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1.异形柱的定义
《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ140-2006中异形柱指截面几何形状为L、T、+形且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。相对于正方形和矩形柱而言是异型的柱子。异形柱肢厚一般为200、250mm。其形式与短墙肢相似，若肢较长就称短墙肢。
2.异形柱结构体系
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。
3.异形柱结构特点
（1）由于截面的这种特殊性，使得墙肢平面内外兩个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异。
（2）对于长柱（H/h>4）可以不考虑剪切变形的影响，控制轴压比较小时，受力明确，变形能力较好。而对短柱（H/h<4），剪切变形占有相当比例，构件变形能力下降。异形柱通常在短柱范围，且属薄壁构件，即使发生延性的弯曲形破坏，也因截面曲率M/EI或εcu/χ（εcu为砼的极限压应变，χ为截面受压区高度）较小，使弯曲变形性能有限，延性较差。
（3）异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显。
（4）特别是异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。大量的试验资料和理论分析指出，异形柱的破坏形态为：弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等，影响其破坏形态的因素有：荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比（剪跨比），配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。
4.异形柱结构适用条件和应用意义
4.2应用意义
钢筋混凝土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。异形柱结构属于框架-轻墙（填充墙、隔墙）结构体系，采用轻质高效的墙体材料，不仅改善建筑的保温、隔热性能，节约能源消耗，而且减轻结构自重，减小地震作用，其综合效益值得重视。
5.异形柱结构的平面布置
（1）在异形柱结构的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀。
（2）结构平面布置应减小扭转效应的不利影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移分别不宜大于该楼层两端相应平均值的1.2倍，不应大于该楼层两端相应平均值的1.4倍。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.85。
7.异形柱结构应按下列原则考虑地震作用
8.采用的地震作用计算方法
异形柱结构地震作用计算宜采用振型分解反应谱法，平面不规则结构的扭转影响显著，应采用扭转耦联振型分解反应谱法。
9.自振周期折减
框架结构中由于非承重填充墙体的存在，会增大结构整体刚度，减小结构自振周期，从而产生增大结构地震作用的影响。所以计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期时应考虑非承重填充墙体对结构整体刚度的影响予以折减。折减系数ψ应根据采用的轻质填充墙数量的多少可取0.6～0.85。
10.节点核心区
异形柱框架梁柱节点核心区的受剪承载力低于截面面积相同的矩形柱框架梁柱节点的受剪承载力，是异形柱框架的薄弱环节。为确保安全，对抗震设计的二、三、四级抗震等级柱节点核心区以及非抗震设计的梁柱节点核心区，均应进行受剪承载力计算。在设计中，尚可采取各类有效措施，包括例如梁端增设支托或水平加腋等构造措施，以提高或改善梁柱节点核心区的受剪性能。对于纵横向框架共同交汇的节点，可以按各自方向分别进行节点核心区受剪承载力计算。
11.异形柱结构构造做法
（1）异形柱截面各肢肢高与肢厚之比不应大于4。考虑到节点核心区钢筋设置及刚进的锚固，所以肢厚不应小于200mm（也不应大于300mm），肢高不应小于500mm。 抗震设计时宜采用等肢异形柱。
（2）框架梁截面高度Hb可按（1/10～1/15）Lb确定（Lb为计算跨度），且不应小于400mm.梁的截面宽度Bb不宜小于1/4Hb及200mm。梁的截面高度太小会使柱纵向钢筋在节点核心区锚固长度不足。
（3）异形柱的混凝土强度等级不小于C25和不大于C50，这是由于异形柱截面尺寸薄，混凝土强度等级小于C25，可能达不到其与钢筋之间保证粘结的要求。强度等级高于C50时的异形柱构件及结构科学研究 相对较少，所以规程未列入。
（4）异形柱截面尺寸较小，为方便施工时钢筋的布置及混凝土浇筑，宜优先采用焊接。
（5）异形柱截面上受力纵筋的位置如下图所示。试验和模拟计算表明这些位置上的纵筋均发挥大的作用，特别是当轴压较大时处于各肢内折角处的纵筋的作用不容忽视，一定要作为受力筋处理。
12.异形柱结构设计时应注意的问题
12.1异形框架的计算
由于其截面的特殊性，在柱截面对称轴内受水平力作用时，弹性分析计算其翘曲应力很小，此时如同承受水平力的偏压构件，仍可按平截面假定分析，按砼设计规范计算，特别是在框架——剪力墙结构中，对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地，框架柱只承担水平风载的一小部分，如按一般偏压柱计算，误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大，且水平力作用在非主轴方向，则翘曲应力不容忽视，按平截面假定误差较大，则应对异形柱框架结构进行有限元分析，决定内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时，宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。现在有一些软件没有异形柱截面形式，如要用它进行计算，要先进行等刚度等面积换算成矩形柱，进行整体分析，得到双向内力后再进行异形柱的截面设计，其工作量相当大，且截面设计的可靠性不高。目前，国内可直接进行异形柱截面内力计算和截面设计的软件有建研院的TAT、SATWE程序，广东省建院的SS、SSW程序以及天津大学的钢筋砼异形柱结构配筋计算程序CRSC。这些程序均用数值积分法进行正截面配筋设计，准确性较高，经过大量工程校算，能有效地满足结构安全性要求。 12.2轴压比控制
对框架结构，框-剪结构，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用，且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由有关试验结构分析，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。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。
在《混凝土异形柱结构技术规程》中，分别给出了框架结构、框架-剪力墙结构不同截面形式下轴压比限值要求。由天津大学土木系对异形柱延性资料可知，影响异形柱延性的因素比普通柱要复杂，且不同的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平侧移下，其延性性能也有较大差异。为在实际工作中便于使用，可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的。
12.3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。
12.4配筋计算
采用双偏压、拉计算，（角柱程序在编制过程中就默認采用双偏压来计算，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。
12.5配筋构造
在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋，箍筋同柱，这样可限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪，也可约束砼变形，增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下，箍筋直径大，其延性指标好，因而箍筋且用Ф8、Ф10，其间距可比普通柱箍筋间距小。
12.6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，在许多工程上还不得不用，没办法可用扁平柱，其计算按矩形柱方法计算。
12.7程序的应用
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TAT或SATWE计算时，要了解异形柱的刚度计算（注意应考虑剪应力不均匀分布的影响系数，一般矩形柱为1.2，异形柱采用分块积分法在TAT数据检查时统一完成）、刚域计算、整体内力到柱肢内力的分配计算，尤其是轴力的分配计算问题、以及异形柱配筋计算；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。 [科]
《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ140-2006中异形柱指截面几何形状为L、T、+形且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。相对于正方形和矩形柱而言是异型的柱子。异形柱肢厚一般为200、250mm。其形式与短墙肢相似，若肢较长就称短墙肢。
2.异形柱结构体系
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。
3.异形柱结构特点
（1）由于截面的这种特殊性，使得墙肢平面内外兩个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异。
（2）对于长柱（H/h>4）可以不考虑剪切变形的影响，控制轴压比较小时，受力明确，变形能力较好。而对短柱（H/h<4），剪切变形占有相当比例，构件变形能力下降。异形柱通常在短柱范围，且属薄壁构件，即使发生延性的弯曲形破坏，也因截面曲率M/EI或εcu/χ（εcu为砼的极限压应变，χ为截面受压区高度）较小，使弯曲变形性能有限，延性较差。
（3）异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显。
（4）特别是异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。大量的试验资料和理论分析指出，异形柱的破坏形态为：弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等，影响其破坏形态的因素有：荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比（剪跨比），配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。
4.异形柱结构适用条件和应用意义
4.2应用意义
钢筋混凝土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。异形柱结构属于框架-轻墙（填充墙、隔墙）结构体系，采用轻质高效的墙体材料，不仅改善建筑的保温、隔热性能，节约能源消耗，而且减轻结构自重，减小地震作用，其综合效益值得重视。
5.异形柱结构的平面布置
（1）在异形柱结构的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀。
（2）结构平面布置应减小扭转效应的不利影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移分别不宜大于该楼层两端相应平均值的1.2倍，不应大于该楼层两端相应平均值的1.4倍。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.85。
7.异形柱结构应按下列原则考虑地震作用
8.采用的地震作用计算方法
异形柱结构地震作用计算宜采用振型分解反应谱法，平面不规则结构的扭转影响显著，应采用扭转耦联振型分解反应谱法。
9.自振周期折减
框架结构中由于非承重填充墙体的存在，会增大结构整体刚度，减小结构自振周期，从而产生增大结构地震作用的影响。所以计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期时应考虑非承重填充墙体对结构整体刚度的影响予以折减。折减系数ψ应根据采用的轻质填充墙数量的多少可取0.6～0.85。
10.节点核心区
异形柱框架梁柱节点核心区的受剪承载力低于截面面积相同的矩形柱框架梁柱节点的受剪承载力，是异形柱框架的薄弱环节。为确保安全，对抗震设计的二、三、四级抗震等级柱节点核心区以及非抗震设计的梁柱节点核心区，均应进行受剪承载力计算。在设计中，尚可采取各类有效措施，包括例如梁端增设支托或水平加腋等构造措施，以提高或改善梁柱节点核心区的受剪性能。对于纵横向框架共同交汇的节点，可以按各自方向分别进行节点核心区受剪承载力计算。
11.异形柱结构构造做法
（1）异形柱截面各肢肢高与肢厚之比不应大于4。考虑到节点核心区钢筋设置及刚进的锚固，所以肢厚不应小于200mm（也不应大于300mm），肢高不应小于500mm。 抗震设计时宜采用等肢异形柱。
（2）框架梁截面高度Hb可按（1/10～1/15）Lb确定（Lb为计算跨度），且不应小于400mm.梁的截面宽度Bb不宜小于1/4Hb及200mm。梁的截面高度太小会使柱纵向钢筋在节点核心区锚固长度不足。
（3）异形柱的混凝土强度等级不小于C25和不大于C50，这是由于异形柱截面尺寸薄，混凝土强度等级小于C25，可能达不到其与钢筋之间保证粘结的要求。强度等级高于C50时的异形柱构件及结构科学研究 相对较少，所以规程未列入。
（4）异形柱截面尺寸较小，为方便施工时钢筋的布置及混凝土浇筑，宜优先采用焊接。
（5）异形柱截面上受力纵筋的位置如下图所示。试验和模拟计算表明这些位置上的纵筋均发挥大的作用，特别是当轴压较大时处于各肢内折角处的纵筋的作用不容忽视，一定要作为受力筋处理。
12.异形柱结构设计时应注意的问题
12.1异形框架的计算
由于其截面的特殊性，在柱截面对称轴内受水平力作用时，弹性分析计算其翘曲应力很小，此时如同承受水平力的偏压构件，仍可按平截面假定分析，按砼设计规范计算，特别是在框架——剪力墙结构中，对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地，框架柱只承担水平风载的一小部分，如按一般偏压柱计算，误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大，且水平力作用在非主轴方向，则翘曲应力不容忽视，按平截面假定误差较大，则应对异形柱框架结构进行有限元分析，决定内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时，宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。现在有一些软件没有异形柱截面形式，如要用它进行计算，要先进行等刚度等面积换算成矩形柱，进行整体分析，得到双向内力后再进行异形柱的截面设计，其工作量相当大，且截面设计的可靠性不高。目前，国内可直接进行异形柱截面内力计算和截面设计的软件有建研院的TAT、SATWE程序，广东省建院的SS、SSW程序以及天津大学的钢筋砼异形柱结构配筋计算程序CRSC。这些程序均用数值积分法进行正截面配筋设计，准确性较高，经过大量工程校算，能有效地满足结构安全性要求。 12.2轴压比控制
对框架结构，框-剪结构，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用，且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由有关试验结构分析，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。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。
在《混凝土异形柱结构技术规程》中，分别给出了框架结构、框架-剪力墙结构不同截面形式下轴压比限值要求。由天津大学土木系对异形柱延性资料可知，影响异形柱延性的因素比普通柱要复杂，且不同的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平侧移下，其延性性能也有较大差异。为在实际工作中便于使用，可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的。
12.3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。
12.4配筋计算
采用双偏压、拉计算，（角柱程序在编制过程中就默認采用双偏压来计算，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。
12.5配筋构造
在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋，箍筋同柱，这样可限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪，也可约束砼变形，增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下，箍筋直径大，其延性指标好，因而箍筋且用Ф8、Ф10，其间距可比普通柱箍筋间距小。
12.6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，在许多工程上还不得不用，没办法可用扁平柱，其计算按矩形柱方法计算。
12.7程序的应用
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TAT或SATWE计算时，要了解异形柱的刚度计算（注意应考虑剪应力不均匀分布的影响系数，一般矩形柱为1.2，异形柱采用分块积分法在TAT数据检查时统一完成）、刚域计算、整体内力到柱肢内力的分配计算，尤其是轴力的分配计算问题、以及异形柱配筋计算；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。 [科]