2.2 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,可以在柱中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、素砼连接键等形式。
对分体柱工作性态的理论分析和试验研究表明[3~4]: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λ≤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]。2.3 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。
与
钢结构相比,钢骨砼柱的外包砼可以防止
钢构件的局部
屈曲,提高柱的整体刚度,显著改善钢构件出
平面扭转屈曲性能,使
钢材的强度得以充分发挥。采用钢骨砼结构,一般可比钢结构节约钢材达50%以上[6]。此外,外包砼增加了结构的
耐久性和
耐火性。与钢筋砼结构相比,由于配置了钢骨,使柱子的承载力大大提高,从而有效地减小柱截面尺寸;钢骨翼缘与箍筋对砼有很好的约束作用,砼的延性得到提高,加上钢骨本身良好的
塑性,使柱子具有良好的延性及耗能能力。
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,可以大大减小柱的截面尺寸,显著改善结构的抗震性能。
2.4 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,使得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的提高,砼特别是高强砼的延性得到显著改善。同时,钢管既是纵筋,又是横向箍筋,其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下,这相当于配筋率至少都在4.6%以上,这远远超过抗震规范[2]对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。由于钢管砼的抗压强度和变形能力特佳,即使在高轴压比条件下,仍可形成在受压区发展塑性变形的“压铰”,不存在受压区先破坏的问题,也不存在像钢柱那样的受压翼缘屈曲失稳的问题。因此,从保证控制截面的转动能力而言,无需限定轴压比限值[8]。规程[9]规定,钢管砼单肢柱的承载力可按式(3)计算:
N≤φ1φeN0(3)
式中,;
θ=faAa/fcAc称为套箍指标,0.3≤θ≤3;
φ1,φe的物理意义及计算方法见规程[9]。
由式(3)可以看出,当选用了高强砼和合适的套箍指标θ后,柱子的承载力可大幅度提高,通常柱截面可比
普通钢筋砼柱减小一半以上,消除了短柱并具有良好的抗震性能。
3 小 结
1确定是不是短柱不宜按H/h≤4来判别,而应按剪跨比λ=M/Vh≤2来判别。一般情况下,可采用本文式(2)来判别。当需要初步判别是否属于短柱时,可先按D值法确定反弯点高度比yn,然后按本文式(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。使用复合螺旋箍筋,采用分体柱技术均可有效地改善短柱的抗震性能;采用钢骨砼、钢管砼等新结构,可显著提高柱的承载力,减小柱截面尺寸,避免在结构下部出现短柱尤其是超短柱。因此,在高层建筑抗震设计中应根据工程的具体情况,尽量采用上述新结构、新技术,来避免短柱脆性破坏问题的发生。
与【】相关热点资讯:
【了解更多 “” 相关信息请访问
幕墙专区 】
上一页12下一页