某异形柱框架结构房屋的检测鉴定及计算

某异形柱框架结构房屋的检测鉴定及计算

刘富业

深圳市建筑科学研究院股份有限公司 广东深圳 518049

摘要：随着当前我国社会经济的快速发展，建筑行业也实现了蓬勃发展，现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。异形柱结构主要是以L形、T形、十字形、一字形且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱替代了矩形截面柱作为竖向支撑构件而构成的结构，避免了框架柱在室内凸出，提高房间使用面积，也改善了建筑观感，从而为建筑设计以及使用功能的发挥提供了便捷性和灵活性。本文结合工程实例，详细阐述了某异形柱框架结构房屋的检测鉴定全过程及异形柱计算需要注意事宜，希望能为类似的工程提供参考。

关键词：异形柱；鉴定；计算

1 工程概况

本工程为某职业技术学院宿舍楼，竣工于2000年，为7层异形柱框架结构，层高2.8m，建筑面积为3013m²，结构平面布置如图1所示。抗震设防烈度为7度（0.10g），场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，设计依据为89版系列规范，地基基础形式采用柱下独立基础，持力层为原状土。为了解该建筑物结构质量状况，评估该建筑物的结构安全性，并对发现的问题提出解决建议。

图1 建筑平面布置图

2 建筑结构检测与鉴定

2.1材料强度检测

混凝土强度检测采用钻芯法，检测结果表明：该建筑物一～三层柱混凝土强度推定值为23.2MPa，四～七层柱混凝土强度推定值为19.5MPa，二～屋面层梁混凝土强度推定值为20.4MPa。

2.2构件尺寸及配筋

框架梁截面尺寸为200mm×300mm、200mm×400mm、200mm×450mm、200mm×500mm。梁底主筋排数为1排，梁底主筋根数为2根或3根，纵筋:16，箍筋8@100/200。异形柱截面尺寸为200mm×500mm(L形:肢厚×肢高)、200mm×800mm(矩形:宽度×高度)、200mm×500mm(T形:肢厚×肢高)。纵筋: 18，箍筋8@100。

2.3地基基础检测

选取该建筑物的8个阳角部位进行倾斜测量，检测结果表明：该建筑物8个测点的倾斜量分布于H/20800～H/1387（包括施工误差和外装修的影响），未超出现行《民用建筑可靠性鉴定标准》的规定限值。该建筑物上部结构构件未发现因地基基础沉降引起的变形或裂缝，室外地面未发现裂缝以及与主体脱开现象，建筑物门窗未发现明显变形。以上检测结果表明地基基础没有出现明显的不均匀沉降迹象，地基基础工作正常。

2.4结构安全性鉴定

根据《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB 50292-2015)，首先对各构件进行安全性鉴定评级，然后按地基基础、上部承重结构、围护结构安全性三个子单元评定子单元的安全性等级，最后根据上述三个子单元的安全性等级进行综合评定整体单元的安全性等级。

经综合分析，该建筑物地基基础单元、上部承重结构单元、围护结构单元的安全性等级分别为Au级、Bu级、Bu级，整体结构的安全性等级因此评定为Bsu级。

2.5结构抗震鉴定

该建筑物竣工于2000年，按照《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)的规定，后续使用年限不宜少于40年，本次鉴定后续使用年限按40年，依据规范将其划分为B类建筑。因此，该建筑物应按照7度确定其地震作用及抗震措施。依据《建筑抗震鉴定标准》和《钢筋混凝土异形柱设计规程》(DBJ/T15-15-95)的要求，该建筑物鉴定结论详见表1所示：

表1 建筑物抗震鉴定结论

3异形柱计算需要注意的几个关键点

1）节点：

节点，也即梁柱的交汇点。其作用是将所属的本层和上层荷载有效的传递给下层柱，因此节点核心区的作用力与节点相连接的梁端和柱端弯矩、轴力、剪力及扭矩等受力是很复杂的。试验表明，在相同条件下，节点水平截面面积相等的L形、T形及＋字形截面柱的节点受剪承载力比矩形截面柱的受剪承载力分别低33%、18%和8%左右，且异形柱框架节点核心区发生斜压破坏的上柱底部轴压比较矩形柱低。

异形柱中最薄弱的两个环节即节点的受剪承载力及柱的延性，因此不论是抗震设计还是非抗震设计，我们都应进行节点受剪承载力验算。

2）剪跨比λ：

剪跨比是决定异形柱截面特性的主要因素。当剪跨比较大时，截面正应变分布符合平截面假定，随着剪跨比的减小应变分布向曲面方向发展，异形柱的受力性能越来越接近短肢剪力墙。

通常将异形柱分为长柱（λ>2）、短柱（λ<2）和极短柱（λ<1.5）。一般情况下，长柱常发生正截面破坏，而短柱和极短柱则多出现斜截面受剪破坏。异形柱斜截面受剪破坏时，粘结破坏较矩形柱显著，且此种破坏呈脆性，对结构很不利，故设计时不宜小于2，不应小于1.5。此规定相当于异形柱的净高与柱肢截面之比不宜小于4，抗震设计时不应小于3。

3）轴压比：

轴压比是异形柱延性的重要保证措施，柱应具有足够大的尺寸，以防止小偏压破坏，提高柱的变形能力。

在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要。特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合，剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝，产生腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些导致异形柱脆性明显，使异形柱的延性普遍低于矩形柱，因而对异形柱的轴压比要严格控制。抗震设计时，《混凝土异形柱结构技术规程》（JGJ 149-2006）规定的柱轴压比限值对比见表2。而《钢筋混凝土异形柱设计规范》（DBJ/T15-15-95）第3.0.3条，考虑地震作用组合的异形柱的轴压比限值，可按《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）第8.4.8条中的数值减少0.05取用，即抗震等级为一级、二级、三级对应的轴压比为0.65、0.75、0.85。

表2 异形柱的轴压比限值

注：1.轴压比N/(f_cA)指考虑地震作用组合的异形柱轴向压力设计值N与柱全截面面积A和混凝土轴心抗压强度设计值f_c乘积的比值；

2.剪跨比不大于2的异形柱，轴压比限值应按表内相应数值减小0.05。

4 结语

本文详细阐述了某建筑检测鉴定全过程及计算需要注意事宜，对于2006年之前的建筑，在抗震构造措施鉴定中，异形柱轴压比可参考《钢筋混凝土异形柱设计规范》（DBJ/T15-15-95）取。2006年以后异形柱框架结构建筑，必须按现行规范进行检测鉴定。

【参考文献】

1、钢筋混凝土异形柱结构设计研究与工程应用[D].曹灿.合肥工业大学 2010

2、GB50292-2015.民用建筑可靠性鉴定标准[S].2016

3、GB 50023-2009.建筑抗震鉴定标准[S].2009

4、DBJ/T15-15-95.钢筋混凝土异形柱设计规程[S].1995

5、JGJ 149-2006.混凝土异形柱结构技术规程[S].2006

6、异形柱框架结构与矩形柱框架结构受力特性比较[J].柯江,高兑现.建筑结构.2006(02)