高层建筑抗震设计中短柱问题的处理
高层建筑抗震设计中短柱问题的处理
高层建筑抗震设计存在问题及短柱的处理技术
１高层建筑抗震设 计常见的问题 在高层建筑的建设 中，其 中最 主要 的问题 是对它的抗震 问题的研究 ， 中又 以中短 柱问 其 题为最主要的问题 。现在首先 介绍一 下抗 震设 计中常见 的—些问题 。 １ 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全 ． １ 有的在扩初设计 阶段还缺建筑场地岩土工 程的勘察资料 ， 有的在扩初设 计会 审之后 就直 接进入了施工图设计 ，有的在规划设 计或方案 设计会审后就直接进入 了施工图设 计。无 岩土 工程勘察资料 ， 设计缺少了必要的依据 。 １ ２结构的平面布置 外形不规则 、 不对称 、 凹凸变 化尺度 大 、 形 心质心偏心大 ， 同一结构单元内 ， 平面形状 结构 和刚度不均匀不对称 ， 平面长度过长等 。 １ ３一 个结构 单元 内采用两 种不 同的结构 受力体系
或落地墙间距超长； 有的侧 Ｅ 侧纵墙落地， 南侧 全为柱子 ， 造成南北 刚度不均 ； 有的底层作汽 车 小， 反弯点的高度会 比柱高的一半高得多， 甚至
பைடு நூலகம்
不出现反弯点 ， 此时不宜按 Ｈｈ 来判定短柱 ， ／≤４ 而应按 短柱的力学定 义 ——剪跨 比 Ｍ，ｈ 、 ≤２ ｒ 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 ， Ｍ ￣ 。因 即 ｔ Ｍｂ 此， 框架柱 上、 下端截 面的剪跨 比大小也是不一 样 的， ｋ Ｍ／ｈ ｂＭ ／ｈ 即 ｔ ｔ ＃ｈ＝ ｂ 。此时 ， － ＝ Ｖ Ｖ 应采用哪 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 ， 采用框架 柱上 、 应该 下端截面 中剪跨 比的较 大值 ， 即取 Ｘｍ ｘＸ，ｂ。 － （ｔ ）一般情 ｋ 抗震设计要求建筑的平、 立面布置宜规正 、 况下 ， 高层建 筑的底 部几层 ， 在 框架柱 的反弯点 对称 ， 建筑的质量分布和刚度 变化 宜均匀 ， 否则 都偏上 ， Ｍｂ Ｍｔ 即 ＞ 。 应考虑其不利影响 。但有的平面设计存在严重 在层高一定 的情 况下 ， 为提高延性而降低 的不 对称 ： 一边进深 大 ， 一边进 深小 ； 一边设 计 轴压 比则会导致柱截面增大 ， 且轴压 比越小截 大开 间 ， 一边为小房 间 ； 一边墙 落地承重 ， 边 面越 大 ； 一 而截面增大导致 剪跨 比减小 ， 又降低 了 又为柱承重 。 平面形状采用 Ｌ叮形不规则平面 构件 的延性 。 、 『 因此 ， 在高层特别是超高层建筑结 等， 造成 了纵 向刚度不均 ， 而底层作 为汽车库的 构设 计 中， 足规程 对轴压 比限值的要求 ， 为满 柱 住宅 ， 侧为进 出车需要 ， 消全部外纵 墙 ， 一 取 另 子的截 面往往 比较大 ，在结构底部 常常形成短 侧不需进 出车辆 ， 因而墙 直接落地 ， 造成横 向 柱甚 至超短柱 。 刚度不均。这些都对抗震极为不利 。 ３改善短柱抗震性能的措施 １ Ｉ防震缝设置 ． １ 当按剪跨 比 判定柱子不是 短柱时 ， 按一 对于高层建筑存在下列三种情况时 ，宜设 般 框架柱的抗震要求采取构造措施即可 ； 确定 防震缝 ： 平面各项 尺寸超 过《 ① 钢筋混凝 土高层 为短柱后 ， 就应当尽量 提高短 柱的承载力 ， 减小 建筑结构设计与施工规程（ Ｊ－ １ ￣表 ２ ． 短柱 的截面尺寸 ，采取各 种有效措施提高短柱 Ｊ ３９） Ｇ ｝ ．３ ２ 的限值而无加强措施； ②房屋有较大错层； ③各 的延性 ， 改善短柱的抗震性能。 部分结构 的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有 ３ 使 用复合 螺旋箍筋。 ． １ 高层建筑框架柱的 效措施 ；但有的竞未采取任何抗震措施 又未设 抗剪 能力是应该满足剪压 比限值和“ 强剪弱弯 ” 防震缝。 要求 的 ， 的抗 弯承载力也 是应该满足 “ 柱端 强柱 １ ２结构抗震等级掌握不准 ． １ 弱梁” 要求 的。对于短柱 ， 只要符合“ 强剪弱 弯” 有的提高了 ， 的又降低 了， 而有 主要是对场 和“ 强柱弱 梁” 的要求 ， 是能够做 到使 其不发生 地土类 型 、 结构类型 、 建筑高度 、 防烈度 等 因 剪切型破坏的。 设 因此 ， 使用复合螺旋箍筋来提高 素综合评定不准造成 。 柱子的抗剪承载力， 改善对砼的约束作用， 能够 上述这些问题 的存在 ， 若不能得到改正 ， 达到改 善短柱抗震性能的 目的。 倘 势必对建筑物的安全带来隐患。上述 这些问题 ３ ２采用分体柱。 由于短柱的抗弯承载力比 的存在， 倘若不能得到改正， 势必对建筑物的安 抗剪 承载力要大得多 ，在地震作用下往往是因 全带来隐患。 上述这些 问题 的原因是多方 面的， 剪坏而失效， 其抗弯强度不能完全发挥。因此， 有认识方面 的原 因有计划经济向市场经济转化 可人 为地削弱短柱的抗弯强度 ， 使抗弯强度相 过程 中出现 的原 因，有设计人员忽视 了抗震 概 应于或略低于抗剪强度 ， ， 这样 在地震作用柱子 念设计方 面的原因 （ 未能从整体 、全局上把 握 将首 先达到抗弯强度 ，从而呈现 出延性 的破坏 好） 法律 建设方 面的原 因（ ， 有 在工程抗震设 防管 状态 。 理方面缺乏 国家政府法律依据 ， 特别是处 罚方 ３ 采用钢管砼柱 。 ３ 钢管砼是 由砼填入薄壁 面） ， 通过这些问题来研 究中短柱的问题 ： 圆形 钢管内而形成的组合结构材料 ， 是套箍砼 ２短柱的正确判定 的一种 特殊 形式。由于钢管内的砼受到钢管的 柱净 高 Ｈ与截 面高度 ｈ 比 Ｈｈ 为 短 侧 向约束 ， 之 Ｙ≤４ 使得砼 处于三向受压 状态 ， 从而使砼 柱 ，工程界许多工程技术人员也 都据此 来判 定 的抗 压强度 和极 限压应 变得到很 大的提高 ， 砼 短柱 ， 这是—个值得注意的问题 。 因为确定是不 特别是 高强砼 的延性得到显著改善 。 同时 ， 钢管 是短柱的参数是柱的剪跨 比 ，只有剪跨 比 既是 纵筋 ， 又是横 向箍筋 ， 其管径 与管壁厚度的 ＭＶ ￣２ ／ｈ 的柱才是短柱 ，而柱净 高与截 面高度 比值 至少都在 ９ 以下 ， 当于配筋率至少都 ＜ ０ 这相 之 比 Ｈｈ ４的柱其剪跨 比 不一定小 于 ２亦 在 ４ 以上 ，这远远超过抗震规范对钢筋砼柱 ／≤ ， 即不一定是短柱 。 Ｈｈ ４ 按 ／￣ 来判定 的主要依据 所要求 的最小配筋率限值。 ＜ 是： ① 价ｒ≤２② 考虑到框架柱 反弯点大 都 ｈ ； 参考文献 靠近 柱中点 ，取 Ｍ Ｏ Ｖ 则 ｖ＝ ５ ｗ 【夏英超． ＝Ｓ Ｈ， ｈ｜ ｖ Ｄ ｌ 】 建筑科学 高层 建筑抗震设计 ， 中国图 Ｖ ＝＿－ ￣ ， ｈ０ Ｉｈ ２由此即得 Ｉｈ ４但 是， ５Ｉ ＜ ／ －￣ 。 Ｉ＜ ／ 对于高层 书年鉴 ， ９ － １０ ． １ ４０－ １ ９ 建筑 ， 柱线刚度 比 小 ， 梁、 较 特别是底 部几层 ， ［范俊楠＿ 由 ２ ］ ． 有关高层建 筑结构设计抗震的几点思 于受 柱底 嵌 固的影响 且梁对 柱 的约束 弯矩 较 考Ⅱ 中国新技 术新产品 ， ｏ ５１ ｌ ２ ９ —Ｑ ｏ
建筑结构设计短柱问题的处理
建筑结构设计短柱问题的处理摘要：随着建筑向高层建筑方向发展，建筑体量越来越大，内部结构越来越复杂，对建筑结构抗震性能提出了新的要求。
建筑结构设计中，由于短柱没有任何延性，所以房屋在使用过程中，很容易产生脆性破坏，对建筑结构整体安全性造成影响。
如果发生地震，在地震作用下，短柱抗剪切力很差，很容易破坏建筑结构，造成房屋建筑倒塌现象，影响房屋的安全性。
本文主要探讨了如何确定房屋结构中短柱现象，并结合短柱问题，提出了相应的解决方法。
关键词：建筑结构；短柱；脆性破坏；抗震性能\引言：高层建筑结构设计过程中，建筑结构必须具备一定的延性，影响构件延性的因素有轴压比和剪跨比。
在层高一定的情况下，想要提高建筑结构的延性，则要降低轴压比，这样会增加梁柱的横截面积，轴压比与横截面积成反比，轴压比越小，则横截面积越大。
横截面积越大，则降低了剪跨比。
所以高层建筑在设计过程中，为了满足建筑结构设计的轴压比，建筑结构底部会使用短柱或者超短柱，这些建筑底层的短柱不具备任何延性，所以抗震性能比较差，一旦发生地震破坏力，很容易出现倒塌现象。
因此，必须对短柱采取一定的方法，提高建筑结构的抗震效果。
一、建筑结构设计中短柱的标准按照我国高层建筑结构设计相关标准，梁柱净高度与横截面积高度比小于等于4的为短柱。
然而，不能根据梁柱净高与横截面积高度之比≤4判断其为短柱，而是要根据剪跨比确定。
剪跨比表示梁柱横截面积承受的弯矩和剪切力，其公式为λ=M/(Vh)，其中M表示弯矩，V表示剪切力。
只有剪跨比λ≤2才能判断其为短柱。
由于框架梁柱反弯点大多靠近梁柱中心位置，假设M=0.5Vh，那么根据公式计算λ=0.5H/h≤2，由此得出H/h≤4。
判断柱子为短柱。
然而还要考虑到高层建筑的实际情况，由于高层建筑的梁、柱线刚度比较低，尤其在底层，梁对柱的约束作用比较弱，所以反弯点高度比柱子一半还要高，或者没有反弯点，这种情况，这种计算方式明显不适合对短柱的判断，所以按照短柱的力学原理，剪跨比≤2这种计算方式才能符合实际情况。
消除或改善短柱的抗震措施
工 程 抗震与 加 固改造
２１ ０ １年 １ ２月
弯点 ， 时则 不宜按 Ｈ ｈ 此 ／ ≤４来 判 定 短柱 ， 应 按 照 而 短柱 的力学 定 义—— 剪跨 比 Ａ＝ Ｖ ≤２来 判 定 才 Ｍ／ Ａ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｉｈ ｔｅ ｄｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｏ ａ ｇ ｐ ｓａ ｏ ｈ ｐｌ ・ｅ ｅ ｕ ｌ ｎ ｔ ａ ｔ Ｗ ｔ ｈ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｌｒ ｅ ｓ ａｎ ｎ ｉ ｈ ｒｓ ｔｕ ｔ ｅ ， ｎ ｔ ｔ ｅ ｎｅ ｄ ｆｒ ｔｅ ｓ ｉ ｌｖ ｌｂ ｉｄｉｇ，ｔ ｏ ｖ ｒｉｎ ｈ ｔ ｈｅ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｌ ｙ ，ｄ ｖ ｃ ｌｙ ｒ ｎｄ ａ ｅｒ ｅ ｉｅ ａ ｅ ａ ｕｎ ｒ ｒ ｕ ｐ ｒ ｉ ｇ ｔｕｃｕ ｅ ｄｅｇ ｏ ｎｄ ａ ｋ ｎ ｓｒ ｔ ｒ ｓ， ｔｅ ｍｅ ｇ ｎ ｅ ｆ ｈ ｒ ｃ ｌ ｈ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｓ ｏ ｔ ｏｕｍｎ ｉ ｓｉｌ ｎ ｖ ｔｂ ｅ Ｔｈ ｓ ｅ ｒ ｆ ｉｕ ｅ ｆ ｓ ｓ ｔｌ ｉｅ ｉａ ｌ ． ｅ ｈ ａ ａｌ ｒ ｏ
０ ５ Ｈ， ／ ｈ＝ ． Ｖ ／ ｈ ＝ ． Ｈ ｈ≤２ 由此 即 ． Ｖ Ａ＝ Ｖ ０ ５ Ｈ Ｖ ０５ ／ ，
制 在 限值 以内 ， 必然 就使 柱子 的截 面增 大 ， 而造 这 从
成短 柱 。在 正 常 使 用 中不 容 易 暴 露 短 柱 潜 在 的 危 害， 它对 承担 竖 向荷载并 没有 影 响 ， 在强 烈地震 作 而 用下 容 易发生 剪切 脆性 破坏 从而 造成结 构 突发性 破
ｉ ｔｇ ａ ｅ ．Ａｎ ｈ ｒｔ ｅ ｆ ｃｕ ｅ ｏ ｔ ｃ ｕ ｅ ｉ ａ ｏｄ ｄ ａ ｄ ｔｅ ｓｒ ｃ ｕ ａ ａｅｙ ｉ ｎ ｕ ｅ ． ｎ ｅ ｒ ｔｄ ｄ ｔ ｅ ｂ ｉ ｌ ｒ ｔ ｒ ｆｓｒ ｔ ｒ ｓ ｖ ｉｅ ｎ ｈ ｔ ｔ ｒ ｌｓ ｆｔ ｓ ｅ ｓ ｒ ｄ ｔ ａ ｕ ｕ
高层建筑设计中短柱的处理
高层框架结构短柱的抗震设计的分析和处理办法
工
术
高层框架结构短柱的抗震设计的分析和处理办法
朱学超 辽宁省城乡建设规划设计院 辽 宁沈阳 １ １ ０ ０ ０ ０
【 摘 要】在当 前的建筑结构设计中 ， 随着结构规模的逐步 扩大， 需要在 施工设计的过程 中对抗震设计进行 综合分析。 目 前影响建 筑抗震 能力的主要 因素是 当前的超短 柱几乎没有任 何 的廷性 ， 因此 在应用的过 程中容 易遣 成对建筑 结构的损害和 影响 ， 尤其是 在受到震动影响的情况 下， 很 容 易发生剪切结构 因受破坏 而倒塌的现 象。 本 文就高层框 架结构 短柱 的抗 震设计和 分析 的处理 方式进行 综合 的分析， 提 出其相应的处理 方式和处理模 式。 为提 高短 柱的延性和抗 震性能的提 高奠定基础 。 【 关键 词 ｌ高层建 筑； 框架结构； 抗 震设计； 短柱 １ 。 ８ 平面布局的刚度不均。 抗震设计要求建筑的平、 立面布置宜 规正、 对称， 建 筑 的质量 分布 和刚 度变 化宜 均 匀， 否 则应考虑 其 不利 影响。 但有 的 平 面设 计 存 在严 重 的 不对 称 ： 一边进深大， 一 边 进 深 小， 一边设计大开间， 一边为小房间； 一边墙落地承重， 一边又为柱 承重。 平面 形状 采 用Ｌ、 ７ ｒ 形 不规 则平面 等 ， 造 成了纵 向刚 度不 均 ， 而 底 层作为 汽 车库 的住 宅 ， 一 侧为 进 出车需 要 ， 取 消全 部外 纵墙 ， 另一 侧不需进出车辆， 因而墙直接落地 ， 造成横向刚度不均。 这些都对抗 震 极 为不利 。 以上这些高层框架结构防震设计中存在的诸多问题， 是当前建 １ ． 高层建筑抗震设计常见的问题 筑 设 计 中需要 加 强关 注 力度的 问题 。 如 果不 能 对现 有 的防 震 设 计所 当前 的建 筑领 域 中， 高 层框 架 结构 越 来 越 多的 被应 用在 城 市现 存在 的问题 进行 有效 处理 解决 ， —旦发 生地 震现 象 ， 这些具 有 巨大安 代化建设中， 其结构形式和施工技术也在不断的完善成熟。 而在高层 全 隐患 的建筑 势必 会 引起 难 以估 量的 损失 。 同时， 也需 要加 强技 术设 建筑 的防 震设 计 中， 越来 越注 重加 强对 结构 中的短柱 的 抗震 设计， 这 计人员对防震重要性的认识， 规范建筑设计方案， 从根本上杜绝这些 是 因为短柱 结 构对 于 整体 建筑 结 构的 稳定 性 来讲具 有关 键 的作用 。 问题 的发生 。 但在 目前 的抗 震 设计 技 术 中， 短 柱 的防 震 设 计技 术 仍 然存 在诸 多 的 ２ ． 短柱 的 正确 判定 问题 ， 主要表 现 在以下几方面 ： 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 １ ． １ 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。 主要的缺陷是存在于岩 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 土工程勘察资料和扩展初期的主要施工管理方式和管理控制方法。 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 有 的在 扩 初设 计 阶 段还 缺 少建 筑 场地 岩 土工 程 的勘 察资 料 ， 有的 在 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 扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计， 更有甚者是直接在当前 常形成短 柱甚 至超 短柱 。 的基础 上进 行规 划设计 ， 对岩 土工程 的勘 察和 勘 测问题 忽视 ， 使建 筑 ３ ． 改善短柱抗震性能的措施 工程设计缺少了Ｊ 上 § 要的依据和影响结果的因素。 当按剪 跨 比 判 定柱 子不 是短 柱 时 ， 按 一般 框 架 柱 的抗 震 要求 １ ． ２ 结构 的平面 布置 。 外 形不 规 则、 不 对称 、 凹凸变化 尺 度大 、 形 采 取构 造措施 即可 ， 确 定为短 柱 后， 就 应 当尽 量提 高短柱 的 承载 力， 心质心偏心大， 统一结构的单元内进行管理和控制是当前建筑结构 减小短柱的截面尺寸， 采取各种有效措施提高短柱的延性， 改善短柱 应用 的主要 重点形 式 。 同一结 构单元 内， 结 构 平面形 状 和刚度 不均 匀 的 抗震性 能 。 不对 称 ， 平面长 度过长 等。 ３ ． １ 使 用复合螺旋箍筋。 高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满 １ ． ３ 一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。 如一半采用 足 剪压 比 限值 和 “ 强剪弱弯 ” 要求 的 ， 柱 端 的抗 弯承 载力 也是 应该 满 砌体 承重 ， 而 另一 半或 局部 采用 全框架 承 重或 排架 承重 ； 底框 砖房 中 足 “ 强柱 弱梁 ” 要求 的 。 对于 短柱 ， 只要 符合 “ 强剪 弱弯 ” 和“ 强柱 弱 半 为底框 ， 而 另一半 为砖墙 落 地承 重。 这 种情 况常发现 在平 面纵 轴 梁 ”的要求 ， 是 能 够 做 到使 其 不发 生 剪切 型破 坏 的。因此 ， 使 用复合 与街 道轴 线 相交 的住宅 ， 其底 层为商 店， 设计 成一 半为底 框砖房 （ 有 的 螺 旋 箍筋 来提 高柱子 的抗 剪承 载 力， 改善 对砼 的约 束作用， 能 够达 到 为二层底框） ， 而另一半为砖墙落地 自 承， 造成平面刚度和竖向刚度二 改善短 柱抗 震性能 的 目的。 者 都产生 突变 ， 对 抗震十 分不利 。 ３ ． ２ 采用分体柱。 由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载 力要大得 １ ． ４ 底框砖房超高超层。 据相关统计显示， 在对近几十年来的建 多 ， 在地 震作用 下往往 是 因剪坏而 失效 ， 其抗 弯 强度不 能完 全发 挥 。 筑 进 行调 查时 ， 有１ ３ ％的建 筑 存在 底框 砖房 超高 超 层的现 象 ， 即使是 因此 ， 可人为 地 削弱短 柱的 抗弯 强度 ， 使抗 弯强度 相应于 或 略低 于抗 在现如 今正在建 设 的建筑 项 目中， 底框 砖房超 高超 层的现 象仍 然非常 剪强度， 这样 ， 在地震中柱子将首先达到抗弯强度， 从而体现出分体 普遍 。 这 样违 反建 筑规 则 的建筑 结 构 ， 其抗 震 能 力是非 常差 的 ， 一旦 柱 延性 的作用。 发生 地震现 象 ， 就会 造成 极大 的损失 。 ３ ． ３ 采用钢管砼柱。 钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的 １ ． ５ 抗震构造柱布置不当。 如外墙转角处， 大厅四角未设构造柱 组 合结 构 材 料 ， 是 套箍 砼 的 一种 特 殊 形式 。 由于钢 管 内 的砼 受 到 钢 或构造柱不成对设置； 以构造柱代替砖墙承重； 山墙与纵墙交接处不 管的侧向约束， 使得砼处于三向受压状态， 从而使砼的抗压强度和极 设抗 震构 造柱 ， 过 多设 置抗 震构 造柱 等。 限压应 变得 到很大 的提 高 ， 砼特 别是 高强砼 的延性 得到 显著 改善 。 同 １ ． ６ 框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。 砌体外围护墙砌 时， 钢管既是纵筋， 又是横 向箍筋， 其管径与管壁厚度的比值至少都 筑在框架柱外没有设置抗震构造柱， 框架 间砌体填充墙高度长度超 在９ ０ 以下， 这相当于配筋率至少都在４ ． ６ ％以上， 这远远超过抗震规 过规范规定要求又没有采取相应构造措施。 范对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。
建筑结构设计的抗震措施
试论建筑结构设计的抗震措施【摘要】要创造出更加安全、实用、经济美观的建筑，设计建造出具有更加完整，安全系数高以及更加优质美观的建筑，避免地震灾害给人类造成灾难和损失，就必须做好建筑结构的抗震设计。
本文介绍了建筑结构抗震性设计的标准和应注意的要素，提出了建筑结构设计的有利抗震措施。
【关键词】建筑；结构设计；抗震措施【 abstract 】 to create more safe, practical, economy and beautiful architecture, design to build a more complete, high safety coefficient and more high quality and beautiful buildings, avoid earthquake disasters caused a disaster to human beings and loss, must be done well building structure of the seismic design. this paper introduces the design of the building structure vibration resistance standard and the elements should be paid attention to, and puts forward the advantage of the design of the building structure seismic measures.【 keywords 】 architecture; structure design; aseismatic measures中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：地震是一种目前难以准确预测的自然灾害。
为避免它给人类带来大的灾难。
高层建筑抗震设计中短柱问题的处理措施 杨晓萍
高层建筑抗震设计中短柱问题的处理措施杨晓萍摘要：高层建筑结构作为我国最常见的建筑结构，是促进城市现代化的重要途径。
由于高层建筑结构选材广泛，施工工艺成熟，造价低廉，在当前建筑行业得到了广泛应用。
我国地质灾害频发，对人民生命财产安全构成了巨大威胁。
短柱容易发生脆性破坏。
为了更好地提高高层建筑的抗震性能，有必要分析高层建筑短柱存在的问题，积极采取对策，有效避免短柱问题造成的破坏，从而提高高层建筑抗震结构的整体稳定性，提高高层建筑的整体质量。
关键词：高层建筑；抗震设计；短柱问题；解决方案；处理对策引言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。
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，对高层特别是超高层建筑结构设计中，为满足规程[1]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。
另外，诸如图书馆的书库、层高较低的储藏室、高层建筑的地下车库等，由于使用荷载大，层高较低，在设计中不可避免地会出现短柱。
众所周知，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的地震影响或高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，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。
1高层建筑抗震设计中短柱问题在高层建筑抗震设计过程中，柱净高与截面高度比值不大于4，可以判定为短柱。
通常情况下高层建筑由于梁比较小，尤其是底部的嵌固结构会导致梁对柱产生的约束弯距较小，这样也会造成柱的反弯点要高出柱中点。
甚至很多的高层建筑柱中不存在反弯点。
在这种情况下对于短柱的判断无法按照柱净高和截面高度的比值小于4，所以可以采用剪跨比是否小于2。
如果框架柱反弯点距离柱中点比较远，柱的上下截面弯矩值会出现异常，其剪跨比也会存在差异。
短柱问题在高层建筑抗震设计中的处理
短柱问题在高层建筑抗震设计中的处理前言在高层建筑设计中，抗震设计要求结构构件必须要有明确的延性，而影响构件延性的关键两个因素是：轴压比和剪跨比。
在一定层高的情况下，为提高延性而降低軸压比则会导致柱截而增大，并且轴压比越小截面越大，而截面增大又可能导致剪跨比相对减小，又降低了构件的延性。
因此，在高层（特别是超同层）建筑结构设计中，为了满足规程对轴压比限值的要求，柱子的截面往往会比较大，在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。
在高层的地下储藏室、地下车库等由于使用荷载大，层高较低，在设计中会不可避免的出现短柱。
这种高层较低处的超短柱几乎没有延性，为了避免在高层建筑中因短柱脆性破坏的发生，必须要正确判断短柱，对短柱采取必要的构造措施或有效处理，使短柱的延性和抗震性能大幅度提高。
一、短柱的正确判定建筑工程实践经验和相关理论都规定，柱净高度与截而高度之比为短柱（H/h 比值小于等于4）。
剪跨比是反映柱截面所承受的弯矩和剪力相对大小的参数，表示为：λ=M/Vh≤2，式中M、V指柱截面的弯矩和剪力，由于框架柱反弯点大多靠近柱中点，取M=0.5VH，则λ=M/Vh=0.5VH/Vh=0.5H/h≤2，由此可得H/h≤4。
然而，高层建筑中，梁与柱线刚度比较小，特别是底层，由于受柱底嵌固的影且梁对柱的约束弯矩较小，反弯点的高度比柱高出一多半，有时不会出现反弯点，这时就不宜按照H/h≤4来判定短柱。
应按照短柱的力学定义--剪跨比λ=M/Vh≤2来判定才是正确的。
判断短柱，在施工设计时，可根据电算结果作进一步判断。
因短柱的侧移刚度较大，因此在地震作用下，承载的水平剪力也会相应较大，如果调协承担水平力的抗震柱、抗震墙或是水平支撑结构，分担部分水平力，那么就可以减少短柱所承受的剪力，使其抗剪的强度大大高于外力效应，保证短柱预期延性。
二、改善短柱抗震性能的措施短柱的破坏一般分为剪切受拉破坏、剪切斜拉破坏以及剪切受压破坏。
剪切受拉破坏是指剪跨小并且配箍率比较低的构件，构件的抗拉和抗压强度小于抗剪强度，受拉筋屈服后，荷载重力次数反复增加或者变大，主体会产生一条宽度较大的斜裂缝，箍筋达到损伤，柱子被剪坏，承载能力下降；剪切斜拉破坏是指斜裂缝沿柱对角出现，箍筋屈服甚至拉断，承载能力急剧下降，但主筋尚未屈服；剪切受压破坏是指在荷载重力的作用下，水平弯曲的裂缝会斜向发展的现象，如果箍筋强度较大，那么斜裂缝不会快速发展，但在弯剪压力的作用下，受压混凝土区剪切错动，混凝土被挤压破裂，从而丧失了承载能力。
建筑设计中高层建筑抗震设计问题要点的思考
建筑设计中高层建筑抗震设计问题要点的思考摘要：随着经济的发展，建筑高层住宅越来越多，高层建筑设计对抗震性能要求越来越高，因此，本文分析了高层建筑抗震设计常见问题，然后提出从抗震的角度探讨建筑各方面的设计探讨。
关键词：高层建筑；抗震设计；问题措施abstract: with the development of economy, more and more high-rise residential, high-rise building design on the seismic performance of the increasingly high demand, therefore, this paper analyzes the common problems in seismic design of tall buildings, and then discuss the design of the building from the angle of the seismic.key words: high-rise building; seismic design; problem measure中图分类号：tu2一、高层建筑抗震设计问题在高层建筑的建设中，其中最主要的问题是对它的抗震问题的研究，其中又以中短柱问题为最主要的问题。
1、缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。
有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。
无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。
2、结构的平面布置。
外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。
3、一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。
如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重，这种情况常发现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为商店，设计成一半为底框砖房(有的为二层底框)，而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利。
建筑结构中短柱的界定及对改善抗震性能措施的评述
对于高层建筑的底层柱,随着建筑物高度的增加,其所承担的轴力不断增加,要将轴压比控制在一定的范围内,必然导致柱截面的增大,从而形成短柱,甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。
根据结构构件的试验结果及以往的震害调查表明，短柱的延性很差,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。
为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中发生,正确判定短柱,提高钢筋混凝土短柱特别是超短柱的抗震性能,是目前要迫切解决的问题。
大多数工程技术人员都按净高H 与截面高度h 之比≤4来判定为短柱,其实这是不准确的。
因为建筑结构中短柱的界定及对改善抗震性能措施的评述Circumscription of short pillar and the review of measures no how to inprove the seismic behavior摘要:建筑结构设计特别是高层建筑结构设计中,在结构底部或者设备转换层常常形成短柱,本文依据现行规范及国内外关于柱抗震性能的研究成果,以及作者的结构设计经验,提出如何界定短柱及几种如何改善提高短柱抗震性能的措施,从而使广大结构设计人员更好的把握短柱设计,使短柱避免发生脆性破坏,保证结构安全。
关键词:高层建筑;破坏形式;界定;剪跨比;结构设计;短柱;抗震性能Abstract :The building structure design especially high-rise building the structure design,in the structure bottom perhaps equipments conversion layer usually formation short pillar,this text according to the current code and domestic and in -ternational concerning the pillar anti-vibration ability of research result,and the author's structure design experience,put forward how define how short pillar and several kind is improvement exaltation short pillar anti -vibration ability of measure,make thus large structure design the personnel is better confidence short pillar design,making the short pillar avoid occurrence brittleness break,assurance structure safety.Key words :high-rise structures;destroy forms ；circumscription;shear-span ratio ；structure design ；short pillar ；seismic be -havior中图分类号:TU224文献标识码:A 文章编号：1003-8965（2009）02-0054-04余建(广州市城市规划勘测设计研究院,广东广州510060)图1反弯点在柱高中部的柱图2反弯点在柱高不同部位的柱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。
高层建筑抗震设计中短柱问题的处理
试验研究结果表明：对于剪跨 a 不变的连续 抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。
[M].北京：中国建筑工业出版社,2002.
梁，当截面上、下配置的纵筋相同时，剪切破坏
人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿 [3] 混凝土结构设计规范 GB 50010-2002[M]
总是发生在弯矩较大的区段；对于框架柱，临界 竖向设缝将短柱分为 2 或 4 个柱肢组成的分 北京：中国建筑工业出版社，2002.
Mb／Vh。此时，应采用哪一个截ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的剪跨比
2.2 采用分体柱
的具体情况，尽量采用上述新结构、新技术，来
来判断框架柱是不是属于短柱呢？认为，应该采
由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要 避免短柱脆性破坏问题的发生。
用框架柱上、下端截面中剪跨比的较大值，即取 大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其
参考文献
延性及耗能能力。
则。为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中 Hn- - n 层柱的净高。
2.4 采用钢管砼柱
发生，首先要正确判定短柱，然后对短柱采取一
式（2）具有一般性。当反弯点在柱中点
钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形
些构造措施或处理，提高短柱的延性和抗震性 时，Ψ＝1，yn＝0.5，式（2）即成为 Hn／ 成的组合结构材料，是套箍砼的一种特殊形式。
变形能力特佳，即使在高轴压比条件下，仍可形
不一定是短柱。按 H／h≤4 来判定的主要依
2 改善短柱抗震性能的措施
成在受压区发展塑性变形的“压铰”，不存在受
据是：①λ＝M／Vh≤2；②考虑到框架柱反
当按剪跨比 λ 判定柱子不是短柱时，按 压区先破坏的问题，也不存在像钢柱那样的受
弯点大都靠近柱中点，取 M＝0.5VH，则 一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可；确 压翼缘屈曲失稳的问题。因此，从保证控制截面
短柱改进措施在高层建筑抗震设计中的应用
度。当 Ａ ２时 ， ＜ 称为短柱 ； Ａ Ｉ 当 ＜． ， ５时 称为超短柱 。
２ 提 高短柱 抗震 性能 的措施
收稿 日期 ：０ ９ １— ９ ２０ —０ ２
短柱 改进措施在高层建筑抗震设计 中的应用
刘 志敏 闫 小兵 ２ ，
（ ． 县地 震 局 ， １ 应 山西 应 县 ，３６ ０ ２山 西 省 地震 局 ， ０ ７ ０ ；． 山西 太原 ．３０ ２ ０００ ）
摘
要： 轴压 比和 剪跨 比是 影响 构件 延性的两个最主要 因素 ， 也是一对互成 矛盾的 因
素。分析 了高层 和超 高层建筑设计 中如何正确利用剪跨 比判 定“ 短柱” 问题 的方法 ， 并
提 出 了改 善 “ 柱 ” 短 问题 的 具体 措 施 。
关键词 ： 高层 建 筑 ； 震 设 计 ； 压 比 ； 跨 比 ； 柱 抗 轴 剪 短 中 图分 类 号 ： Ｕ ９ ＋ ｌ Ｔ １７． ３ 文献 标 识 码 ： Ａ
，
框架柱应满足剪压 比限值和“ 强剪弱弯” 的要求 。
２ 钢骨混凝土柱技术和钢管混凝土柱技术 ． ３ 大连理工大学 贾金 青教授对钢骨混凝土短柱 的抗震和抗剪 性能进行了专门研 究 ， 特别对轴压 比、 体积配箍率等对抗震性能 的影 响进行 了系统分析。研究结果表示 ， 钢骨高强混凝土短柱 的
四川 ５ １ ・２地震 中很 多大 型建筑物在顷刻问轰然倒塌 ， 造成
人身、 财产的重大损失。如何 在高层建筑抗震设计 中增强建筑物 的抗震性 能 ，使建筑物在面对真正 的地震时最大 限度地避 免倒 塌， 成为我们 面对的课题 。众所周 知， 我国属地震多发的国家 ， 随 着经济的全球化发展 ，高层建筑将会势如破竹地成为城市 建设 的主体 。而高层建筑中的主要受力构件——柱 子 ， 在地震荷载的 作用下能否承受得住脆性 剪切破坏 ，成为建筑物倒塌与否 的关 键。因此 ， 如何改善柱子特别是短柱的抗震性 能成为钢筋混凝土 结构加 固亟待解决的一个问题。
关于某工程楼梯间短柱问题的处理
第３ ２卷 第 １ ８期
・
５ ・ ２
２０ ０ ６年 ９月
当楼梯 休息平台板 伸入 构造 柱后 等于将 原柱 分为上 下两 个
柱子 ， 上部柱 子净 高 ： ｔ＝０ ９Ｉ。则 有 ： ／ ． ／ ． ５ 其 Ｉｏ ． － ｎ Ｈｎｈ ＝０ ９ ０ ２ ＝
３６ ４ ．＜
由上述计算知此 时柱已成为短柱 。
２ ２ 水平荷 载 作 用对短 柱 的影响 ．
第卷第期年月山西建筑??文章编号一关于某工程楼梯间短柱问题的处理闫魁摘要通过对某排灌站工程楼梯间设计中因楼梯休息平台板伸入构造柱造成构造柱成为短柱的情况进行的分析从短柱的判别及其破坏形态和水平荷载作用对短柱的影响两方面对其破坏机理进行了详细阐释并针对这些问题提出了相关措施
维普资讯
比 的 大小 。设 Ｈ 柱 的 净 高 ， 有 ： ＝Ｍ ／ ｈ ＝Ｈｎ２ 为 则 Ｖ ／ ｈ。
图 ２ 休息平 台结构修改图
３ 对 策
’
ｔ
当 ＞２即 Ｈｎ ＞４时 ， 为长柱 ， 称 其破 坏形 态一般为 弯 曲 破坏 ， 有明显征兆 ， 属于设计中所希望的延性破坏类型 。 剪切破坏 ， 无明显征兆 ， 属于设计 中不希望出现 的脆性破坏类型 。
２ 短 柱破 坏机 理分 析 ２ １ 短 柱的判 别及 其破 坏 形 态 ．
在抗 震设计 中影响 柱子延 性 的因素 主要有 剪跨 比和 轴压 比 （ 由于轴压 比不属 于探讨 范围 ， 故在此不谈 ） 。而剪跨 比是影 响柱 子破坏形态的主要 因素 ， 其表达式为 ： ＝Ｍ ／ ｈ Ｖ 其中 ， 为 剪跨 比 ； 为柱端 截 面的弯矩 ； 为柱端 截面 的 Ｍ Ｖ 剪力 ； 为柱截 面高 度。 ｈ 由于柱子 的反弯 点大 都接 近中点 （ 于底 层柱稍 偏上 ， 对 因不 属论述重点 ， 暂不谈 ） 。为设 计 方便 常用其 长细 比近似 表示 剪跨
高层建筑抗震设计中短柱问题的处理
3.3 采 钢骨 用 矽柱
钢骨硅柱由 钢骨和外包硷组成。 钢骨通常 采用由钢板焊接拼制或直接扎制而成的工字
形、口字形、十字形截面。与钢结构相比， 钢骨硷柱的外包硷可以防止钢构件的局部屈曲， 提高柱的整体刚度， 显著改善钢构件出平面扭转 屈曲 性能， 使钢材的强度得以充分发挥。采用
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 > M t 。此时可用 式(1)判定短柱: Hn / h ‘2 / 卵(1) 式中: y n 一一n 层柱的反弯点高度比， 根 据几何 关系， 可得: y n 二1 / ( 1 + 平 其中， )， 平
硅构件的抗剪承载力是随剪跨比入 增大而降低 的。所以， 同样条件下， 弯矩较大区段的截面抗 剪承载力 要比弯矩较小区段的小， 在荷载作用 下， 如果发生剪切破坏， 就只能是在弯炬较大区 段上。用来判断框架柱是否属于短 柱的剪 跨比 入 当然应是可能发生剪切破坏截面的剪跨比
入
作性态的 理论分析:采用分体柱的 方法虽然使柱 子的抗剪 承载力基本不变， 抗弯承载力 稍有降 低， 是 柱 变形 和延 但 使 子的 能力 性均得 著 到显 提 高， 其破坏形态由剪切型转化为弯曲型， 从而实 现了 短柱变 “ 长柱”的设想， 有效地改善了短柱 尤其是剪跨比入 《1 . 5 的超短柱的抗震性能。
2 短 正 定 柱的 确判
规程和规范都规定， 柱净高H与截面高度h 之比H / h 《4 为短柱， 工程界许多工 程技术人 员也都据此来判定短柱， 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 入， 只有剪跨比入= M / V h ‘2 的柱才是短 柱， 而柱净高与 截面高度之比H / h ( 4 的柱其 3 改善短柱抗震性能的措施 剪跨比入 不一定小于2 ， 亦即不一定是短柱。 当 跨比入 按剪 判定柱子不是短柱时， 按一般 按H / h ( 4 来判定的主要依据是:①入= M / 框架柱的抗震要求采 取构造措施即可;确定为 短 V h ‘2 ， 考 框架 ② 虑到 柱反弯点 都靠 大 近柱中 柱后， 就应当尽量提高短柱的承载力， 减小短柱 点， = 0 . S V H ， 取M 则入= M / V h = 0 . 5 的截面尺寸， 采取各种有效措施提高短柱的延 V H / V h 二0 . S H / h ‘2 ， 由此即得H / 性， 改善短柱的抗震性能。 h ‘4 。但是， 对干高层建筑， 梁、柱线刚度 3 . 1 使用复合螺旋箍 筋 高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪 比较小， 特别是底部几层， 于受柱底嵌固的影 由 强剪弱弯 ” 要求的， 柱端的抗弯承 响且梁对柱的约束弯矩较小， 反弯点的高度会比 压比限值和 ” 强柱弱梁 ” 要求的。对于 柱高的一半高得多， 甚至不出现反弯点， 此时不 载力也是应该满足 ” 只要符合 ‘ ， 强剪弱弯 ” ” 和 强柱弱梁 ” 的 宜按H / h ‘4 来判定短柱， 而应按短柱的力 学 短柱， 要求， 是能够做到使其不发生剪切型破坏的。 定义— 剪跨比入二M / V h 《2 来判定才是 正确的。 因 使用复合螺旋箍筋来提高柱子的抗剪 载 此， 承 改善对硷的约束作用， 能够达到改善短柱抗 框架柱的反弯点不在柱中点时， 柱子上、 力， 下端截面的弯 矩值大小就不 一样， t 护 即M M 震性能的目 的。 b 。因此， 框架柱上、下端截面的剪跨比大小 3.2 采用分体柱 由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大 也是不一 .样的， 即入t = M t / V h 护入b = M 在地震作用下往往是因剪坏而失效， 其抗 b / V h 。此时， 采用哪一个截面的剪跨比 得多， 应 可人为地削弱短柱 来判断框架柱是不是属于短柱呢? 应该采用框 弯强度不能完全发挥。因此， 使抗弯强度相应于或 于抗剪 略低 强 架柱上、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下端截面中剪跨比的较大值， 即取入 的抗弯强度， = m a x ( 入t ， b )。 入 其理由 如下:框架柱的 度， 样， 地震作用下， 子将首 达到抗弯 这 在 柱 先 强 度， 从而呈现出延性的破坏状态。 人为削弱抗弯 受力情况有如一根受有定值轴压力的通 卖 柱 丝 梁， 高H n 相当 于连续梁的剪 跨a ， 对于剪跨a 不变 强 的方 可 在 沿竖向设 将短 为 度 法， 以 柱中 缝 柱分 的连续梁， 当截面上、下配置的纵筋相同时， 剪 2 或4 个柱肢组成的分体柱， 分体柱的各柱肢分 开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一 切破坏总是发生在弯矩较大的区段; 对于框架 以增强它的初期刚度和后期耗能能 柱， 临界斜裂缝也总是发生在弯矩较大的区段。 些连接键， 事实上， 在柱高H n 或连续梁剪跨a 的范围内， 力。 一般， 连接键有通缝、 预制分隔板、 预应力 最大剪跨比是出现在弯矩较大区段上的。钢筋 摩擦阻尼器、素硷连接键等形式。对分体柱工
对框架结构中提高短柱抗震措施的探讨
对框架结构中提高短柱抗震措施的探讨摘要: 本文针对短柱的危害性，分析了短柱的判定方法、所在部位及破坏形式，根据设计经验及前人的研究成果，总结了11种可供选择的短柱处理方案，着重指出了短柱设计中应注意的若干问题。
关键词: 短柱;脆性破坏;判定;部位;处理一、短柱的危害现今钢筋混凝土框架结构在工程中被大量使用，但设计中由于疏忽或是使用要求受限，往往会出现短柱。
建筑抗震设防的目标是“小震不裂，中震可修，大震不倒”。
短柱多数发生剪切破坏；极短柱发生剪切斜拉破坏，这种破坏属于脆性破坏，对抗震来讲非常不利，应加以避免或采取措施。
二、短柱的判定判断是否是短柱的参数是柱的剪跨比λ，剪跨比λ＝Ｍ／Ｖｈ≤２的柱是短柱，λ≤1.5为极短柱。
而工程中很多技术人员习惯用柱净高与截面高度之比Ｈ／ｈ≤４来判定短柱，然而Ｈ／ｈ≤４的柱其剪跨比λ并不一定小于２，即不一定是短柱。
按Ｈ／ｈ≤４来判定的主要依据有两点：一是λ＝Ｍ／Ｖｈ≤２；二是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，而应按短柱剪跨比λ＝Ｍ／Ｖｈ≤2来判定。
三、短柱的成因及易形成短柱的部位1、建筑的设备层。
由于设备层层高较低而柱截面大，故很容易形成短柱。
2、层高较低的框架结构。
高层框架结构中，层高较低，由于承载的要求，柱子断面不能减小，所以在底层容易形成短柱。
3、加固工程中。
在原有建筑物外采用外包钢筋混凝土，使得柱的净高与截面高度比小于4，从而形成短柱。
4、开洞填充墙。
采用钢筋混凝土框架的楼房，当围护墙采用嵌砌砖墙时由于每开间墙面上均开有较宽的窗洞，剩余的窗间墙窄，而窗洞上下的两条砖带(窗裙墙)则是通长的，并与框架柱紧密相接。
分体柱在解决建筑短柱及极短柱中的应用
分体柱在解决建筑短柱及极短柱中的应用61043119891120****摘要：随着建筑物高度的增加，柱截面需要的截面越大，底层柱很易形成短柱，短柱的破坏又是导致建筑物倒塌的一个重要原因。
为了避免短柱的破坏，推出了分体柱的设计，变短柱为长柱，本文就分体柱进行一些探讨。
关键词：短柱；分体柱；抗震性能引言城市的发展趋于集中化，伴随着重点城市对人才的不断引进，城市人口不断增加，土地资源越发紧张,为了节约城市建设用地，高层建筑的高度也在不断增加。
随着建筑高度的增加，底层柱承担的轴力及水平地震作用也在增大。
地震作用下框架柱的破坏一般发生在柱的上端和下端。
柱端常出现水平或斜裂缝，严重时柱端混凝土压碎，钢筋压曲，形成脆性破坏。
角柱破坏相比中柱和边柱更严重。
短柱剪切破坏在地震中很普遍（柱的1.5≤λ＜2时为短柱，λ＜1.5时为极短柱）为了满足抗震要求，建筑需要有一定的延性，轴压比和剪跨比是建筑延性的主要影响因素。
为了满足规范对混凝土柱轴压比的限值要求，柱截面过大易形成短柱甚至极短柱。
从历年建筑震害中可以看出，导致混凝土框架结构破坏倒塌的一个重要因素是短柱的破坏。
为了解决这一问题，有人提出了设置分体柱的概念。
分体柱的方法是采用隔板将整截面柱分为几根等截面柱并分开配筋的方法。
用分体柱代替短柱可以很好地改善短柱的脆性破坏。
正确判断和处理短柱和极短柱是结构抗震设计过程中必须面对的主要问题。
1、短柱的判定及改善1.1短柱的判定：为了满足“大震不倒，中震可修，小震不坏”的设计准则，需要对柱子的剪跨比和轴压比进行限制。
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)与《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中规定，剪跨比，λ≥2时为长柱，柱的破坏形态为压弯型，只要构造合理一般都能满足柱的斜截面受剪承载力大于其正截面偏心受压承载力的要求，且有一定的变形能力。
1.5≤λ＜2时为短柱，柱将产生以剪切为主的破坏，当提高混凝土强度或配有足够的箍筋时，也可能出现具有一定延性的剪压破坏。
分析建筑结构设计中短柱延性
分析建筑结构设计中短柱延性在高层建筑建立中，短柱的应用已经比拟普遍，而在层高设计一定的情况下，为了使建筑延性提高，需要增加柱截面积，降低轴压比，轴压比越小，柱截面积越大。
随着社会经济的开展，高层建筑在诸多城市建立中不断涌现出来。
在对高层建筑进行设计的时候，多数设计都可以采用计算软件进行设计，降低了设计人员的工作量，但还有一局部工作需要设计人员进行操作，即按照软件计算结果计算建筑的受力状态，对建筑结构构造措施进行设计。
本文主要针对高程建筑中短柱延性设计的提升进行分析和研究。
在高层建筑建立中，短柱的应用已经比拟普遍，而在层高设计一定的情况下，为了使建筑延性提高，需要增加柱截面积，降低轴压比，轴压比越小，柱截面积越大。
所以，在高层建筑结构设计中，为了对轴压比限值进行满足，往往需要将柱的截面积提高，出现短柱构造，甚至是超短柱构造。
而在抗震性能的要求下，短柱要求具有足够的抗震性能，需要将短柱延性进行提高，本文也针对建筑结构设计中延性提高的方法进行分析。
根据相关要求，短柱的定义为柱子净高(H)比截面高度(h)，即H/h≤4时，将该柱称为短柱，在建筑施工中，施工技术人员对短柱进行判定的时候多数都按照该判定方法来确定。
该判定方法用到的参数只是层高与柱截面的关系，而对柱本身的内力关系没有应用。
而按照材料力学、结构力学理论，根据剪跨比(λ)也可作为短柱的衡量依据，即λ=M/Vh≤2时，该柱也为短柱，但是与层高与柱截面的关系下的H/h≤4的短柱判定方法相比，在这一条件下，λ的取值未必小于2，即不一定是短柱。
在多数设计中，设计人员都采用H/h≤4来判断短柱，主要依据的原理包含以下几个方面:首先，λ=M/Vh≤2;其次，因为框架柱反弯点多数都已交接近柱中点，因此M取值为0.5VH，那么此时λ≤2，即H/h≤4。
但是在高层建筑中，由于柱、梁线刚度比拟小，特别是建筑底部基层，柱体嵌固的影响比拟大，并且柱受梁的约束弯矩较小，反弯点高度大于柱高的一半，甚至反弯点不存在，此时如果仍采用H/h≤4来判断短柱是不合理的，应该采用λ=M/Vh≤2进行判定。
短柱错层结构及其应对方法
1 概述 错层结构在工程中有着广泛的应用 。一般而言 ,错层结
构很可能在错层处产生短柱形态 ,因而对于钢筋混凝土柱来 说 ,其抗侧力性能会因短柱的脆性剪切破坏而大为降低以致 于破坏 ,不利于结构的抗震 。除了通常意义上的错层结构 (如图 1 所示) 外 ,局部楼面的标高变化亦会引起同样的结 果 ,如图 2 所示 ,可称之为短柱错层结构 ,且事实上在目前相 当多的大底盘多塔楼商住建筑中 ,为了将中庭处理成花园 , 这种结构形式是非常多见的 。
图 1 一般错层结构
图 2 短柱错层结构
对于图 1 所示的情况 ,当结构体系为多层框架时 ,只要 按照有关的规定进行计算和构造设计 ,是可以满足规范要求 的 。然而 ,如果当结构的错层两侧存在着诸如剪力墙等刚度 较大的竖向构件时 (如图 3) ,水平力就不一定是唯一的设计 控制因素了 ,往往温度作用起着控制性的影响 。而对于图 2 所示的情况 ,无论其是否存在剪力墙构件 ,水平力作用和温 度作用对错层短柱的影响都必须是加以考虑的 。本文将以 工程实例来说明短柱错层结构的形式及其应对方法 。
对于此类裂缝的处理原则 ,不仅仅要将其补强 ,尚须将 引起裂缝的隐患消除 。所以 ,除了对短柱裂缝处高压灌浆并 加贴钢板之外 ,同时将连梁从跨中截断 ,形成两段互相独立 的悬臂梁 ,以消除温度应力的影响 。处理后经过两年的使 用 ,结构功能完全正常 ,并且未发现新的裂缝 。 2. 2 实例二
某商住楼为框架结构共 8 层 ,裙楼 3 层 ,塔楼分两栋 ,各 为 5 层 ,如图 5 所示 。塔楼之间的裙楼下沉 115 m ,形成一露 天花园 ,以覆土植树 。采用考虑楼板刚度效应的 TBSAP 计算 表明 ,该段短柱将无法满足抗震的承载力要求 。为了保证该 节点的抗震性能 ,结合建筑专业的要求 ,对该段短柱进行了 强化 ,如图 6 所示 ,形成了一个刚性节点区域 ,从而避免了短 柱的脆性剪切破坏 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高层建筑抗震设计中短柱问题的处理
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。
标签：高层抗震短柱
1 短柱的正确判定
规程和规范都规定,柱净高H与截面高度h之比H/h≤4为短柱,工程界许多工程技术人员也都据此来判定短柱,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)。
其理由如下:框架柱的受力情况有如一根受有定值轴压力的连续梁,柱高Hn相当于连续梁的剪跨a,已有的试验研究结果表明:对于剪跨a不变的连续梁,当截面上、下配置的纵筋相同时,剪切破坏总是发生在弯矩较大的区段;对于框架柱,临界斜裂缝也总是发生在弯矩较大的区段。
事实上,在柱高Hn或连续梁剪跨a的范围内,最大剪跨比是出现在弯矩较大区段上的。
钢筋砼构件的抗剪承载力是随剪跨比λ增大而降低的。
所以,同样条件下,弯矩较大区段的截面抗剪承载力要比弯矩较小区段的小,在荷载作用下,如果发生剪切破坏,就只能是在弯矩较大区段上。
用来判断框架柱是否属于短柱的剪跨比λ当然应是可能发生剪切破坏截面的剪跨比λ。
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。
此时,可按式(1)或式(2)判定短柱:
或Hn/h≤2/yn(2)
式中,yn- -n层柱的反弯点高度比,根据几何关系,可得:yn=1/(1+Ψ),其中,Ψ=Mt/Mb,0≤Ψ≤1;
Hn- -n层柱的净高。
式(2)具有一般性。
当反弯点在柱中点时,Ψ=1,yn=0.5,式(2)即成为Hn/h≤4;当反弯点在柱上端截面时,Ψ=0,yn=1,式(2)即成为Hn/h≤2;如果框架柱上不出现反弯点,就应采用最大弯矩作用截面的剪跨比λ=M/Vh≤2来判断短柱。
当需要初步判断框架柱是否属于短柱时,可先按D值法确定柱子的反弯点高度比yn,然后按式(2)判断短柱。
在施工图设计阶段,可根据电算结果作进一步判断。
2 改善短柱抗震性能的措施
当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时,按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可;确定为短柱后,就应当尽量提高短柱的承载力,减小短柱的截面尺寸,采取各种有效措施提高短柱的延性,改善短柱的抗震性能。
2.1 使用复合螺旋箍筋高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的,柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。
对于短柱,只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求,是能够做到使其不发生剪切型破坏的。
因此,使用复合螺旋箍筋来提高柱子的抗剪承载力,改善对砼的约束作用,能够达到改善短柱抗震性能的目的。
2.2 采用分体柱由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多,在地震作用下往往是因剪坏而失效,其抗弯强度不能完全发挥。
因此,可人为地削弱短柱的抗弯强度,使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度,这样,在地震作用下,柱子将首先达到抗弯强度,从而呈现出延性的破坏状态。
对分体柱工作性态的理论分析和试验研究表明:采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变,抗弯承载力稍有降低,但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高,其破坏形态由剪切型转化为弯曲型,从而实现了短柱变“长柱”的设想,有效地改善了短柱尤其是剪跨比λ≤1.5的超短柱的抗震性能。
分体柱方法已在实际工程中得到应用。
2.3 采用钢骨砼柱钢骨砼柱由钢骨和外包砼组成。
钢骨通常采用由钢板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面。
与钢结构相比,钢骨砼柱的外包砼可以防止钢构件的局部屈曲,提高柱的整体刚度,显著改善钢构件出平面扭转屈曲性能,使钢材的强度得以充分发挥。
采用钢骨砼结构,一般可比钢结构节约钢材达50%以上。
此外,外包砼增加了结构的耐久性和耐火性。
与钢筋砼结构相比,由于配置了钢骨,使柱子的承载力大大提高,从而有效地减小柱截面尺寸;钢骨翼缘与箍筋对砼有很好的约束作用,砼的延性得到提高,加上钢骨本身良好的塑性,使柱子具有良好的延性及耗能能力。
由于钢骨砼柱充分发挥了钢与砼两种材料的特点,具有截面尺寸小,自重轻,延性好以及优越的技术经济指标等特点,如果在高层或超高层钢筋砼结构下部的若干层采用钢骨砼柱,可以大大减小柱的截面尺寸,显著改善结构的抗震性能。
2.4 采用钢管砼柱钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料,是套箍砼的一种特殊形式。
由于钢管内的砼受到钢管的侧向约束,使得砼处于三向受压状态,从而使砼的抗压强度和极限压应变得到很大的提高,砼特别是高强砼的延性得到显著改善。
同时,钢管既是纵筋,又是横向箍筋,其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下,这相当于配筋率至少都在4.6%以上,这远远超过抗震规范对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。
由于钢管砼的抗压强度和变形能力特佳,即使在高轴压比条件下,仍可形成在受压区发展塑性变形的“压铰”,不存在受压区先破坏的问题,也不存在像钢柱那样的受压翼缘屈曲失稳的问题。
因此,从保证控制截面的转动能力而言,无需限定轴压比限值。
规程规定,钢管砼单肢柱的承载力可按式(3)计算:
N≤φ1φeN0(3)
式中,θ=faAa/fcAc称为套箍指标,0.3≤θ≤3;
φ1,φe的物理意义及计算方法见规程。
由式(3)可以看出,当选用了高强砼和合适的套箍指标θ后,柱子的承载力可大幅度提高,通常柱截面可比普通钢筋砼柱减小一半以上,消除了短柱并具有良好的抗震性能。
3 小结
3.1 确定是不是短柱不宜按H/h≤4来判别,而应按剪跨比λ=M/Vh≤2来判别。
一般情况下,可采用本文式(2)来判别。
当需要初步判别是否属于短柱时,可先按D 值法确定反弯点高度比yn,然后按本文式(2)来判别。
3.2 当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时,按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可;确为短柱,就应当尽量提高短柱的承载力,减小短柱的截面尺寸,采取各种有效措施提高短柱的延性,改善短柱的抗震性能。
使用复合螺旋箍筋,采用分体柱技术均可有效地改善短柱的抗震性能;采用钢骨砼、钢管砼等新结构,可显著提高柱的承载力,减小柱截面尺寸,避免在结构下部出现短柱尤其是超短柱。
因此,在高层建筑抗震设计中应根据工程的具体情况,尽量采用上述新结构、新技术,来避免短柱脆性破坏问题的发生。