關于高層建筑抗震設計中的幾個問題探究

【摘要】本文從高層建筑抗震設計中經常出現短柱的基礎上，提出對短柱采取的一些構造措施和具體的處理辦法，從而提高短柱的延性和抗震性能。

【關鍵詞】短柱； 延性； 抗震設計

前言

地震作用影響因素極為復雜，它是一種隨機、尚不能準確預見、計算的外部作用。因此，我們設計人員在結構設計，特別是高層結構設計應正確的應用規范，把握好抗震概念設計，吸取新的理論知識，努力做到地震作用時結構“小震不壞，中震可修，大震不倒”。我國是一個地震多發的國家。隨著汶川地震的發生，抗震設計分析顯得更為重要。因此，高層建筑的抗震設計必須從客觀、科學的角度全面考慮，這就要求設計人員必須認真的學習新規范，有效地把握住工程結構設計的要點，讓結構更安全，更合理。

一、短柱的正確判斷問題分析

二、短柱抗震性能控制策略分析

當按剪跨比 判定柱子不是短柱時，按一般框架柱的抗震要求采取構造措施即可；確定為短柱后，就應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。

1、使用復合螺旋箍筋。高層建筑框架柱的抗剪能力是應該滿足剪壓比限值和“強剪弱彎”要求的，柱端的抗彎承載力也是應該滿足“強柱弱梁”要求的。對于短柱，只要符合“強剪弱彎”和“強柱弱梁”的要求，是能夠做到使其不發生剪切型破壞的。因此，使用復合螺旋箍筋來提高柱子的抗剪承載力，改善對硅的約束作用，能夠達到改善短柱抗震性能的目的。

2、采用分體柱。由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強度不能完全發揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達到抗彎強度，從而呈現出延性的破壞狀態。

3、采用鋼骨砼柱。與鋼結構相比，鋼骨砼柱的外包砼可以防止鋼構件的局部屈曲，提高柱的整體剛度，顯著改善鋼構件出平面扭轉屈曲性能。采用鋼骨砼結構，一般可比鋼結構節約鋼材達50%以上。此外，外包砼增加了結構的耐久性和耐火性。與鋼筋砼結構相比，由于配置了鋼骨，使柱子的承載力大大提高，從而有效地減小柱截面尺寸，鋼骨翼緣與箍筋對砼有很好的約束作用，砼的延性得到提高，加上鋼骨本身良好的塑性，使柱子具有良好的延性及耗能能力。

4、采用鋼管砼柱。鋼管砼是由砼填入薄壁圓形鋼管內而形成的組合結構材料，是套箍砼的一種特殊形式。由于鋼管內的砼受到鋼管的側向約束，使得破處于三向受壓狀態，從而使砼的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高，砼特別是高強砼的延性得到顯著改善。同時，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋，其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下，這相當于配筋率至少都在4. 6%以上，這遠遠超過《規范》對鋼筋砼柱所要求的最小配筋率限值，由于鋼管砼的抗壓強度和變形能力特佳，即使在高軸壓比條件下，仍可形成在受壓區發展塑性變形的“壓鉸”，不存在受壓區先破壞的問題，也不存在像鋼柱那樣的受壓翼緣屈曲失穩的問題。因此，從保證控制截面的轉動能力而言，無需限定軸壓比限值。《型鋼混凝土組合結構技術規程》規定，鋼管砼單肢柱的承載力可按式（3）計算：

當需要初步判別是否屬于短柱時，可先按D值法確定反彎點高度比y n，然后按本文式（（2）來判別。當按剪跨比 判定柱子不是短柱時，按一般框架柱的抗震要求采取構造措施即可：確為短柱，就應當盡童提高短柱的承載力，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。使用復合螺旋箍筋，采用分體柱技術均可有效地改善短柱的抗震性能；采用鋼骨砼、鋼管砼等新結構，可顯著提高柱的承載力，減小柱截面尺寸，避免在結構下部出現粗柱尤其是超短柱。因此，在高層建筑抗震設計中應根據工程的具體情況，盡量采用上述新結構、新技術，來避免短柱脆性破壞問題的發生，本文以上提出了自己的觀點和建議。