可取λ＝Hn／2hc0；当λ＜1.0时，取λ＝1.0；当λ＞3时，取λ＝3；此处，Hn为柱净高； N——无地震作用组合时，为与荷载效应组合的剪力设计值Vc相应的轴向压力或拉力设计值；有地震作用组合时，为有地震作用组合的轴向压力或拉力设计值，当轴向压力设计值N＞0.3fcA时，取N＝0.3fcA；此处，A为柱的全截面面积；Asv——验算方向的柱肢截面厚度bc范围内同一截面箍筋各肢总截面面积；Asv＝nAsv1，此处，n为bc范围内同一截面内箍筋的肢数，Asv1为单肢箍筋的截面面积；S——沿柱高度方向的箍筋间距。当公式(6.2.2-3)右边的计算值和公式(6.2.2-4)右边括号内的计算值小于时，应取等于，且值不应小于0.36。6.3异形柱框架梁柱节点核心区受剪承载力计算6.3.1异形柱框架应进行梁柱节点核心区受剪承载力计算。6.3.2节点核心区受剪的水平截面应符合下列条件：1无地震作用组合≤(6.3.2-1)2有地震作用组合≤(6.3.2-2)式中：——节点核心区组合的剪力设计值；——承载力抗震调整系数，取0.85；、－—节点核心区的截面有效验算厚度和截面高度，可取，，此处，、分别为验算方向的柱肢截面厚度和高度(图6.3.2)；——轴压比影响系数，应按表6.3.2-1采用；——翼缘影响系数，应按本规程第6.3.4条的规定采用；——截面高度影响系数，应按表6.3.2-2采用。 333333bfbfhfhcbchchfbchbbbhcbchfbf1-12-23-31133333322或1122或(a)顶层端节点(b)顶层中间节点(c)中间层端节点(d)中间层中间节点图6.3.2框架节点和梁柱截面表6.3.2-1轴压比影响系数ζN轴压比≤0.30.40.50.60.70.80.9ζN1.000.980.950.900.880.860.84注：轴压比N／(fcA)指与节点剪力设计值对应的该节点上柱底部轴向压力设计值N与柱全截面面积A和混凝土轴心抗压强度设计值fc乘积的比值。表6.3.2-2截面高度影响系数ζhhj(mm)≤6007008009001000ζh10.90.850.80.756.3.3节点核心区的受剪承载力应符合下列规定：1无地震作用组合(6.3.3-1)2有地震作用组合(6.3.3-2)式中：N——与组合的节点剪力设计值对应的该节点上柱底部轴向力设计值，当N为压力且N＞0.3fcA时，取N＝0.3fcA；当N为拉力时，取N＝0；Asvj——核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋各肢总截面面积；hb0——梁截面有效高度，当节点两侧梁截面有效高度不等时取平均值；as"——梁纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离。6.3.4翼缘对节点核心区受剪承载力提高作用的翼缘影响系数应按下列规定采用： 1对柱肢截面高度和厚度相同的等肢异形柱节点，翼缘影响系数ζf应按表6.3.4-1取用：表6.3.4-1翼缘影响系数ζfbf-bc(mm)0300400500600700ζfL形11.051.101.101.101.10T形11.251.301.351.401.40十字形11.401.451.501.551.55注：1表中bf为垂直于验算方向的柱肢截面高度(图6.3.2)；2表中的十字形和T形截面是指翼缘为对称的截面。若不对称时，则翼缘的不对称部分不计算在bf数值内；3对T形截面，当验算方向为翼缘方向时，ζf按L形截面取值。2对柱肢截面高度与厚度不相同的不等肢异形柱节点，根据柱肢截面高度与厚度不相同的情况，按表6.3.4-2可分为四类；在公式(6.3.2-1)、(6.3.2-2)和公式(6.3.3-1)、(6.3.3-2)中，ζf均应以有效翼缘影响系数ζf,ef代替，ζf,ef应按表6.3.4-2取用。表6.3.4-2有效翼缘影响系数ζf,ef截面类型L形、T形和十字形截面A类B类C类D类截面特征bf≥hc和hf≥bcbf≥hc和hf17.5时，应考虑侧向挠度的影响。当l0/ra≤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一阶弯矩的4.2%，偏心距增大系数取1。当l0/ra>70时，属于细长柱，破坏时接近弹性失稳，本规程不适用。6.1.5承载力抗震调整系数按《混凝土结构设计规范》GB50010的规定采用。6.2斜截面受剪承载力计算6.2.1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《混凝土结构设计规范》GB50010的规定一致。6.2.2 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《混凝土结构设计规范》GB50010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《混凝土结构设计规范》GB50010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。对于轴拉力作用下异形柱抗剪计算，尚缺少数据资料，按《混凝土结构设计规范》GB50010的规定推导得出的。6.3异形柱框架梁柱节点核心区受剪承载力计算6.3.1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框架梁柱节点的受剪承载力，是异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。6.3.2～6.3.4按照《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149的规定采用。公式(6.3.2-1)和公式(6.3.2-2)为规定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(6.3.3-1)和公式(6.3.3-2)是节点核心区受剪承载力设计计算公式，取受剪承载力为混凝土项和水平箍筋项之和，并考虑了轴向压力、柱肢截面高度和翼缘的影响。对低周反复荷载作用的31个异形柱框架结构分析证明，设计公式是可靠的。7异形柱结构构造7.1一般规定7.1.2、7.1.3异形柱结构房屋的特点是室内不露梁柱棱角，设计中应尽可能做到柱肢厚度和梁宽与填充墙厚度一致，填充墙的厚度一般不大于300mm，肢厚也不宜大于300mm。近几年的工程实践表明，异柱肢厚度小于200mm时，梁柱节点核心区的钢筋设置困难，混凝土的浇筑质量难保证，故限制肢厚不应小于200mm。试验研究表明，异形柱两方向肢高的比值过大，高轴压比下出现脆性破坏。7.1.4异形柱、梁的纵向受力钢筋的连接接头可采用焊接、机械连接或绑扎搭接。接头位置宜设在构件受力较小处。在层高范围内柱的每根纵向受力钢筋接头数不应超过一个。柱的纵向受力钢筋在同一连接区段的连接接头面积百分率不应大于50%。异形柱截面尺寸较小，在焊接连接质量有保证的条件下宜优先采用焊接，以方便钢筋的布置和施工，并有利于混凝土的浇筑。7.2异形柱7.2.2、7.2.4～7.2.14参照《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149的相应条文规定给出。7.2.3 根据编制组的试验研究和理论分析结果，不等肢异形柱的抗震性能较等肢异形柱降低，不等肢L形柱和翼缘长于腹板的T形柱，当短肢肢端处于受压时易发生小偏压脆性破坏、轴压比限制显著降低；此外不等肢异形柱的抗扭性能也较等肢异形柱差。因此框架角柱不应当采用不等肢异形柱。而适当增加短肢截面端部的纵向配筋量以及加密全柱范围内的箍筋可以改善其抗震性能，使其抗震性能和轴压比限值接近等肢异形柱。分析结果还表明，截面不对称的十字形和翼缘不对称的T形不等肢柱,其受力变形特性类似于不等肢L形柱或T形柱，构造要求可参照不等肢L形柱或T形柱的规定采用；截面对称的十字形不等肢柱以及翼缘对称且其宽度小于腹板高度的T形不等肢柱，其抗震性能与等肢异形柱接近，可按等肢异形柱的构造要求设计。7.3异形柱框架梁柱节点7.3.1框架柱的纵向钢筋，应贯穿中间层的中间节点和端节点，且接头不应设置在节点核心区内。7.3.2、7.3.3、7.3.5、7.3.7参照《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149的相应条文规定给出。7.3.4本规程不推荐采用梁截面宽度大于柱肢厚度的做法。一般做法为梁的截面宽度与异形柱柱肢厚度相等。此时，在梁四角上的纵向钢筋应向柱筋内侧弯折锚入梁柱节点核心区。在梁筋弯折处设置的附加封闭箍筋应根据梁的配筋面积和弯折角度计算确定，但构造上不能少于2根直径8mm附加封闭箍筋。7.3.6部分框支异形柱结构设计时会遇到底部为矩形柱或圆形柱、上部为异形柱的情况，异形柱截面可以部分超出底部柱截面范围，节点核心区应按本条的规定处理。框架柱的纵向钢筋，尽可能贯穿节点核心区，否则上部柱钢筋应与下部柱钢筋采用搭接连接，下部柱多出的钢筋在核心区内锚固。8施工及验收8．1施工8.1.1本条明确指出，异形柱结构的施工除执行本规程外，尚应遵守《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204和设计文件提出的各项要求。8.1.2本条要求在施工中应有经审查批准的施工组织设计和施工技术方案，并应能在施工过程中切实实施。施工组织设计和施工技术方案应按程序审批。对涉及结构安全和人身安全的内容，应有明确的规定和相应的措施。8.1.3原材料（特别是钢筋、水泥等）的质量对异形柱结构的承载力至关重要，应严格要求。进场时，应检查产品合格证和出厂检验报告，并按规定进行抽样检验。8.1.5基于异形柱截面小，要求混凝土粗骨料粒径不大于25㎜，便于振捣浇灌，并避免蜂窝、狗洞的出现。8.1.6 在施工过程中，当施工单位缺乏设计所要求的钢筋品种、级别或规格时，可进行钢筋代换，但应由设计单位办理设计变更文件。8.1.7本条提出了纵向受力钢筋连接方式的基本要求，这是保证受力钢筋应力传递及结构构件的受力性能所必需的。目前，钢筋的连接方式有多种，应按设计要求采用，当设计无要求时宜优先采用对接焊接。近年来，钢筋焊接和机械连接的技术发展较快，《钢筋焊接及验收规程》JGJ18、《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107对其应用、质量验收等都有明确的规定，应严格遵照执行。对钢筋焊接和机械连接，除应按相应规定进行形式、工艺检验外，还应从结构中抽取试件进行力学性能试验。8.1.8、8.1.9本条提出了对模板及其支架的基本要求，这是保证模板及其支架的安全和混凝土成型质量的需要，应严格执行。8.1.10模板及其支架的拆除顺序及相应的施工安全措施，对避免安全事故非常重要，在制定施工技术方案时应考虑周全。拆除模板及其支架时，混凝土结构可能尚未形成设计要求的受力体系，应根据具体情况设临时支撑。8.1.11为了确保异形柱的整体性，特作本条规定。8.1.12由于异形柱截面尺寸小，振捣混凝土时应采用小型振捣棒。在振捣过程中，不宜触碰钢筋和严禁通过模板传振的要求，主要是为了避免支架松动或模板接缝不严而影响混凝土的成型质量。异形柱框架节点区域截面小、钢筋多而密，不易浇筑混凝土，在施工中应特别注意振捣密实，必要时可采用细石混凝土。8.1.13本条是提示施工单位注意异形柱结构表面系数大特点，应根据季节变化采取养护措施，在炎热夏天应采取有效保湿养护措施，在严寒冬天应根据《建筑工程冬期施工技术规程》DB21/T1692的有关规定采取有效防冻措施，以确保结构工程质量。8.1.14、8.1.15，由于异形柱的柱肢厚度较小，如施工出现负误差，或在截面中埋有缆线、孔道，对于截面受力面积削弱较大，对柱的承载力产生不利影响，为避免发生此类问题，故做出这两条规定。8.1.16填充墙与相应框架柱、剪力墙、梁的可靠拉接，不仅是出于抗震需要，而且是减轻墙体与框架之间出现裂缝的需要。填充墙体材料对异形柱的结构刚度与受力均有影响，因此当需要替换时，必须征得设计单位同意。8.2工程验收8.2.1本条列出了异形柱结构工程施工质量验收时应提供的主要文件和记录，反映了从基本的检验开始，贯彻于整个施工过程的质量控制结果，落实了过程控制的基本原则，是确保工程质量的重要证据。8.2.2现浇混凝土结构的外观质量影响观瞻，甚至影响到结构性能、使用功能和耐久性，因此，应对混凝土外观质量和尺寸偏差进行检查，异形柱柱肢截面尺寸不应出现负偏差。 附录A　部分框支异形柱框架结构的设计要求A.1一般规定A.1.1、A.1.2规定了部分框支异形柱框架结构的使用范围和结构布置要求。A.1.4部分框支异形柱框架结构的底部应设置结构转换层，在结构转换层布置转换构件，转换结构构件应采用梁。A.1.4、A.1.7规定结构转换构件应采用框架梁，保证部分框支异形柱框架结构属于同一种结构体系不同的结构布置之间转换。托柱梁与底部框架柱的连接节点应做到强柱弱梁、强剪弱弯。A.1.5规定该类结构不允许进行多次转换。A.1.6部分框支异形柱框架结构为竖向抗侧力构件不连续的竖向不规则类型，本条规定保证了侧向刚度的规则性，避免底部形成薄弱部位。A.2结构构造A.2.1不落地框架柱两方向的弯矩分别由转换框架梁和另一方向的转换次梁承担，避免由转换楼板承担。A.2.3、A.2.5转换框架梁和转换层楼板是部分框支异形柱框架结构的关键受力构件，受力复杂。参考国家标准对托墙梁和转换层楼板的有关规定，对转换梁和转换层楼板的构造提出规定。 '