高層設(shè)計中短柱的計算判定及構(gòu)造措施

關(guān)鍵詞：高層設(shè)計 中短柱 計算判定 構(gòu)造措施 

　　高層建筑中由于柱軸力比較大，為滿足規(guī)程[1]柱軸壓比的要求，往往柱截面均較大，在層高一定的情況下，很容易在建筑底部若干樓層出現(xiàn)短柱甚至超短住的情況，眾所周知，短柱的延性很差，尤其是極短柱幾乎沒有延性，在建筑遭受本地區(qū)設(shè)防烈度和高于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時，很容易造成剪切破壞而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌，無法滿足“中震可修，大震不倒”的設(shè)計準則。為了避免短柱的脆性破壞問題在高層建筑中發(fā)生，首先要正確判定短柱，然后對短柱采取一些構(gòu)造措施或處理，提高短柱的延性和抗震延性。 

　　一、短柱的判定 

　　對于短柱的判定，工程界有簡化方法和精確方法兩種，規(guī)程[1]和規(guī)范[2]均有規(guī)定。簡化方法即根據(jù)柱凈高Hn和柱截面高度h的比值Hn/h≤4來判定為短柱，該方法的適用條件為柱反彎點位于柱高中部；該方法操作簡單，判定只與結(jié)構(gòu)幾何尺寸有關(guān)，無需考慮內(nèi)力計算，對于柱反彎點不在柱高中部時，往往用該方法判斷會出現(xiàn)誤判的情況。故需要用精確方法來判斷，該方法是根據(jù)柱剪跨比λ的大小來判定是否為短柱。λ= --柱端截面組合彎矩計算值 --與 對應(yīng)的截面剪力計算值 --柱截面有效高度；當λ≤2時柱為短柱，λ≤1.5時柱為極短柱。此方法則需要計算柱端彎矩和剪力。目前工程界常用的軟件（SETWE，廣廈）均沒有計算λ的功能，不方便設(shè)計人員查閱判斷短柱。現(xiàn)提供一種結(jié)合SETWE的計算結(jié)果進行手算λ的方法，供工程同行參考。 

　　一高層框架柱，截面為1100X1100，柱凈高3米；按簡化方法Hn/h0=3000/1050=2.85<4 

　　是短柱；按精確方法判定，首先需計算 與 ，根據(jù)規(guī)程[1]計算λ時，其荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合的計算值應(yīng)按下式計算：S=1.2 +1.3 +1.4X0.2 

　　根據(jù)SATWE后處理—圖形文件輸出菜單中的2.混凝土構(gòu)件配筋及鋼構(gòu)件驗算簡圖中的構(gòu)件信息菜單里點柱信息，出現(xiàn)柱內(nèi)力標準值.

        二、短柱的構(gòu)造措施 

　　1.采用復合矩形箍：此時箍筋間距不大于100，箍筋直徑不小于12，體積配箍率不應(yīng)小于1.2%，9度時不小于1.5%。 

　　2.采用分體柱：將一大柱用隔板分成4個截面相等的小柱。分體住的整體剛度為整體柱的0.7倍，分體柱的承載力之和等于整體柱。柱由于柱截面減小，可以改善短柱效應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)延性。 

　　3.采用鋼骨混凝土柱：鋼骨砼柱由鋼骨和外包砼組成。鋼骨通常采用由鋼板焊接拼制或直接軋制而成的工字形、口字形、十字形截面。由于鋼骨砼柱充分發(fā)揮了鋼與砼兩種材料的特點，具有截面尺寸小、自重輕、延性好以及優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟指標等特點，如果在高層或超高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)下部的若干層采用鋼骨砼柱，可大大減小柱的截面尺寸，顯著改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。 

　　4.采用鋼管混凝土柱：鋼管砼是由砼填入薄壁圓形鋼管內(nèi)而形成的組合結(jié)構(gòu)材料，是套箍砼的一種特殊形式。由于鋼管內(nèi)的砼受到鋼管的側(cè)向約束，使砼處于三向受壓狀態(tài)，從而使砼的抗壓強度和極限壓應(yīng)變得到很大提高，砼特別是高強砼的延性得到顯著改善。 

　　三、小結(jié) 

　　1.確定是否短柱不宜按H∶h≤4來判別，而應(yīng)按剪跨比 

　　λ= ≤2來判斷 

　　2.當按剪跨比λ判定柱子不是短柱時，按一般框架柱的抗震要求采取構(gòu)造措施即可；確為短柱，就應(yīng)當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。 

　　參考文獻： 

　　[1]JGJ3-2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 

　　[2]GB50011-2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范