对高层建筑结构设计中提高短柱抗震措施的探讨.doc

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1、对高层建筑结构设计中提高短柱抗震措施的探讨对高层建筑结构设计中提高短柱抗震措施的探讨摘耍：当按剪跨比入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，避免因为短柱问题所引发的破坏，从而改善短柱的抗震性能。本文探讨了高层建筑结构设计中提高短柱抗震的措施。关键词：高层建筑；结构设计；提高；短柱；抗震措施中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：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。而高层建筑中的主耍受力构件柱子，在地震荷载的作

2、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。一、“短柱”判定我国建筑抗震设防的目标是“小震不裂，中震可修，大震不倒”。中震相当于我们地震烈度区划图屮给出的50年超越概率10%的烈度值，这里用I表示。这时小震用T-1.55表示，大震就用T+T表示，小震的地震动峰加速度为中震的1/3,而大震的峰加速度为中震的4〜6倍。《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》都规定，采用剪跨比来判断短柱。剪跨比是反映柱截面所承受的弯矩与剪力相对大小的一个参数，表示为X=M/Vh,其中M、V分别指柱截面的

3、弯矩和剪力，h为柱截面有效高度。当入V2时，称为短柱；当入VI.5时，称为超短柱。二、短柱的破坏形式短柱一般有剪切型和粘结型两种破坏类型，它们的破坏形式如下：1、剪切受压破坏。在荷载作用下，水平弯曲裂缝斜向发展，形成斜裂缝。如果箍筋较强，斜裂缝不会迅速开展，但在弯剪作用下，压区混凝土剪切错动，混凝土挤碎而丧失承载能力。2、剪切受拉破坏。剪跨比较小且配篩率较低的构件，在受拉纵筋屈服以后，随着荷载反复次数的增加或变形加大，可能突然产生一条宽度较大的主斜裂缝，箍筋很快达到屈服，柱子被剪坏，承载能力急剧下降。3、剪切斜拉破坏。斜裂缝往往沿柱对角线出现，箍筋达到屈服甚至被拉断，承载能力突然下降

4、，但主筋未屈服。实际上，构件的最终破坏可能是几种破坏状态的综合反映，有时其中某一种比较突出而明显，有时两种破坏状态同时发生。以上儿种破坏状态极限承载力不同，极限变形能力也不同。房屋能否做到“屮震可修、大震不倒”的设防要求，在很大程度上取决于柱的延性大小。三、高层建筑结构设计中提高短柱抗震的措施1、选择合适的基础方案基础设计应根据工程地质条件，上部结构类型及荷载分布，相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析，选择经济合理的基础方案。设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时还应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告，对…些缺地质报告的小型建筑也应进行现场查看和参考邻近建筑

5、资料。一般情况下，同一结构单元不宜采用两种不同的类型。2、合理选择结构方案一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案，即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷，同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。总之，必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析，并与建筑、水、暖、电等专业充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时还应进行多方案比较，择优选用。3、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

6、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，改善对磴的约束作用，能够达到改善短柱抗震性能的目的。4、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。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱屮沿竖向设缝将短柱分为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些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗

7、能能力。一般，连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素姓连接键等形式。对分体柱工作形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。5、采用钢骨殓柱钢骨栓柱由钢骨和外包殓组成。钢骨通常釆用由钢板焊接拼制或玄接扎制