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规程[1]和规范[2]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。因为确定是否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。
事实上,在柱高Hn或连续梁剪跨a的范围内,最大剪跨比出现在弯矩较大区段。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 。
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[1]对轴压比限值的要求,柱子的截面往往较大,在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。
规程[1]和规范[2]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。因为确定是否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。
事实上,在柱高Hn或连续梁剪跨a的范围内,最大剪跨比出现在弯矩较大区段。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 。
高层建筑抗震设计中短柱问题的处理 摘要: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。 关键词:高层抗震 短柱 在层高一定的情况下,为...
高层建筑不应采用严重不规则的结构体系,并应符合下列要求: 1)应具有必要的承载能力、刚度和变形能力; 2)应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力;应避免...
抗震等级是设计部门依据国家有关规定,按“建筑物重要性分类与设防标准”,根据设防类别、结构类型、烈度和房屋高度四个因素确定,而采用不同抗震等级进行的具体设计。以钢筋混凝土框架结构为例,抗震等级划分为一级...
1、确定是否短柱不宜按H∶h≤4来判别,而应按剪跨比λ=M∶Vh≤2来判别。
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。2100433B
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。
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。
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切而失效,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。
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。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,可大大减小柱的截面尺寸,显著改善结构的抗震性能。
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提高,砼特别是高强砼的延性得到显著改善。
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,在设计中也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。
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。
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。
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切而失效,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。
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。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,可大大减小柱的截面尺寸,显著改善结构的抗震性能。
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提高,砼特别是高强砼的延性得到显著改善。
高层建筑抗震设计短柱的问题
高层建筑抗震设计短柱 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 [1] 对 轴压比限值的要求,柱子的截面往往较大,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,在设计中也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。 短柱的正确判定 规程 [1] 和规范 [2] 都规定
高层建筑抗震设计短柱处理问题
高层建筑抗震设计中短柱问题的处理 该帖被浏览了 309次 | 回复了 9次 引 言 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。 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 设计中也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, 笔者认为,首 先要正确判定短柱, 然后对短柱采取一些构造措施或
1.结构错层部位由于错层标高差较小容易产生短柱。
2.层高较小的设备层由于层高限制,容易产生短柱。
3.高层建筑的底层由于轴压比限制,柱截面尺寸比较大,容易产生短柱。
4.与框架结构刚性连接的填充墙设有洞口时,如果填充墙刚度影响到框架柱的受力状态,框架柱净高应去除填充墙高度,因此容易产生短柱。
5.框架结构楼梯间的中间休息平台梁,将框架柱分为上下两段,应分别考虑,也容易产生短柱。
6.采用柱下独立基础或柱下条形基础,基础顶到基础梁这一段,容易产生短柱。2100433B
避免短柱效应可于柱墙相接处以伸缩缝预留空隙隔离,即分体柱,使柱子维持原正常设计高度,以符合原设计考虑。
短柱效应则是在设计时易被忽视的一个问题。以窗台为例,发生短柱效应的原因是在设计之初,窗台为非结构墙,在应力分析时未将其考虑在内,把被窗台围束的柱当作一般柱作应力分析而忽略掉该柱真正的高度(短柱刚度大、韧性差),因此每逢地震发生后常造成严重的剪力破坏情形,其破坏形态多为剪切破坏,无明显征兆,一般而言以多层建筑中设置构造柱的楼梯间、宽度较大的窗台等部位最为典型。如同鞭梢效应一样,这也是一种与地震效应密切相关的效应。
short column
短柱的概念对短柱进行设计之前,首先要判别哪些柱是短柱或哪种受力状态易形成短柱。在工业与民用建筑的框架、框剪设计中,普遍采用PKPM等设计软件进行设计,但软件设计还不完善,在进行电算时,对短柱不能进行自动判别,因此短柱需要设计人员利用电算结果另行设计。
短柱出现时,可以通过多种方法来提高短柱的承载力或变形能力,使短柱的抗震性能获得提高,从而避免发生脆性破坏,保证结构安全。
房屋建筑中的短柱一般是指,净高与截面高度之比不大于4的柱,包括因嵌砌粘土砖填充墙形成的柱,就是短柱。另一种说法是柱净高和截面高度之比不大于3的柱是短柱。
《混凝土结构设计规范》11.4.11中要求柱的剪跨比宜大于2。
《建筑抗震设计规范》6.3.6、6.3.7及6.3.9中规定剪跨比不大于2的柱应采取的加强措施。
剪跨比=M/Vh0
M--柱上、下端考虑地震组合的弯矩设计值的较大值;
V--与M对应的剪力设计值;
h0--柱截面的有效高度。
实际工程中,应注意由于实心粘土砖填充墙对框架柱的约束,如:框架柱间砌筑不到顶的隔墙、窗间墙以及楼梯间休息平台使框架柱变成短柱。还应注意计算的方向,柱子的截面高度应选取沿填充墙平面内的柱子截面尺寸,而不是选取柱子截面尺寸最大值(尽管这二者有时可能会相同)。