1 、概述
近年來，隨著我國住宅產業的迅速發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，這對住宅結構設計提出了一項新的要求。異型柱框架結構體系在一定程度上滿足了上述要求。由于異形柱結構是采用
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件而構成的結構，所以在工程設計中可根據建筑設計對建筑功能、布置的要求，在結構的不同部位，采取不同形狀截面的異形柱，以避免框架柱在室內凸出、少占建筑空間、改善建筑觀感，為居住建筑設計及使用功能帶來靈活性和方便性。
同時與其他結構體系比較，異型柱結構體系還具有以下主要優點：
（1）由于異形柱結構是采用
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。從建筑學角度也可稱其為“隱式框架”。
（2）圍護墻通常是非承重的輕質隔墻，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，能更好地實現建筑功能的要求。
（3）由于結構構件本身特點，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，減少了基礎費用。
（4）在小高層以及高層結構設計中，對比剪力墻結構以及短肢剪力墻結構，綜合考慮總體經濟效益較好。
另一方面，任何一種結構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，異型柱結構體系推遲或避免脆性剪切破壞，實現延性彎曲破壞的能力較差；從施工角度來講，異型柱結構體系梁柱節點尺寸有限，這就造成節點核心區鋼筋較多較密，從而影響到柱中受力鋼筋的粘結強度。以上等等就要求設計人員要深刻了解異型柱結構體系的特點，熟練掌握異型柱規程與現行結構設計規范的異同之處，并在設計工作中加以應用。
2、規范新的要求
① 房屋最大高度
《規程》 3.1.2條:“異形柱結構適用的房屋最大高度應符合表3.1.2 的要求”。
表3.1.2 異形柱結構適用的房屋最大高度(m)
|
結構體系 |
非抗震設計 |
抗震設計 |
|
6度 |
7度 |
8度 |
|
0.05g |
0.10g |
0.15g |
0.20g |
|
框架結構 |
24 |
24 |
21 |
18 |
12 |
|
框架-剪力墻結構 |
45 |
45 |
40 |
35 |
28 |
注：框架-剪力墻結構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構總地震傾覆力矩的50%時，其適用的房屋最大高度可比框架結構適當增加；
由上規范條文可知，小高層及高層建筑結構已經不能采用異形柱框架結構（包括帶有少量剪力墻的異形柱框架結構），必須采用異形柱框架-剪力墻結構。尤為重要的是在結構平面布置中，剪力墻必須“加足”。此處的“加足”的意思是除了滿足高層結構周期和位移的要求之外，還應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構總底部地震傾覆力矩的50%。
② 45°方向地震作用補充驗算
《規程》4.2.4 條： “異形柱結構的地震作用計算，應符合下列規定：
1 一般情況下，應允許在結構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由該方向抗側力構件承擔，7度(0.15g)及8度(0.20g)時尚應對與主軸成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。當異形柱結構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雜，成為異形柱結構地震作用計算中不容忽視的問題。
在結構抗震計算中，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則的異形柱結構，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 單跨框架結構
《規程》3.1.4條：“2 ，抗震設計時，異形柱結構不應采用多塔、連體和錯層等復雜結構形式，也不應采用單跨框架結構；”
隨著住宅產業的迅速發展以及人們對住宅建筑使用要求的不斷提高，中規中矩的住宅建筑平面已經不能滿足人們的需要。這就給結構設計人員提出了更高的要求，在結構柱網布置時有可能會出現單跨框架。需要說明的是，平面柱網中出現單跨框架和單跨框架結構是完全不等同的兩個概念。對于一個結構而言，至少只有一個結構主軸方向的單跨框架榀數超過該方向結構框架總榀數的30%時，此結構才能稱得上是單跨框架結構，異形柱結構不應采用單跨框架結構并不是說結構中不能出現少量的單跨框架。
④ 框架梁梁端縱向受拉鋼筋最大配筋百分率
《規程》6.3.5 條：“4,抗震設計時，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動量，而梁的塑性轉動量與截面混凝土受壓區相對高度有關。當相對受壓區高度為0.25至0.35范圍時，梁的位移延性系數可到達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，在地震作用組合內力作用下，梁支座處縱向鋼筋有可能在節點一側受拉，另一側受壓，對于異形柱框架梁柱節點易引起縱向鋼筋在節點核心區錨固破壞。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單筋梁滿足x≤0.35h
0的條件給出。
⑤ 異形柱結構施工的尺寸允許偏差
由于異形柱結構截面尺寸較小，為保證結構的安全和鋼筋的保護層厚度，要求截面尺寸只允許出現正偏差。這與現行的《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB 50204-2002）中對于柱截面內部尺寸允許出現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。《規程》根據國家標準《混凝土結構設計規范》第11.6.7條規定并考慮異形柱的特點，頂層端節點柱外縱向鋼筋沿節點外邊和梁上邊與梁上部縱向鋼筋的搭接長度增大到1.6
laE(1.6
la)，但伸入梁內的柱外側縱向鋼筋截面面積調整為不宜少于柱外側全部縱向鋼筋面面積的50%。在目前沒有異形柱結構標準圖集的情況下，設計人員應在結構設計總說明中予以注明，以免發生施工錯誤。
4、結語
異形柱結構的應用已越來越普遍，由于柱的截面形式復雜以及目前缺乏充分的震害實踐依據，這就要求設計人員在結構設計中應通過安全、技術、經濟和使用條件的綜合分析比較，緊抓設計要點，合理的應用異形柱結構體系，以取得良好的社會和經濟效益
