关键词：异形柱；结构设计；截面肢厚
一、 异形柱的概念定义
异形柱：指截面肢厚小于300mm的L、T、+形的截面柱。现在建筑界所讲的“异形柱”，特点是截面肢薄，由此引起构件性能与矩形柱性能的差异，这些包括受力、变形、构造做法等一系列差异。制定规程主要是针对肢厚200、250mm的异形柱。
二、 “Z”形柱未列入规程的原因
1、“Z”形柱在实际工程中，应用还是很多的，“Z”形截面柱即两主轴方向抗弯能力相差甚大，多数情况下是Z形的上下两水平肢受与其方向一致的力，即由两根梁传来的拉力或压力，这只有通过中间肢的受扭来传递，后果只能是中间肢的断裂！
2、“Z”形异形柱目前研究的不是很多，但在实际工程还是有用的。如果结构中只是个别柱为Z 形，可以采用加强构造的做法设计，应该问题不大。
三、异形柱应用的意义
随着国家行业标准《混凝土异形柱结构技术规程》颁布，砼异形柱结构将建筑美观、使用功能的灵活性与建筑结构合理的受力性能有机地结合起来，为用户提供了理想的居住环境，受到房地产开发商和广大用户的欢迎，由于其符合室内布置的要求，且与墙体（指填充墙）连接良好，在我国许多省市的住宅建筑已有广泛的实际应用。
四、异形柱限制砼强度等级≥C25和≤C50原因
由于异形柱截面尺寸薄，砼强度等级小于C25的话可能达不到其与钢筋之间保证粘结的要求；而C50以上的砼因脆性较大，不适合用于截面较小的构件，故规程未列入。
五、底层减柱的限制
1、落地的框架柱应连续贯通房屋全高；不落地的框架柱应连续贯通转换层以上的所有楼层。底部抽柱数不宜超过转换层相邻上部楼层框架柱总数的30%。转换层下部结构的框架柱不应采用异形柱；底部抽柱带转换层的异形柱结构可用于非抗震设计和6度、7度（0.10g）抗震设计的房屋建筑；
2、 不落地的框架柱应直接落在转换层主结构上。托柱梁应双向布置，可双向均为框架梁，或一方向为框架梁，另一方向为托柱次梁；转换层上部异形柱向底部框架柱转换时，下部框架柱截面的外轮廓尺寸不宜小于上部异形柱截面外轮廓尺寸。转换层上部异形柱截面形心与下部框架柱截面形心宜重合，当不重合时应考虑偏心的影响；
3、 转换层及下部结构的混凝土强度等级不应低于C30；转换层楼面应采用现浇楼板，楼板的厚度不应小于150mm，且应双层双向配筋，每层每方向的配筋率不宜小于0.25%。楼板钢筋应锚固在边梁或墙体内；
4、 转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比宜接近1。转换层上、下部结构侧向刚度比可按国家行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第E.0.2条的规定计算。规程不允许次梁转换(二次转换)。
5、 托柱框架梁的截面宽度，不应小于梁宽度方向被托异形柱截面的肢高（就是柱全由梁宽包住）或一般框架柱的截面高度；不宜大于托柱框架柱相应方向的截面宽度。托柱框架梁的截面高度不宜小于托柱框架梁计算跨度的1/8；当双向均为托柱框架时，不宜小于短跨框架梁计算跨度的1/8。托柱次梁应垂直于托柱框架梁方向布置，梁的宽度不应小于400mm，其中心线应与同方向被托异形柱截面肢厚或一般框架柱截面的中心线重合。
六、应用范围
异形柱应用在7度设防以下。
七、地震力系数放大
因用异形柱导致刚度下降，使得地震力减小，应采用地震力放大系数来适当地增加地震力。
八、截面定义输入：
异形柱截面有T形、十形、L形，对一字形、Z字形规程未列入应用，在PMCAD截面定义中输入T形按2截面工形输入，不用的地方输0；十形按6截面十形输入（该正正该负负）；L形用5截面槽钢形输入（定义某肢长为0）。其宽均为240，肢长为600。输入轴线节点处应注意偏心（以竖向肢中点来定位）材料应定为砼。为减少输入偏心转角的麻烦，在定义时要多定几个不同的截面类型。
九、配筋计算：
配筋计算：采用双偏压、拉计算，（角柱程序在编制过程中就默认采用双偏压来计算，即使你在选择系数时选的单偏压计算模式，程序仍然按照双偏压计算）箍筋采用双剪箍。异形柱肢长与肢宽比≤4时（梁的刚度计算跨度以柱形心为准，这时在‘参数修正’菜单中选择不考虑梁柱重叠影响，即不考虑梁的刚域），否则应考虑梁的刚域（梁的刚度计算跨度以柱净跨为准，这样梁的刚度计算长度就短，刚度就大）。这时梁柱重叠部分，按刚域参数考虑。
十、总结
异形柱框架结构有着较大的市场需求，在设计中根据其受力的特点，充分了解其破坏的各种机理，选用合理的结构形式，正确掌握计算机分析方法和截面配筋，其结构才能有可靠的安全保证 。PKPM系统实现了异形柱的布置、计算、施工图设计。在异形柱布置时应注意偏心，转角的应用；在绘施工图时，要了解异形柱的构造要求，角点筋的配置，架立分布筋的设置等。
参考文献
[1]混凝土异形柱结构技术规程 《JGJ149-2006》
关键词：异形柱；结构；设计.
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
引言
随着我国建筑业的迅速发展，人们对住宅建筑使用要求的不断提高，由于异形柱框架结构的各种优势，它在多层及小高层的应用越来越广泛。异形柱结构扩大了建筑有效使用面积，提高了建筑布置的灵活性，改善了住宅室内空间视觉效果。下面对此展开详细分析。
1、异形柱概念
异形柱指截面肢厚小于300mm的L、T、＋形的截面柱。现在建筑界所讲的“异形柱”，特点是截面肢薄，由此引起构件性能与矩形柱性能的差异，这些包括受力、变形、构造做法等一系列差异。制定规程主要是针对肢厚200、250mm的异形柱。
采用异形截面柱的框架结构、框一剪结构,其整体变形特征与普通矩形截面柱相近。与相 同截面积的矩形柱比较,异形截面柱的 自身刚度大,因而在框架结构和框一剪结构中采用异形截面柱后,结构的整体刚度增大,结构侧移减 少;虽然结构的自振周期变短,水平地震作用加大,但结构的整体刚性好,抗震性能不会减低。
2、异形柱应用的意义
随着国家行业标准《混凝土异形柱结构技术规程》颁布，砼异形柱结构将建筑美观、 使用功能的灵活性与建筑结构合理的受力性能有机地结合起来， 为用户提供了理想的居住环境，受到房地产开发商和广大用户的欢迎，由于其符合室内布置的要求，且与墙体（指填充墙）连接良好，在我国许多省市的住宅建筑已有广泛的实际应用， 甚至在 8 度地震设防区得到一定程度的应用。
3、异形柱结构设计
3.1基本设计要求
（1）应用范围
异形柱应用在 7 度设防以下。
（2）地震力系数放大
因用异形柱导致刚度下降，使得地震力减小，应采用地震力放大系数来适当地增加地震力。
（3）自振周期折减
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）配筋计算
配筋计算：采用双偏压、拉计算，（角柱程序在编制过程中就默认采用双偏压来计算， 即使你在选择系数时选的单偏压计算模式，程序仍然按照双偏压计算）箍筋采用双剪箍。 异形柱肢长与肢宽比≤4 时 （梁的刚度计算跨度以柱形心为准，这时在‘参数修正’菜单中选择不考虑梁柱重叠影响，即不考虑梁的刚域），否则应考虑梁的刚域（梁的刚度计算跨度以柱净跨为准，这样梁的刚度计算长度就短，刚度就大）。 这时梁柱重叠部分，按刚域参数考虑。
（5）施工图画法
a 全楼柱钢筋归并；b 平面柱大样画法画异形柱施工图，应注意箍筋加密与普通柱相同；柱分布筋之间设拉筋， 其直径同箍筋， 间距是箍筋的 2倍；横向肢、竖向肢分别按计算配置一个矩形箍筋，并分别满足 X、Y 向计算箍筋面积的要求；c 竖向筋要满足最小间距要求，采用对称配筋，一排排不下，程序自动放两排；按固定钢筋（L 形角部的角筋双向共用）和分布筋（竖向架立筋 @≤200）的构造要求分别配制固定钢筋和分布筋。 d 在核心区箍筋相交处，若无主筋时，应设竖向架立筋如 T 形柱内侧，架立筋为构造筋，隐含直径 D=14mm。
（6）其它
顶层托斜层顶的（角）柱，规程对此没有涉及，它所受轴力、弯矩均不大，柱本身强度不会成问题，关键是房屋顶部结构整体性能， 设计人员自己把握抗震设计的异形柱结构不应有错层，原因是免形成短柱。 较小的错层(梁高范围内楼板错开 不算“错层”，即这里的错层是指规范和高规中的“较大的错层”。 抗震设计时，框架柱的净高与柱截面长边之比不宜小于4，不应小于 3。 一般楼梯处易出现短柱，为此在楼梯间两侧布置剪力墙其它地方还是以异型柱为主。
3.2异形柱结构构造要求
（1）结构材料
异型柱结构中，梁、柱、墙的厚度较薄，为保证结构构件的整体与局部有足够的强度，混凝土的强度等级不应低于C25，且不应高于C50；由于其结构构件的厚度较薄，钢筋数量过于密集时，不但造成施工困难，混凝土也难于浇捣密实，因此，异型柱结构的纵向钢筋宜采用高强钢筋。
（2）梁截面尺寸
梁截面高度太小会使柱纵向钢筋在节点核心区内的锚固长度不足，容易引起锚固失效，损害节点的受力性能，特别是地震作用下的抗震性能。因此，《混凝土异形柱结构技术规程》规定了抗震设计的异型柱框架梁最小高度为400mm，设计人员务必遵守此条规定。
（3）柱截面尺寸
异形柱肢厚小于200mm时，会造成梁柱节点核心区的钢筋设置困难及钢筋与混凝土的粘结锚固强度不足，因此，异形柱截面的肢厚不应小于200mm，也不宜大于300mm。规程规定，异形柱截面各肢的肢高肢厚比不大于4，肢高不应小于500mm。异形柱结构主要用于住宅建筑，一般层高为3000mm，在工程设计中一般取异形柱肢长500～600mm为宜，肢长超过600mm时易形成短柱，不利于抗震且不经济。
（4）受力钢筋最大配筋率
异形柱肢厚较薄，柱中纵向受力钢筋的粘结强度较差，为了减少粘结破坏和节点处钢筋设置的困难，异形柱全部纵向受力钢筋的最大配筋率比普通矩形柱低，抗震设计时不应大于3％。在地震作用组合内力作用下，梁支座处纵向钢筋有可能在节点一侧受拉、另一侧受压，对于异形柱框架梁柱节点易引起纵向钢筋在节点核心区锚固破坏。为保证梁的支座截面有足够的延性，《混凝土异形柱结构技术规程》对二级、三级抗震等级的框架梁梁端的纵向受拉钢筋最大配筋率是根据单筋梁满足x≤h0的条件给出，与普通矩形柱框架结构不同，未考虑受压区钢筋的作用，其最大配筋率小于普通矩形柱框架结构的框架梁。
（5）梁纵向受力钢筋直径
矩形柱框架结构的框架梁纵向钢筋伸入节点后，其相对保护层一般较厚，而异形柱的柱肢截面厚度小，梁纵向钢筋在节点的粘结能力小于矩形柱框架，故抗震设计时，《混凝土异形柱结构技术规程》对贯穿中间节点的框架梁纵筋直径严于矩形柱框架结构。
（6）扁平柱的使用
在异形柱结构中使用扁平柱是可以的， 建议最小厚度取250，梁纵筋用 3 级钢，直径不超过 12。 各项验算同普通框架柱，构造和轴压比建议控制更严格一些。 因“一”形异形柱不提倡用，在某工程上缺了还不行，没办法可用扁平柱，其计算按矩形柱方法计算。
（7）异形柱限制砼强度等级≥C25 和≤C50 原因
由于异形柱截面尺寸薄， 砼强度等级小于 C25 的话可能达不到其与钢筋之间保证粘结的要求；C50 以上的异形柱构件及结构科学研究相对较少， 还不足以行成编制规程条文的基础，所以这次规程未列入。
（8）底层减柱的限制
① 落地的框架柱应连续贯通房屋全高；不落地的框架柱应连续贯通转换层以上的所有楼层。 底部抽柱数不宜超过转换层相邻上部楼层框架柱总数的 30%。 转换层下部结构的框架柱不应采用异形柱； 底部抽柱带转换层的异形柱结构可用于非抗震设计和 6 度、7 度（0.10g）抗震设计的房屋建筑。
②底部抽柱，带转换层的异形柱结构在地面以上大空间的层数：非抗震设计不宜超过 3 层；抗震设计不宜超过 2 层；底部抽柱带转换层异形柱结构适用的房屋最大高度应按本规程第 3.1.2 条规定的限值降低不少于 10%，且框架结构不应超过 6 层。 框架－剪力墙结构，非抗震设计不应超过 12 层，抗震设计不应超过 10 层。
③转换层及下部结构的混凝土强度等级不应低于 C30；转换层楼面应采用现浇楼板，楼板的厚度不应小于 150mm，且应双层双向配筋，每层每方向的配筋率不宜小于 0.25%。 楼板钢筋应锚固在边梁或墙体内。
结束语
异形柱结构改善住宅室内空间效果等方面比普通矩形框架结构有较大的优势，设计者应充分了解异形柱结构的受力特点，从概念设计到结构计算以及构造措施等方面出发保证建筑物的各项功能。
参考文献
【关键词】 异形柱，受力特点，设计方法
一、概述
钢筋混凝土异形柱，是指截面形式除矩形、圆形以外的柱，且柱肢的肢高肢厚比不大于4，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型等，异形柱结构体系是指采用轻质填充墙及隔墙的现浇钢筋混凝土异形柱框架及异形柱框架-剪力墙结构体系。异形柱结构体系用适中的刚度配合轻质填充墙的使用，对减少地震作用很有利，是一种经济合理的抗震结构体系。
二、异形柱受力性能特点
1、异形柱设计要比常规矩形截面柱设计复杂得多，对于偏压构件，矩形截面的受压区总是矩形，内力臂较大；而对异形柱，受压区图形通常比较复杂，可能为二边形，也可能为多边形。对于受压区呈多边形分布的截面，压区边缘砼应力过于集中，一旦达到受压强度极限，破坏区域往里渗透得过陕，不利于外边缘的砼纤维经历下降段，从而影响整个截面和构件的延性。
2、异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下各肢将产生翘曲正应力和剪应力，剪应力使柱肢砼先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。
3、异形柱在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视，因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析，pkpm、gscad、tbsa等国产结构软件均可做异形柱框架结构计算。
但以上计算理论均基于平截面假定，未曾考虑截面翘曲自由度，对于异形柱来说，很可能出现各柱肢单独作用的情况，因此常见的基于平截面假定的公式受到挑战。而对异形柱的分析、试验以及设计方法等一套体系还没有完全建立起来，这就给异形柱设计带来一定的难度，必须在概念设计上予以加强。
三、异形柱结构布置
1、平面布置
（1）平面布置宜对称，两个主轴方向要协调，使合力中心尽可能和刚度中心重合，减少偏心距，尽量减少因扭转产生的不利影响；
（2）考虑采用双向承重体系，并纵横向相连接；
（3）各柱肢应尽量对齐，使柱肢与梁一起构成较规则、多跨的抗侧力体系。异形柱设计的目的主要是合理解决小面积房屋的使用问题，应重点布置在房屋中影响房屋使用的墙角部位，其他部位从受力合理和施工方便方面考虑宜使用矩形柱。
2、竖向布置
（1）结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。
（2）异形柱结构的侧向刚度沿竖向宜均匀分布，楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的75%，或其上相邻三层刚度平均值的85%。
（3）楼层抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的85%，不应小于其上一层受剪承载力的70%。
（4）异形柱框架不应采用楼层错层的设计方案。
（5）异形柱不宜在楼层半层处单面设置挑梁。
3、构件尺寸
（1）柱肢宽度，一般取与墙体相同的厚度（如200mm），不低于180mm和不超过250mm。若肢宽偏低会造成施工困难，偏高则导致柱体笨拙且不经济，也可能造成短柱或剪跨比超限。
（2）肢长根据2≤肢厚比≤4的控制指标进行确定，且肢长不宜超过600mm（考虑角柱扭转明显，肢长应取高值，且箍筋全长加密）。此外，异形柱剪跨比也要控制在2～4范围内控制肢长或肢厚比的目的在于：当异形柱肢长增大时，柱刚度增大，受震害越大，因而对结构受力性能不利。
四、设计方法
1、在PKPM系列软件中，由PMCAD模块可解决异形柱的定位和荷载导入，由TAT和SATWE模块可以完成整个体系的结构计算和配筋计算，在定义L、T、+字形柱时，应用里面的“十字形”截面定义，并且应把截面相同而转角不同的柱定义成几个不同的截面，不宜采用转角的方式；由于异形柱的柱肢较长，梁柱重叠部分大，在计算时应选择“梁柱重叠部分作为刚域”；建议采用双向偏心受压、双向偏心受拉、正截面承载力计算。
2、在一般的矩形柱的多层框架结构中侧移多不起控制作用，而对于异形柱框架结构，由于侧向刚度较小，有时侧移会超出规范允许值；
3、对柱的净高与柱截面长边尺寸之比小于4的异形柱，应沿柱高全高加密箍筋，以减少地震作用下柱剪切脆性破坏的危险性和改善柱的变形性能；
4、对抗震等级三级及三级以上的结构，应对节点进行计算，以保证节点区的可靠性；
五、构造及配筋
1、按照规范及实践经验来看，柱肢的厚度最小不小于160mm，一般常用200mm比较合理。对于8层及以上框架其下面两层梁柱节点处的钢筋有时显得比较密集，因此不宜减薄。在梁跨度较大时，柱子往往显得截面不足，轴压比太大，钢筋过分密集。因此最好把一二层砼标高提高到C30以上，避免采用加大壁厚的方案。
2、在选用纵向受力钢筋时，数量宜少，直径宜大，一般只要不大于Φ25均应选较大的直径减少根数，而每边钢筋的数量宜用2根，多则做两排设置。底层每边钢筋的数量也可以用3根，但穿出楼面的柱筋每边单排配筋还是不要多于2根为宜，否则节点施工困难。
3、纵向构造钢筋在柱肢宽较大时应该设置，以保证纵向钢筋间距不大于350mm的规范要求，因为异形柱的纵向构造钢筋比较多，因此其直径的选取也是影响经济技术指标的一项因素，根据我国钢筋砼设计规范和国外有关资料以及有关剪力墙的构造规定，取Φ12、Φ14还是比较合理的，不必选用更粗的钢筋。
4、按照我国抗震设计规范中规定，箍筋的设置最小直径可以选用Φ6，加密区长度取柱截面的长边尺寸、层间柱净高的1/6和500mm的最大值，在加密区的间距为100。
结束语：目前民用建筑的市场需求是朝着大开间、大空间方向发展，给异形柱结构体系带来广泛应用的前景，相关的结构计算理论也得到不断的累积和发展，作为设计人员，需要我们善于思考、勤于总结，利用正确的概念进行设计，使异形柱结构体系逐渐地得到发展、推广和应用。
参考文献
1.1本项目的基本情况
本工程位于湛江市开发区的某小区。总用地面积17062.13m2，总建筑面积82351.57m2（其中地下建筑面积为12829.25m2，地上建筑面积为69522.32m2）。另外本工程设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类。
1.2场地自然条件
（1）风荷载：基本风压按50年重现期取0.8kN/m2，地面粗糙度B类。（2）本工程设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值0.1g，地类别为Ⅲ类，属于中软场地土。
2结构设计
2.1地基基础
由于业主未提供详细地质资料，基础设计待业主提供详细地质资料后确定。本院根据当地工程经验，本工程拟采用桩基础。
2.2上部结构设计
根据建筑使用功能的要求并结合本工程的特点，本工程结构形式为：1~3栋采用框架-剪力墙结构；4栋采用剪力墙结构，其中剪力墙及框架抗震等级均为二级。本工程混凝土强度等级为C50～C30，钢筋采用HRB400级钢筋。
2.3PKPM系列结构软件分析
在本次湛江市开发区的某小区的结构设计中采用PKPM系列结构软件进行结构分析。具体来讲本设计所采用的计算机程序为中国建筑科学研究院PKPM-SATWE，版本型号是2010版，这也是在目前设计院住宅结构设计中较为常用的一款软件，并且该转件的结构计算结果较为可靠。本次住宅的结构采取较为常用的框架加剪力墙结构，目前这种结构在现有的高层住宅设计中被广泛的应用，这种形式结合了框架和剪力墙两种结构的优点，具有受力稳定，造价相对经济的特点。同样的为了保证整个结构的稳定性，在住宅建筑的-1~3层对结构进行了加强。整体结构的嵌固位置为地下室的顶板。每个建筑的结构在计算的过程中都会对灾害进行预估，提前计算其所受的荷载，并在设计过程中采取相应的措施。在本次住宅小区的结构设计中，对于五十年一遇的大风，预估的基本风压值为Wo=0.8kN/m2，建筑物地面的粗糙程度按照B类设计，以一号住宅楼为例，其承载风荷载效应时的放大系数为1.1，最终建筑物的体型系数采取1.4来进行计算。其次，对于地震灾害中的受力，在建筑结构的整体设计中也是应当考虑的，本项目的所处的地质环境要求建筑物按照Ⅶ度抗震烈度进行设防，所以在结构设计中按照其相应的抗震烈度设防地震分组为第一组，场地的类别为三类，建筑物的抗震设防类别为丙类，并且需要考虑在地震作用下构的偏心问题，以及双向地震作用力的问题。在地震作用下：计算振型个数为15，重力荷载代表值的活载组合值系数为0.5，周期折减系数为0.75，结构的阻尼比为5％，特征周期Tg为0.45，地震影响系数最大值为0.08。具体来讲混凝土框架的抗震等级为二级，剪力墙的抗震等级为二级，综合来讲其抗震结构措施为二级设计。最后在计算的过程中还需要对一些系数进行调整和修改：梁端负弯矩调幅系数为0.85；梁活荷载内力放大系数为1；梁扭矩折减系数为0.4；托墙梁刚度增大系数为1；实配钢筋超筋系数为1.15；连梁刚度折减系数为1.0（注：风荷载控制），0.6（地震荷载控制）；梁刚度放大系数按2010规范取值；并且柱配筋的计算按照双偏压来进行设计。
3本工程的结构计算
本工程位于湛江市开发区的某小区，在进行结构计算的过程中采用的活载标准值按照《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012），取值见表1。
4展望
对于实际的居住区工程来说，好的结构设计往往是整个项目成功的关键所在，合理的结构设计不仅可以使形体优美的建筑得以成为现实，更是为建设的设计者提供新的构思机会，因为合理的结构设计通常与美学的要求不谋而合。所以本文通过对实际项目结构计算过程中的地基基础、上部结构设计、PKPM系列结构软件分析等重要步骤的解析，探讨住宅小区在结构设计的过程中应当注意的关键点，对居住小区结构设计的方法进行了验证，希望可以对实际的居住区的建筑的结构设计提供一些灵感。
作者:潘伟朝 单位:广东省建科建筑设计院有限公司
参考文献
[1]梅丽娜.浅谈结构设计的几项基本原则[J].黑龙江科技信息，2010（15）.
[2]梁兴泉.结构设计的体会[J].山西建筑，2009（27）.
关键词 结构设计；小高层结构；设计措施；模型调整
中图分类号TU3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）64-0033-01
1 工程概况
本工程包括1~9#楼十四幢十~十一层小高层住宅、15~19#楼五幢六层多层商品楼和一层地下室。本工程为6度设防烈度，设计基本加速度0.05g，鉴于建筑用途为住宅，设防类别定位丙类。结构设计按照6度抗震设防烈度，地区基本风压为0.60kN/m2，地面粗糙度为C类；基本雪压为0.35kN/m2。
2 模型合理调整
对于小高层结构来说，从建筑高度上考虑，其结构类型一般都选用框架剪力墙结构，对于框架剪力墙结构模型必须采取合理的调整而使得设计更加符合实际情况。对于框架剪力墙模型的调整类似与框架结构中的模型修改和结构计算过程中需运用的技巧和方法，只是相对来说，框架剪力墙结构模型调整中，除对于框架梁柱有要求外，还有剪力墙的合理数量布置、设置部位以及剪力墙厚度、刚度等根据结构特别来采取设置。
1）工程实践表明，对于框架剪力墙结构来说，剪力墙的布置合理非常重要。布置剪力墙时首先要清晰剪力墙在结构受力中的作用，其主要是承受结构在水平作用下所引起的剪力。但剪力墙布置并不是越多越好，剪力墙布置过多将造成结构承受较大刚度，从而承受更大的地震效应，显然对于结构设计原意图来说这是不合理的；
2）通过工程设计经验来看，对于进行框架剪力墙结构中的剪力墙布置可以采取有效的简化方法。例如先采取手算了初步判定框架梁柱以及剪力墙布置的位置与截面尺寸等，然后结合电算的计算结果，判断结构位移比、周期比等参数是否满足规范设计要求；
3）框架-剪力墙结构剪力墙调整。框架梁与剪力墙连接为铰接，当已知建筑物总高度H，总重力荷载代表值GE、场地类别等，可查表得参数ψ，按下式求出参数β，已知β后查表得结构刚度特征值λ，然后已知λ、H、Cf可由下式求得所需的剪力墙平均总刚度EIW（kN/m2）。同时，在设计中为了有效地使框架剪力墙结构中的剪力墙构件所承受的地震倾覆力矩大于总倾覆力矩的50%，可通过控制刚度特征值小于2.4来实现。同时刚度特征值的取值必须考虑到框架承受的剪力影响，为了使框架最大楼层剪力限制于0.2FEK，刚度特征值应当大于1.15。然后根据实际结构的剪力墙刚度与通过公式手算的刚度进行对比，如果计算得到剪力墙刚度与实际结构刚度稍大或者相近，则表明结构的位移可满足规范要求，则可继续进行结构的内力计算。如果实际结构的剪力墙刚度大很多，则应当重新调整结构的剪力墙；
4）通过调整框架剪力墙结构中的剪力墙布置是可使得结构满足规范规定位移限值，但剪力墙刚度并不意味着越大越好。从工程实践表明，刚度即使增大一半，但在水平地震作用下，位移才比之前减小仅13％~19％，因为最终框架所分配的剪力只是在较小范围内变化。
3 结构设计要点
本项目的1#~14楼为小高层住宅，高度均低于60m，因此适宜采用现浇框架-剪力墙结构体系。抗震等级框架四级，剪力墙四级。15~19#楼为六层多层住宅，采用现浇框架结构，抗震等级框架四级。各楼均采用钢筋砼现浇楼盖。从抗震性能效果上看，结构布置合理，整体抗震性能良好，又能很好的满足建筑造型和使用功能的需要。本工程基础设计考虑桩基础，桩基拟采用先张法预应力混凝土管桩，其具有造价低，施工过程中质量易控制，施工工艺简单，施工工期相对较短、桩身质量容易保证等优点。
本工程地下室部分采用甲类核六级人防平战相结合。人防地下室顶板厚250mm，非人防地下室顶板厚180mm，外墙板厚300mm~350mm，底板厚400mm。鉴于地下室面积较大，地下室顶板采用钢筋混凝土梁柱结构，考虑各种因素，地下室不设逢。在主楼与地下室之间设沉降后浇带，待主楼结顶后再施工。对地下室及结构单元长度超过规范规定的最大伸缩缝间距要求的部分，设置温度伸缩后浇带，待两侧混凝土达到强度后一个月以上封闭。另外，本工程为超长结构，同时为了有效地减少超长带来的砼收缩和温度应力等对结构的不利影响，拟采取以下措施：
1）在设计上适当提高基础及地下室顶板的最小配筋率，配筋率控制在0.30％左右，顶板采用双层贯通配筋；2）材料选取上混凝土原材料应采用低收缩、低水化热水泥（例如粉煤灰水泥等），采用碎石骨料，基础底板的混凝土加入适量防水剂；地下室混凝土在严格控制混凝土外加剂的品种、质量和剂量的同时，可以考虑掺微膨胀剂与纤维；3）施工上通过控制混凝土的浇筑时间和浇筑温度，以部分抵消混凝土收缩和温度应力对结构的不利影响。在混凝土浇筑施工中，应采取二次振捣措施，并应加强混凝土养护，特别是前期养护。
4 结构分析
本工程使用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的结构分析程序《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》（2008版）进行结构分析。分析中考虑楼板开洞的影响，上部结构与地下室作为一个整体，上部结构的嵌固点位于地下室顶板；地震的作用和风荷载按两个主轴方向作用，同时考虑5%的偶然偏心地震作用下的扭转影响；本工程基础设计采用PKPM的JCCAD版进行计算。
5 结论
本文通过结合某小高层设计实例，提出建筑结构设计的计算模型应当结合实际情况而采取合理的调整，笔者提出框架剪力墙结构的模型调整技巧，以及本小高层设计的相关要点。
参考文献
[1]林涛，张景祯.建筑结构设计要点及计算模型调整[J].科技传播，2011，28(9)：118-119．
关键词：小高层住宅 结构形式基础设计 优化设计
中图分类号：TU208文献标识码： A
前言：在建筑范畴，习惯上把8―12层的建筑称为小高层。小高层设计时如何把握好合理性，经济性至关重要。在规范允许范围内，合理把握关键部位及次要构件，什么地方应加强，什么地方可以放松，对于整个建筑物保证安全及降低造价影响巨大，这也是我们在今后的设计中要不断提高及改进的。因此，根据建筑功能选择结构受力特性良好、经济性能优越的结构体系方案，成为结构设计人员必须面对的重要内容。
一、小高层住宅结构的基本结构形式
1.1框架结构
框架结构的特点是开间大、灵活性好、抗震性能较好，造价较低，但由于柱截面大于隔墙厚度而造成柱角外凸，影响家具的布置和美观，有时由于住宅中房间分隔的不规则性又造成柱网的难以布置。
1.2框架一剪力墙结构
在框架结构中布置一定数量的剪力墙就组成了框架一剪力墙结构。它是小高层住宅中应用比较广泛的一种主体结构型式。其特点是平面灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。
1.3大开间剪力墙结构
随着时代的发展和人们生活水平的提高，原来建造的小开间剪力墙体系住宅在建筑功能上的局限性变得日益明显。从强度方面看，小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥，并且过多的剪力墙布置还会导致较大的地震力，增加工程费用。另外，由于结构自重较大，也增加了基础的投资，因此，大开间剪力墙应运而生。承重墙的开间达到4.5m―7.5m，进深达到7.5m―11m，室内一般无承重的横墙和纵墙，可以按照住户的不同要求灵活分隔，随着家庭的变化还可重新布置。
1.4短肢剪力墙结构
短肢剪力墙（墙肢截面高度与厚度之比为5―8的剪力墙）介乎于异形框架柱和一般剪力墙之间，由于这种结构体系在建筑功能、结构形式、投资效益、节能指标等多方面效果良好，不仅对基础设计有利，而且对结构抗震较为有利,己成小高层住宅的主要结构形式。
二、基础设计
墙下基础优先选择条基，基础持力层宜选择坚硬的中风化岩石，当遇到溶洞时，可采用桩基来处理，值得提出的是，由于墙下基础反力很大，我们需要演算基础的抗剪切承载力。另外，地下室底板长度的设置也须我们研究探讨，由于考虑地下室的使用合理性，常规我们采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝。后浇带的作用是明显的，但也给施工带来了不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。
三、剪力墙设计
3.1布置：剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且x，Y两向的刚重比接近。在结构布置应尽量避免一字形剪力墙，若出现则应布置成长墙(h／w>8)；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的2．5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件两个方向均应布置成长墙。规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍以下为短墙，大于8倍则为普通墙，这就引起高厚比为7．9倍及8．1倍的两种墙的受力特性截然不同，而配筋亦大相径庭，这显得比较机械而不合理。
3.2配筋及构造：对于小高层住宅来说，剪力墙是面广量大的，因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。 剪力墙墙体配筋一般要求水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。建议加强区φ10@200，非加强区φ8@200双层双向即可，双排钢筋之间采用中6@600x600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力，土压力产生的侧压力控制，而由于简化计算经常由竖向筋控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》规定：迎水面保护层应大于50mm，且在保护层内按《混凝土结构设计规范》规定增设双向钢筋网片。在这种情况下，很多设计人员在进行外墙裂缝验算时有效截面高度仍按保护层50mnn计算，笔者认为是不妥当的。当采取了双向钢筋网片后，计算保护层厚度至少可按30mm来取值，这对节省墙体配筋效果相当明显。
四、小高层住宅框架结构的优化设计
4.1优化设计方法
当前，小高层住宅钢筋混凝土框架结构的优化设主要是应用小高层住宅结构分析软件，采用人工分析进行调整，运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较，以获得比较理想的结构方案。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的，虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高，但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。
对于同一小高层住宅方案，可以有许多不同的结构（包括基础）布置方案；确定了结构布置的小高层住宅物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法；分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的；小高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等，这些问题目前计算机是无法完全解决的，都需要设计人员自己做出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。
4.2结构性能分析
⑴抗震性能分析
对结构体系来说足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。结合概念设计的理念，对上述两种结构体系进行对比分析，电算程序可以采用中国建筑科学研究院编制的结构空间有限元分析软件SATWE。在结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。高层结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富裕量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。
但就使用性能方面，剪力墙结构由于墙体太多，结构自重大，导致了较大的地震作用，混凝土和钢材用量也较高，增加了基础工程的投资，而且限制了建筑上的灵活使用。而框架一剪力墙结构的特点是平面使用灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有着不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。在水平荷载作用下，具有较纯框架和纯剪力墙结构更为有利的水平变形曲线。由框架构成自由灵活的使用空间，容易满足不同建筑功能的要求；同时剪力墙具有相当大的抗侧移刚度，从而使框一剪结构具有较好的抗震能力，也大大减少了结构的侧移。
⑵经济性比较
通过对三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算，发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大，框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。三种钢筋混凝土住宅结构的次要项目造价基本相同。
【关键词】铁塔；优化；设计
1 确定优化设计原则
杆塔结构设计是在满足线路电气性能要求的基础上，通过荷载计算、结构体系选择、结构内力与变形分析，强度、稳定和刚度等计算，得出最优的杆塔型式的过程。
杆塔结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，结构的极限状态是指结构或构件在规定的各种荷载组合作用下或在各种变形或裂缝的限值条件下，满足线路安全运行的临界状态。极限状态分为承载力极限状态和正常使用极限状态。
1.1 承载力极限状态
结构或构件的强度、稳定和连接强度，应按承载力极限状态的要求，按荷载效应的基本组合进行荷载组合。并应采用下列设计表达式进行设计：
γ0S≤R
式中：γ0—结构重要性系数；S—荷载效应组合的设计值；R—结构构件抗力的设计值。
对于基本组合，荷载效应组合的设计值S按下列设计表达式进行设计：
S =γG·CG·GK+ψ·∑γQi·CQi·Qik
式中：γG—永久荷载分项系数，对结构受力有利时取1.0，不利时取1.2；γQi—第i项可变荷载的分项系数，应取1.4；GK—永久荷载标准值；Qik—第i项可变荷载标准值；ψ—可变荷载组合系数，正常运行工况取1.0，断线工况和安装工况取0.9，验算工况取0.75。
1.2 正常使用极限状态
结构或构件的变形或裂缝，应按正常使用极限状态的要求，采用荷载的标准组合。
CG·GK+ψ·∑CQi·Qik≤δ
式中：δ—结构或构件的裂缝宽度或变形的规定限制值，mm。
本工程铁塔的优化设计均根据工程的实际情况，针对不同类型铁塔的受力特点和规程规范的要求，在工程荷载和电气间隙条件下，经多方案计算比较，确定合理的控制尺寸和细部结构。
（1）塔头尺寸，在满足电气间隙的前提下尽量紧凑，以降低塔身受风面积，降低风荷载。这不但节约塔材，也有利于铁塔安全。
（2）塔身布置，在满足铁塔整体强度、稳定的前提下尽量简捷，保证构件正确传力，路线清晰直接。
（3）塔腿根开，选取塔重最小的方案，再结合基础作用力和材料消耗，选取最合理的方案。
（4）接腿方案，选取最有利于基面治理、保护环境的方案，并考虑设计、加工、施工的方便、快捷。
（5）节点构造，减少偏心、减少节点板的使用，力求合理。
2 优化的目的
（1）在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种作用力。
（2）在正常使用时具有良好的工作性能。
（3）正常维护下具有足够的耐久性。
（4）构件的布置合理、结构形式简洁，传力路线直接、简短、清晰。
（5）合理划分部件和节间，充分发挥构件的承载潜能。
（6）优化构造、节点设计，尽量减少材料耗量。
3 铁塔优化
3.1 塔头尺寸优化
塔头部分的优化，主要是在满足电气间隙要求的前提下，尽量减小线路走廊宽度和铁塔受力。猫头塔通过抬高中相导线，采用“窄脸猫”塔型减小线间距离1m左右。
同时对猫头塔地线支架结构型式、同塔双回路塔头结构型式等进行优化，使得构件受力清晰，结构处理简洁，减轻铁塔重量。
3.2 塔身坡度优化
通常在一定范围内，塔身的坡度和布材对铁塔重量的影响至关重要，它直接影响塔身主材、斜材的规格以及基础的作用力。合理的塔身坡度和布材应使塔材应力分布的变化与材料规格的变化相协调，使塔材受力均匀。
铁塔根开和塔身坡度与构件的受力状态有直接关系，塔身坡度越大，主材受力越小、基础作用力也越小，但斜材长度和辅助材长度增加，甚至使辅助材数量增加，结构布置也会较复杂；反之，主材受力加大、基础作用力也加大，铁塔整体刚度降低，但斜材长度随之减小。塔身坡度及根开优化就是以整基铁塔重量为目标函数，综合构件受力性能和基础作用力等因素，最终选取最佳的坡度和根开。
在设计中，对每种塔型均在给定的荷载条件下，对塔身坡度和根开进行了多方案组合优化，对各种组合进行计算工作，通过对计算重量的比较，在保证铁塔具有足够的强度和刚度的条件下，优化出铁塔的最佳坡度。
3.3 塔身隔面设置优化
合理的设置塔身横隔面，可以减少铁塔的重量，方便组塔。横隔面作为平衡上部荷载产生的扭矩、均匀塔身构件内力具有一定的作用。
根据铁塔结构设计技术规定的要求：在铁塔塔身变坡的断面处、直接受扭力的断面处和塔顶及塔腿的顶部断面处设置横隔面。在同一塔身坡度范围内，横隔面设置的距离，一般不大于平均宽度的5倍，也不宜大于4个主材分段。
3.4 传力线路优化
优化力的传递路线，不但对降低塔重有着重要意义，对保证杆塔结构稳定也有特别重要意义。例如横担的剪力，若通过横担上下平向传递，不但使塔重有所增加，而且对下平面带来不利影响，另外，横担剪力通过下平面传递，若靠近塔身的斜材布置为交叉型式，也将使结构出现偏心。
斜材同时受压是影响塔重的另一重要因素，因此本典型设计通过对力的传递路线分析在塔头适当位置布置“K”型结构斜材，以减少斜材同时受压影响。
3.5 主材布置及节间优化
铁塔的规划高度、塔头尺寸、塔身坡度确定后，铁塔主材节间的布置与塔身斜材的布置二者是相互关联、相互影响的。根据设计经验，在计算过程中，为使主材受力均匀，降低主材的规格从以下两个方面进行调整：
（1）调整主材的计算长度。构件规格的选取不仅与其所承担的内力有关，还与构件长度有关。内力不变的情况下，规格与构件的长度成正比，将同段主材的上下节间进行调整，将受力大的节间压缩使主材规格降低；
（2）通过对塔身交叉斜材的调整，使得塔身交叉材不出现或少出现同时受压控制，以减少斜材的规格。 3.6 旋转高低腿优化
为保护环境，减少土石方开挖，防止水土流失，本典型设计在山地塔系列中采用了全方位高低腿。如果一个呼称高一套高低腿，虽然使塔重有所降低，但却给加工带来很多不便；如果一套塔采用一套高低腿，将使塔重增加很多，为此本典型设计对应一种塔型采用2～3套公共高低腿，从而降低了塔重，方便了加工。本典型设计虽然采用了非平连杆型式，但塔腿侧向增加了“人”字结构或“X”型结构，却保证了塔腿整体稳定，方便维护。
3.7 节点连接优化
节点构造是设计的一个重要环节，铁塔真型试验破坏往往与节点构造不当有关。目前已引起很多设计院的重视。在本次典型设计中遵循以下几点原则：
（1）避免相互连接杆件夹角过小，减小杆件的负端距；
（2）节点连接要紧凑、刚度强，节点板面积小；
（3）尽量减小杆件偏心连接，避免节点板受弯；
（4）两面连接的杆件避免对孔布置，减小杆件断面损失；
（5）加长杆件构造长度，减少包铁连接数量；为进一步降低塔材耗量创造了条件。
3.8 塔身断面型式
塔身断面不但影响铁塔的整体刚度，影响铁塔的过载能力，也影响设计、加工、组装的工效。自然的，在等长腿设计时代，直线塔塔身采用矩形断面，是根据直线塔的受力特点而选取的最经济的方案。
本工程在杆塔规划时，对直线塔采用矩形塔和方形塔进行了优化比较。从计算结果看，在正面根开相同时，矩形塔比方形塔塔重轻1%～2%，塔重减轻较少，主要原因是750kV线路的断线张力较大，塔身侧面很多杆件都是断线工况控制的，侧面根开减小后，导致规格增大。
根据本工程的地形条件，耐张段长度一般较长，加上地形的限制，施工单位势必要用直线塔做操作塔，若直线塔采用矩形断面，则顺线路方向的刚度较小，安装、事故工况下易产生变形，对重要性比较高的线路，这点是应该避免的。所以本工程所有铁塔塔身均采用正方形断面，这也能为更好的使用长短腿、使长短腿充分发挥作用创造条件。
综合考虑上述因素，为保证杆塔的纵向刚度，本工程所有塔型均采用方形塔。
3.9 塔身宽度和根开优化
铁塔的根开直接影响铁塔征地面积，在某种程度上影响着工程的造价。对于铁塔的设计来讲，必须综合考虑基础的设计，铁塔的最小根开要适应工程地质条件、以及基础施工时的必要距离。其次，要考虑同条件下选用满足上部结构的变形。最后，在满足上述两点的情况下要尽量小的征用土地。
对于丘、峁线路，铁塔为了适应环保尽量少开方或者不开方的要求，都设计成长短腿铁塔，如下图所示：
注：上图阴影部分为基础施工开挖的土体
从上图可以看出，丘、峁长短腿铁塔基础，若基础根开较小，上边坡及下变坡基础基坑开挖就要受到影响，同时由于基础上拔依靠土体重力来维持，铁塔基础内侧的土体为上下变坡基础共用，基础安全就会受到影响。故坡区长短腿铁塔根开较大。
参考文献：
[1]《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）
[2]《电力设施抗震设计规范》（GB50260—96）
（上接第348页）
通过日常监督、举行座谈会监督、客户回访和三方评价等方式加强电力营业厅与社会的沟通和联系，及时根据意见和建议做出调整、修改和回复。
（3）处理好投诉和举报工作
在对客户的投诉和举报进行处理的时候，严格按照规章制度进行管理，落实工作的处理、反馈和回访，体现供电企业供电营业厅的真诚服务。
5 总结
实施供电营业厅优质服务的营销战略，需要供企电业所有人员的协作与配合。供电营业厅的优质服务始终贯穿于供电企业的日常工作中，是一项长期的工作。供电营业厅的优质服务树立了供电企业的良好形象，有利于供电企业的发展。
参考文献：
