摘 要： 建筑
抗震設(shè)計(jì)對(duì)
結(jié)構(gòu)構(gòu)件有明確的延性要求。軸壓比和剪跨比是影響
構(gòu)件延性的最主要的兩個(gè)因素，也是一對(duì)互成矛盾的因素。
關(guān)鍵詞： 高層
抗震 短柱
引 言
在層高一定的情況下，為提高延性而降低軸壓比則會(huì)導(dǎo)致柱
截面增大，且軸壓比越小截面越大；而截面增大導(dǎo)致剪跨比減小，又降低了構(gòu)件的延性。因此，在高層特別是超
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為滿(mǎn)足規(guī)程［１］對(duì)軸壓比限值的要求，柱子的截面往往比較大，在結(jié)構(gòu)底部常常形成短柱甚至超短柱。另外，諸如圖書(shū)館的書(shū)庫(kù)、層高較低的儲(chǔ)藏室、
高層建筑的地下車(chē)庫(kù)等由于使用
荷載大，層高較低，在設(shè)計(jì)中也不可避免地會(huì)出現(xiàn)短柱。眾所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱幾乎沒(méi)有延性，在建筑遭受本地區(qū)
設(shè)防烈度或高于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，很容易發(fā)生
剪切破壞而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌，無(wú)法滿(mǎn)足“中震可修，大震不倒”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。為了避免短柱
脆性破壞問(wèn)題在高層建筑中發(fā)生，筆者認(rèn)為，首先要正確判定短柱，然后對(duì)短柱采取一些構(gòu)造措施或處理，提高短柱的延性和抗震性能。
1 短柱的正確判定
規(guī)程［１］和規(guī)范［２］都規(guī)定，柱凈高Ｈ與截面高度ｈ之比Ｈ／ｈ≤４為短柱，工程界許多工程技術(shù)人員也都據(jù)此來(lái)判定短柱，這是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。因?yàn)榇_定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ＝Ｍ／Ｖｈ≤２的柱才是短柱，而柱凈高與截面高度之比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來(lái)判定的主要依據(jù)是：①λ＝Ｍ／Ｖｈ≤２；②考慮到
框架柱反彎點(diǎn)大都靠近柱中點(diǎn)，取Ｍ＝０.５ＶＨ，則λ＝Ｍ／Ｖｈ＝０.５ＶＨ／Ｖｈ＝０.５Ｈ／ｈ≤２，由此即得Ｈ／ｈ≤４。但是，對(duì)于高層建筑，梁、柱線(xiàn)
剛度比較小，特別是底部幾層，由于受柱底嵌固的影響且梁對(duì)柱的約束
彎矩較小，反彎點(diǎn)的高度會(huì)比柱高的一半高得多，甚至不出現(xiàn)反彎點(diǎn)，此時(shí)不宜按Ｈ／ｈ≤４來(lái)判定短柱，而應(yīng)按短柱的力學(xué)定義--剪跨比λ＝Ｍ／Ｖｈ≤２來(lái)判定才是正確的。
框架柱的反彎點(diǎn)不在柱中點(diǎn)時(shí)，柱子上、下端截面的彎矩值大小就不一樣，即Ｍｔ≠Ｍｂ。因此，框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一樣的，即λｔ＝Ｍｔ／Ｖｈ≠λｂ＝Ｍｂ／Ｖｈ。此時(shí)，應(yīng)采用哪一個(gè)截面的剪跨比來(lái)判斷框架柱是不是屬于短柱呢？筆者認(rèn)為，應(yīng)該采用框架柱上、下端截面中剪跨比的較大值，即取λ＝ｍａｘ（λｔ，λｂ）。其理由如下：框架柱的受力情況有如一根受有定值軸壓力的
連續(xù)梁，柱高Ｈｎ相當(dāng)于連續(xù)梁的剪跨ａ，已有的試驗(yàn)研究結(jié)果表明［１０］：對(duì)于剪跨ａ不變的連續(xù)梁，當(dāng)截面上、下配置的縱筋相同時(shí)，剪切破壞總是發(fā)生在彎矩較大的區(qū)段；對(duì)于框架柱，臨界斜
裂縫也總是發(fā)生在彎矩較大的區(qū)段。
事實(shí)上，在柱高Ｈｎ或連續(xù)梁剪跨ａ的范圍內(nèi)，最大剪跨比是出現(xiàn)在彎矩較大區(qū)段上的。
鋼筋砼構(gòu)件的抗剪
承載力是隨剪跨比λ增大而降低的。所以，同樣條件下，彎矩較大區(qū)段的截面抗剪承載力要比彎矩較小區(qū)段的小，在荷載作用下，如果發(fā)生剪切破壞，就只能是在彎矩較大區(qū)段上。用來(lái)判斷框架柱是否屬于短柱的剪跨比λ當(dāng)然應(yīng)是可能發(fā)生剪切破壞截面的剪跨比λ。
一般情況下，在高層建筑的底部幾層，框架柱的反彎點(diǎn)都偏上，即Ｍｂ＞Ｍｔ。此時(shí)，可按式（１）或式（２）判定短柱：
或Hn／h≤2／yn(2)
式中，ｙｎ- -ｎ層柱的反彎點(diǎn)高度比，根據(jù)幾何關(guān)系，可得：ｙｎ＝１／(１＋Ψ)，其中，Ψ＝Ｍｔ／Ｍｂ，０≤Ψ≤１；
Ｈｎ- -ｎ層柱的凈高。
式（２）具有一般性。當(dāng)反彎點(diǎn)在柱中點(diǎn)時(shí)，Ψ＝１，ｙｎ＝０.５，式（２）即成為Ｈｎ／ｈ≤４；當(dāng)反彎點(diǎn)在柱上端截面時(shí)，Ψ＝０，ｙｎ＝１，式（２）即成為Ｈｎ／ｈ≤２；如果框架柱上不出現(xiàn)反彎點(diǎn)，就應(yīng)采用最大彎矩作用截面的剪跨比λ＝Ｍ／Ｖｈ≤２來(lái)判斷短柱。 當(dāng)需要初步判斷框架柱是否屬于短柱時(shí)，可先按Ｄ值法確定柱子的反彎點(diǎn)高度比ｙｎ，然后按式（２）判斷短柱。在施工圖設(shè)計(jì)階段，可根據(jù)電算結(jié)果作進(jìn)一步判斷。
2 改善短柱抗震性能的措施
當(dāng)按剪跨比λ判定柱子不是短柱時(shí)，按一般框架柱的抗震要求采取構(gòu)造措施即可；確定為短柱后，就應(yīng)當(dāng)盡量提高短柱的承載力，減小短柱的截面尺寸，采取各種有效措施提高短柱的延性，改善短柱的抗震性能。
2.1 使用復(fù)合螺旋箍筋
高層建筑框架柱的抗剪能力是應(yīng)該滿(mǎn)足剪壓比限值和“強(qiáng)剪弱彎”要求的，柱端的抗彎承載力也是應(yīng)該滿(mǎn)足“強(qiáng)柱弱梁”要求的。對(duì)于短柱，只要符合“強(qiáng)剪弱彎”和“強(qiáng)柱弱梁”的要求，是能夠做到使其不發(fā)生剪切型破壞的。因此，使用復(fù)合螺旋箍筋［4］來(lái)提高柱子的抗剪承載力，改善對(duì)砼的約束作用，能夠達(dá)到改善短柱抗震性能的目的。
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