西南科技大学四川绵阳621010
摘要:异形柱结构是一种新型的结构体系,它的发展和成长走的是科学自主创新的道路。本文就异形柱结构的相关概念、发展状况、结构特点以及其应用实例简要谈谈我对此新型结构的认识,另外希望通过这边文章加深人们对异形柱结构的了解,希望异形柱结构能得到更充分的发展。
关键词:异形柱,异形柱结构
1.引言
时代在发展,人类在进步,科学技术也日新月异,人类对住房要求也随之提高,除了基本使用功能还在美观舒适方面有着近乎苛刻的要求。因此,建筑便不得不顺应时代的要求呈现出集美观、舒适、实用、环保而又个性化的景象。另外,烧结实心黏土砖被禁止使用,以致长期使用的、传统的砖混结构体系面临淘汰的格局。形势之下,探索住宅建筑新结构体系成为了工程界炽手可热的话题。住宅建筑结构体系新起之秀之一——异形柱结构,在工程界备受关注。近年来,异形柱结构顺应了时代的潮流,在我国各地得到了充分发展,也得到了一致的认可和好评。
2.相关概念
2.1混凝土异形柱
截面几何形状为L形、T形和十字形,且截面各肢的肢长与其厚度之比不大于4的柱,称为异形柱。【1】
2.2异形柱结构
异形柱结构以T形、L形和十字形等截面的异形柱代替一般框架柱作为竖向支撑构件而构成的结构,在设计中可根据建筑设计对建筑功能及建筑布置的要求,在结构的不同部位,采取不同形状截面的异形柱。【2-1】(图1)
3.混凝土异形柱结构的发展状况
3.1基本思路
以墙体改革促进建筑功能的改进及建筑结构体系的变革。【2-2】具体来讲,就是通过在结构不同部位采用不同形状截面的异形柱来满足建筑设计中对建筑功能以及建筑布置的要求。另外,为了避免框架柱在屋角凸出而影响观瞻和使用功能,要求异形柱的柱肢厚度及梁宽度与框架填充墙必须协调一致;同时,为了贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料和环境保护的政策,框架填充墙及内隔墙采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料,代替传统的烧结实心黏土砖,所以异形柱结构可以变相说是墙体改革的产物。
3.2发展历程
20世纪70年代后期,轻质填充墙体结构是天津市在国内最早研究的异形柱框架,当时简称异形柱框轻结构。异形柱结构进行了长期积极的系统研究与工程实践,前后共经历了:①1975-1985年的探索阶段;②1985-1988年的发展阶段;③1988-1990年的推广阶段;④1990-2000年的完善阶段【2-3】,现已发展成为国内各地住宅建筑的主要结构体系之一。据不完全统计,截止2006年为止,异形柱结构在我国的工程应用已超过2000万m2。【3-1】现如今,异形柱结构可以说在我们生活中随处可见的常态了,这也预示着它的科学性和实用性。
4.异形柱结构的特点
4.1异形柱结构的优点、缺点
(1)优点
①增大使用面积:由于异形柱结构墙体为填充墙,对材料强度要求较低,所以可以采用轻质材料,并且可以减小墙厚,房屋的使用面积便得到增加。
②自重轻:墙体所用的轻质材料不仅有利于保温隔热,还降低了自重有利于抗震。
②美观性:异形柱结构不仅受力性能好,柱也不会凸出在墙体外面,使得墙面平整美观,满足了人们在审美及舒适度方面的追求。
(2)缺点
①费原料:异形柱结构比普通矩形柱结构混凝土用量增加4%-6%,钢筋用量约增加5%-9%,造价比矩形柱结构略高,比带构造柱的砌体结构房屋更高;【3-2】
②限制条件多:异形柱结构多肢的存在导致剪力中心与截面形心难以重合,各柱肢截面上除了正应力外,还附加了剪应力,因此异形柱的裂缝相较普通矩形柱出现得更早,变形能力也由此降低。因此轴压比、最大建筑高度以及抗震设防烈度等都将成为异形柱结构的限制条件;
③施工困难:异形柱的柱肢厚度及梁的宽度都偏小,柱内钢筋比较拥挤,尤其是在节点处梁柱的钢筋交织,因此加大了施工难度。
4.2异形柱结构的适用范围
(1)异形柱结构发展早期主要应用于多层住宅建筑;
(2)现在异形柱结构已应用到别墅建筑及小高层住宅建筑;
(3)近年来异形柱已从住宅建筑扩展到集体宿舍建筑,天津大学、南开大学及河北工业大学等已建成采用异形柱结构的学生公寓;
(4)发展趋势:有可能扩展到其他较规则的一般民用建筑。【4】
5.异形柱结构的应用实例
建设部住宅产业化促进中心主编的《国家小康住宅示范小区实录》及《国家康居住宅示范工程方案精选(第一集)》列出了国内采用异形柱结构体系的一批住宅示范小区。【2-4】其中包括无锡新世纪花园、浙江杭州山水人家、温州南瓯景园、广州保利花园、深圳万科四季花城、武汉青山绿景园、重庆回龙湾小区等。这些先例无可厚非地推动了对异形柱结构在住宅方面的应用和推广,目前国内各地异形柱结构的应用仍然呈现逐渐增加的趋势。
参考文献
【1】中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ149-2006混凝土异形柱结构技术规程[s].北京:中国建筑工业出版社,2006.
【2】颜士超,康谷贻,王依群,赵艳静,陈云霞.混凝土异形柱结构技术规程理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
【3】沈蒲生.异形柱结构设计与施工[M].北京:机械工业出版社,2010.1.
【4】王依群.混凝土异形柱结构理论及应用[M].北京:知识产权出版社,2006.10.