浅谈钢筋混凝土短柱设计的问题_论文发表__集群

发布时间：2022-10-05 10:11 热度：

　　浅谈钢筋混凝土短柱设计的问题
　　郭金慧虞佳
　　桂林市建筑设计研究院广西桂林541002
　　摘要：多高层建筑的迅猛发展,使得钢砼短柱问题越来越受到人们的关注。建筑抗震设计对结构构件有明确的延性要求。轴压比和剪跨比是影响构件延性的最主要的两个因素，也是一对互成矛盾的因素。短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时,很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌，无法满足“中震可修，大震不倒”的设计准则。为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中发生，首先要正确判定短柱，然后对短柱采取一些构造措施或处理，提高短柱的延性和抗震性能。
　　关键词：框架柱短柱破坏形态措施
　　钢筋混凝土框架柱是多高层建筑结构中重要的承重构件之一,对地震效应极为敏感。国内外历次震害调查结果表明,不少框架柱尤其是框架短柱,震害较严重,它们在地震力作用下往往发生剪切或粘结破坏,这些破坏均属脆性破坏,由于其延性小,不能靠大变形和耗散地震能量来有效地抗震,在设计中是尽量避免采用的，但由于建筑的需要，如设置设备层或层高矮而柱截面大等原因，某些工程中短柱难以避免。那么要正确判定短柱，首先必对它的概念和破坏原因理解，然后才能对短柱为何采取这些构造措施或处理有深刻认识，从而在设计工作中提高短柱的延性和抗震性能。
　　一、框架柱的类型及短柱的判定
　　框架的柱端一般同时存在着弯距M和剪力V，根据柱的剪跨比（剪跨比是反映柱截面承受的弯距和剪力之比值的一个参数λ=M/Vh0）来确定柱为长柱、短柱和极短柱，h0为与弯距M平行方向柱截面有效高度。λ>2（当柱反弯点在柱高度H0中部时即H0/h0>4）称为长柱1.5<λ≤2称为短柱；λ≤1.5称为极短柱。工程界许多工程技术人员一般是根据柱净高H与截面高度h之比H/h≤4来判断短柱，，这是一个值得注意的问题。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ＝M/Vh≤2的柱才是短柱，而柱净高与截面高度之比H/h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2，亦即不一定是短柱。按H/h≤4来判定的主要依据是：
　　①λ=M/Vh≤2；②考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点，取Ｍ＝0.5VH，则λ＝M/Vh＝0.5VH/Vh＝0.5H/h≤2，由此即得H/h≤4。但是，对于高层建筑，梁、柱线刚度比较小，特别是底部几层，由于受柱底嵌固的影响且梁对柱的约束弯矩较小，反弯点的高度会比柱高的一半高得多，甚至不出现反弯点，此时不宜按H/h≤4来判定短柱，而应按短柱的力学定义——剪跨比λ＝M/Vh≤2来判定才是正确的。框架柱的反弯点不在柱中点时，柱子上、下端截面的弯矩值大小就不一样，即Mt≠Mb。因此，框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一样的，即λt＝Mt/Vh≠λb＝Mb/Vh。此时，应采用哪一个截面的剪跨比来判断框架柱是不是属于短柱呢？笔者认为，应该采用框架柱上、下端截面中剪跨比的较大值，即取λ＝max（λt，λb）。一般情况下，在高层建筑的底部几层，框架柱的反弯点都偏上，即Mb＞Mt。在层高一定的情况下，为提高延性而降低轴压比则会导致柱截面增大，且轴压比越小截面越大；而截面增大导致剪跨比减小，又降低了构件的延性。因此，在高层特别是超高层建筑结构设计中，为满足规程对轴压比限值的要求，柱子的截面往往比较大，在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。
　　二、框架柱的破坏形态
　　柱子的破坏主要有如下几种情况：
　　1、 压弯破坏：柱子在变号弯距和轴力作用下，混凝土压碎剥落，主筋压屈成灯笼状。柱子轴压比过大，或框架纵向设计时按连接梁考虑，柱子无抗弯钢筋等，会造成这种破坏。破坏的部分大多在梁底柱顶交接处。这是一种脆性破坏，且较难修复，在高烈度区（竖向地震作用较为明显）较常发生。
　　2、