異形柱結構設計疑難釋義!!
問：「一」形柱為什麼規程中未採用？
答：「一」形柱截面兩主軸方向抗彎能力相差甚大。不論是在風荷載作用下還是在**作用下結構中的柱一般都是受到兩個方向的彎矩同時作用，其受力後的表現可想而知，以上是正截面承載力方面。
「一」形柱在雙向剪力作用下效能也不好，由《混凝土結構設計規範》gb50010柱雙向受剪承載力計算公式可見，柱截面相鄰兩邊長相差越多，其斜向受剪承載力越低。如沿「一」形柱短邊方向有樑與其相連，則此梁柱節點的核心區面積只有柱厚乘梁寬這一點點，顯然承受不了它受到的節點剪力。
2023年前中國建築科學研究院抗震所做了「高層建築短肢剪力牆結構振動台試驗研究」(見《建築科學》2023年1期12-16頁程紹革、陳善陽、劉經偉的文章)專案。試驗結果為：「破壞最嚴重的牆肢是底層『一』字形的小牆肢」。
注：按文中所附圖中小牆肢的長寬比例可其牆肢長/牆肢厚之比很小(<4)，屬於柱的範圍。該文結論之一是：
「短肢牆應在兩個方向均有連線，避免採用孤立的『一』字形牆肢。」這也可看為是對前面分析的試驗驗證。
所以異形柱規程未將「一」形柱列入。
問：規程為什麼未將z形柱列入？
答：z形截面柱與「一」形截面柱類似，即兩主軸方向抗彎能力相差甚大，如圖示。其正截面受彎及雙向受剪效能可參見「一」形截面柱的解釋。
僅有的z形柱試驗是李傑等人做的沿z形中間肢作用彎矩和剪力的試驗，結果是在此肢中間沿柱長方向出現較大的裂縫。一般情況即斜向受力現無試驗研究。多數情況下是z形的上下兩水平肢受與其方向一致的力，即由兩根梁傳來的拉力或壓力，這只有通過中間肢的受扭來傳遞，後果只能是中間肢的斷裂！
節點受剪效能到底如何？這些都沒有試驗結果可以借鑑。鋼筋混凝土結構是複雜的非線性複合材料結構，目前還離不開試驗，在無大量試驗背景下就提出計算公式並列入規程指導設計，顯然是太草率了！
問：目前工程中遇到z形柱怎樣設計計算較好？
答：工程中經常遇到需要做z形柱的情況，在設計計算時較好的方法是在pmcad輸入時將其按兩個l形柱來輸入並進行內力及配筋計算。因為z形柱受力較大時易在中間肢劈開，劈開後（極限狀態）其受力接近於兩個l形柱，按兩個l形柱處理較為合適。
如按兩個等肢的l形柱輸入時，中間肢較短時會有大部分重疊也可。此時兩l形柱間的樑會因剛度太大而超筋，也不必管，因實際上無此梁，只是有限元計算時必須兩柱間有聯絡需要有此梁。
問：為什麼規程中的「異形柱」只限於肢厚小於300mm（l、t、+）異形柱？
答：現在建築界所講的「異形柱」，特點是截面肢薄，由此引起構件效能與矩形柱效能的差異。這些包括受力、變形、構造做法等一系列差異。
制定規程主要是針對肢厚200、250mm的異形柱，如將肢厚等於和大於300mm的l、t、+異形柱也列入其中，將會有大量篇幅是在後者上，即後者所佔的篇幅要大於前者所佔篇幅，這將使規程變得「失去重心」。例如：《混凝土結構設計規範》gb50010規定柱截面任一邊的尺寸不宜小於300mm，但異形柱的（兩肢）肢厚在此情況時，可服從gb50010的規定，即混凝土強度等級可到c50以上；縱筋直徑可不應受不大於25mm的限制；縱筋配筋率可不受3%的限制；鋼筋淨保護層最小要達到30mm；與此柱相連的框架梁梁高可不受異形柱規程限制；截面肢高也不應受不小於500mm的限制、因gb50010規定300mm×300mm截面的柱可做，我做了一400mm×400mm只是去掉了100mm×100mm的乙個角的柱，按異形柱規程（肢長不得小於500mm）就不讓做了，等等。
如將肢厚小於300mm（l、t、+）異形柱也列入規程，則以上所列的這些都要在規程中做出規定，而這些在gb50010中已有規定，佔了篇幅，還沒有新的東西，讓設計人員兩本標準都要看，不知要浪費多少人的多少時間。
問：為什麼要限制異形柱的混凝土強度等級不小於c25和不大於c50？
答：異形柱截面尺寸薄，混凝土強度等級小於c25的話可能達不到其與鋼筋之間保證粘結的要求。強度等級為c50以上的異形柱構件及結構科學研究相對較少，還不足以行成編制規程條文的基礎，所以這次規程未列入。
問：為什麼不對異形截面柱提出雙向受剪截面尺寸及承載力的要求？
答：試驗表明，矩形截面鋼筋混凝土柱在斜向水平荷載作用下，其受剪承載力大致服從橢圓規律（圖1）。橢圓的主次軸在x、y座標軸上。
如將斜向作用剪力沿x、y軸方向分解而分別按各自方向驗算截面尺寸及計算配筋的話，其結果是設計出的構件受剪承載力偏小了，即在圖形上看，斜向剪力作用點處於承載力橢圓圖形的外邊（圖1）。所以，設計計算時要先將剪力沿x、y方向的兩個分力分別擴大，然後再按x、y向分別配筋，才能達到斜向承載力大於作用力的效果，這就是《混凝土結構設計規範》gb50010的作法。
l、t、+形截面柱有斜向水平荷載作用下，其受剪承載力的平面圖形為梅花狀（圖2），在各象限圖形是凸的。在斜向剪力作用下，如果按x、y兩個分量分別配筋滿足要求的話，其斜向承載力也能滿足要求。由以上原因，異形柱規程規定異形柱的斜截面承載力可以分x、y向分別進行設計。
圖2是等肢（即兩肢長度、寬度相同）異形截面柱受剪承載力圖形，不等肢時，該圖形的凸出程度要差一些，兩肢長度相差越大，凸出程度越差，一形柱就是個扁橢圓。所以，這也是規程規定異形柱截面任一肢肢長不得小於500mm的乙個原因。
問：為什麼對異形柱設計可以不用剪跨比λ>(或≤)2而用柱淨高與柱截面寬之比》(或≤)4來判別短柱與否並提出不同的承載力要求？
答：因規程適用範圍為住宅等民用建築，這類建築荷載較小，柱剛度相對於梁剛度來講不是是很大，較少會象公用及工業廠房中由於柱較粗的而發生的柱上反彎點躍層的現象，即每樓層內均有反彎點出現。如沿用《混凝土結構設計規範》gb50010用剪跨比λ來判別的作法，將對多達
三、四十種內力組合工況進行彎矩、剪力的計算及判別，這
三、四十種工況中有一種λ≤2就應按短柱的要求來計算和配筋。再者，不規定用柱淨高與柱截面寬之比來判別是否短柱，初步設計時將設計人員將無法知道自己設計出的柱是否是短柱，而這點對結構抗震效能和房屋造價影響很大，因如是短柱則比非短柱的箍筋用量大大增加。
對異形柱結構設計分析與
摘要 本文分析了異形柱框架結構與普通矩形柱框架結構的差異，並結合規範及作者工程設計經驗，提出了異形柱結構設計中應注意的一些問題。關鍵詞 異形柱 結構設計 構造措施 1 引言 異形柱結構的研究與應用始於20世紀70年代，我國許多省市都開展了異形柱結構的推廣應用工作，發表了許多文章，編制了地方標準。異形...
建築結構設計中的異形柱節點受力特性
摘要 隨著人們生活水平的不斷提高，人們的觀念及品位意識也在逐步加強，從而導致在日常生活中對建築結構設計的要求也越老越高，文章主要通過對異形柱節點分類，受力效能及影響異形柱節點抗剪能力的因素做出分析研究，並針對以上情況對異形柱節點設計提出了一些建議。關鍵詞 建築結構設計 節點抗剪 特點分析 設計建議 ...
異形柱框架結構設計中的相關問題分析
摘要結合多年工作實踐,通過對多層住宅異形柱框架結構的分析和比較,闡述異形柱框架結構的使用範圍 受力分析 結構布局 結構計算 構造措施等方面,供結構設計人員參考。關鍵詞異形柱框架 結構設計 構造措施 隨著人們對住宅使用功能 空間劃分上的要求不斷提高,要求有較大的廳,甚至挑空躍層,房間的開間越來越大,平...