[发明专利]一种基于连续变向钢筋混凝土柱结构体系的设计方法

说明书

一种基于连续变向钢筋混凝土柱结构体系的设计方法，根据体系受力特点，在结构设计过程中模拟施工方案的不同引起结构内力的变化，解决了此类体系必须采用与施工方案结合进行设计的问题，同时考虑了结构设计及施工方案的经济合理性；提出了竖向变形位移指标，使体系中各类构件截面合理经济；结合楼盖结构水平力大小及分布不同，分别采取预应力钢骨混凝土梁、预应力混凝土梁及普通钢筋混凝土梁解决水平力问题，并根据拉压应力值对楼盖结构构件按压弯或拉弯构件设计。

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土结构领域，具体地，涉及一种连续变向钢筋混凝土柱结构体系的设计方法。

背景技术

随着建筑技术的发展，建筑造型越来越多样化、复杂化，斜柱常常被局部或者大量运用到建筑中。斜柱的应用，使得结构体系的受力特点与常规结构不同。斜柱引起楼盖结构产生水平力，连续变向钢筋混凝土斜柱斜率不断变化，将引起不同层楼盖结构水平力的大小及分布均不同。斜柱竖向刚度小于普通直柱，竖向荷载作用下，斜柱与同层直柱的竖向位移差大小影响构件的受力状态，而且施工方案的不同，将会引起此位移差的不同，进而影响结构设计。因此，常规设计方法不考虑施工过程影响，不适用于连续变向钢筋混凝土柱结构体系。

发明内容

(1)解决的技术问题：

连续变向钢筋混凝土柱结构体系的各层框架柱部分或全部为斜柱，且斜柱斜率不断变化。此结构体系与常规直柱结构不同，有如下几个方面的问题需要解决。

1结构设计必须结合施工方案

连续变向钢筋混凝土柱结构体系的竖向变形影响不可忽略，斜柱的竖向刚度与本层直柱或剪力墙构件竖向刚度差别很大，在竖向荷载作用下的斜柱与直柱或剪力墙变形值有较大差异，此位移差将影响结构构件内力的大小及分布。结构设计必须考虑此变形差异对结构受力状态的影响。施工过程中，施工方案尤其是各层卸载时间影响到结构竖向变形的大小，各层卸载时间的不同使得结构在自重作用下每层斜柱的竖向变形与同层直柱竖向变形差异明显不同，进而影响构件的受力状态。若采用逐层施工、逐层加载的施工方法，即施工一层卸载一层，再施工第二层的方式，每一层变形完成找平后再施工上层，每层斜柱与同层直柱的位移差都不累加到上层，即每层的累计位移差都仅包含本层的位移差。这种施工方式对结构受力最有力，每层构件内力最小，但施工工期太长，实际施工很难实现。若采用一次性加载的方式，所有楼层施工完成后再开始卸载，每层斜柱与同层直柱的位移差就会层层累计，每层累计位移差都包含了其下各层的位移差，构件内力尤其顶层梁构件内力加大很多，不利于结构设计。因此，此结构体系的设计需要与施工方案密切结合，通过设计计算确定不同施工方案下结构体系的受力状态，并本着结构设计、施工方案均经济合理的原则完成结构设计。

2抗侧刚度

斜柱的抗侧刚度较普通直柱大的多，且随斜率变化而不断变化,使得结构每层柱的刚度均无规律变化,结构设计需要不断调整各层其余构件刚度以实现结构刚度合理性。

3竖向刚度

增大斜柱刚度可以减小在竖向荷载作用下的斜柱与同层直柱或剪力墙变形位移差，需提出合理位移限值，实现各结构构件截面的合理性。

4楼层水平构件设计

竖向荷载作用下，斜柱轴力的水平分量必然通过水平楼盖体系来平衡，使得楼盖结构产生水平力，楼盖结构不再是通常意义上的受弯构件，而是拉弯或压弯构件。不同斜率的斜柱会给楼盖产生不同程度的水平力，柱斜度越大，水平分量就越大。斜柱向内倾斜，对上层楼盖产生的是压力，对下层楼盖产生拉力；反之，斜柱向外倾斜，对上层楼盖产生拉力，对下层楼盖则产生压力；对于不断变向斜柱，楼盖的拉压力就得取决于上下层斜柱产生的水平力合力。因此不同楼层不同位置处楼盖结构水平力的大小及分布规律均不同，需要分别采用合理的措施解决。