一种连续变向钢筋混凝土柱的结构

本发明属于钢筋混凝土异形结构，特别是一种连续变向钢筋混凝土柱的结构。

建筑技术的发展不断拓宽了建筑师的思路，各种新颖的、大胆的造型和立面不断 涌现，斜柱常常被局部或者大量运用到这些新的建筑中，不同倾斜角度的斜柱竖向及水平 刚度也不相同，所以对于连续变向的斜柱，由于其倾斜角度在不断变化，其竖向刚度和水平 刚度也在不断发生变化，对于自重较大，荷载较大的钢筋混凝土变向斜柱，是不能采用常规 的直柱或者不变斜率的斜柱结构去设计的。

(1)解决的技术问题

本发明是一种连续变向的斜柱体系，解决了该体系的竖向刚度、抗侧刚度问题，更 进一步通过预应力、钢骨等手段，解决了斜柱产生的楼盖水平力的问题。

不同斜率的斜柱会给楼盖产生不同程度的水平力，斜率越大，水平力越大，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。通常意义上的梁是一个受弯构件，柱为拉弯或者压弯构件，因此，承 受较大轴力的楼盖梁更接近于柱的受力状态，是拉弯或者压弯构件，按照普通梁设计是有 安全隐患的。

对于连续变向斜柱体系，施工过程对构件内力分布影响巨大，不得忽视，否则会带 来安全隐患，构件内力的设计是基于特定施工方案的设计，即不同的施工方案(这里强调的 是楼层施工卸载顺序)对应于不同的设计结果。

(2)技术方案

本发明涉及的结构要素包括沿高度方向不断改变斜率的斜柱、剪力墙、楼盖梁及 楼板以及相应的施工方法。

本发明的连续变向斜柱体系采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，结构为 多层或者高层，结构总高度不超过50米。本发明每层斜柱的倾斜方向不得相同，必须同时有 两个方向倾斜的斜柱；楼层之间斜柱斜率不一样，方向也可以不一样，最大斜度不能超过45 度。本发明楼板不宜出现面积大于30％的开洞。本发明当楼盖轴力为拉力，且拉应力小于ft (混凝土抗拉强度设计值，下同)时，楼板通过配筋承担所有拉力，相应梁按照拉弯构件进行 设计；当楼盖轴力为拉力，且楼盖拉应力超过ft时，楼盖梁采用预应力钢筋混凝土梁，混凝 土强度等级不小于C40；当楼盖部分受拉部分受压时，楼盖梁采用钢骨梁，且当轴向拉力大 于ft时，还需要采用预应力钢骨混凝土梁。当楼盖轴力为压力且楼板压应力小于0.4fc时， 梁按照压弯构件进行设计，楼板不需要进行特别设计；当楼盖轴力为压力且楼板压应力大 于等于0.4fc(混凝土抗压强度设计值，下同)时，梁和板均按照压弯构件进行设计。本发明 斜柱混凝土必须要达到100％强度方可拆模，但也不能到结构施工完成后一次性同时拆模， 否则，一方面，个别构件内力特别大，无法进行设计，另一方面，施工造价太高。本发明的结 构体系的拆模(卸载)方案为：施工到第5层，可以而且必须拆除第1层结构的模板，施工到第 6层，拆除第2层结构的模板，依次类推，直到顶层。这种施工方案，既考虑了斜柱混凝土达到 强度的合理时间，又考虑构件的设计内力以及合理的施工成本。

(3)有益效果

本发明是一种连续变向的斜柱体系，解决了该体系的竖向刚度、抗侧刚度问题，更 进一步通过预应力、钢骨等手段，解决了斜柱产生的楼盖水平力的问题。

图1为本发明实施例中连续变向钢筋混凝土柱结构体系1层顶结构平面图；

图2为本发明实施例中⑦轴立面图。

各附图中：1斜柱；2V型斜柱；3直柱；4预应力钢骨混凝土梁；5预应力混凝土梁；6普 通钢筋混凝土梁；7剪力墙。

以某办公楼为例，对本发明进行详细说明：

该结构地上8层，平面柱网采用横向8.4米，进深向7.6～13.2米柱跨形式，整体平 面呈梭形，长度为109.2m，宽度：一层为25.52m～31.77m，中间层(4层)宽度为30.38m～ 36.64m，顶层为14.087m～17.063m。首层层高6.6米，2～8层层高4.2米，屋面板高度36.0米， 总高度不超过50米。

外立面柱为连续变向斜柱，从1～8层斜柱斜率不断变化，1～4层斜柱向外倾斜，5 ～8层斜柱向内倾斜，最大斜度为43度；内部柱除了首层外，为直柱；首层柱为V形斜柱。首层 V型斜柱采用钢骨混凝土柱，截面为800mmX800mm，2层斜柱采用钢骨混凝土柱，截面为 700mmX700mm，3层以上斜柱采用普通钢筋混凝土柱，截面为600mmX600mm；直柱采用普通钢 筋混凝土柱，截面为800mmX800mm～600mmX600mm变化；

楼层平面没有面积大于30％楼层面积的开洞；2层楼板板厚为180mm，配筋采用双 层双向钢筋网的形式。3～6层楼板板厚为130mm，配筋采用双层双向钢筋网的形式。6～8层 楼板板厚为120mm，楼板上部钢筋可以断开。

结构体系为框架-剪力墙结构体系，由于斜柱全部为横向，因此需增加纵向剪力墙 刚度，剪力墙布置在楼电梯间，以实现结构扭转刚度合理。剪力墙厚度从400～200逐渐变 化。

楼盖梁根据楼盖轴拉力或轴压力大小及分布分别采用不同的结构措施。

1层楼盖中间跨为压力，边跨为拉力。两边跨梁轴拉力最大值3526kN，拉应力大于 ft，中间跨梁轴压力最大值为3231kN，压应力大于0.4fc，本层采用预应力钢骨混凝土梁，梁 截面为750x900，钢骨截面为H600x300x30x30，预应力采用直线预应力钢绞线，且中间跨梁 板按压弯构件进行设计。

2～4层楼盖水平力均为拉力，楼盖梁轴拉力最大值分别为1796kN、1220kN、673kN， 拉应力均大于ft，采用预应力钢筋混凝土梁，梁截面为600x700，预应力采用直线预应力钢 绞线。

5层楼盖水平力为拉力，楼盖梁轴拉力最大值272kN，拉应力小于ft，采用普通钢筋 混凝土梁，梁截面为600x700，梁按拉弯构件进行设计，楼板通过配筋承担所有拉力。

6层～8层楼盖水平力为压力力，楼盖梁轴压力最大值766kN，压应力均小于0.4fc， 采用普通钢筋混凝土梁，梁截面为600x600，梁按压弯构件进行设计，楼板不需要进行特别 设计。