高层框架结构短柱的抗震设计的分析和处理办法.doc

1、高层框架结构短柱的抗震设计的分析和处理办法摘要：本文简要分析高层框架结构短柱的抗震设计及处理办法，目的在于提高工程质量，保障人们生命、财产安全。 关键词：高层框架结构；短柱；抗震设计；分析和处理 在如今的建筑施工中，当建筑物具有一定高度时，为了增强其结构的安全性能，必将减小轴压，进而造成工程建筑物横截面增加。一般说来，在现今的建筑工程设计中，人们为了更好的保证轴压方面的要求，就广泛应用短柱结构。所以，做好短柱的抗震性能就显得尤为重要。 一、高层框架结构短柱的出现原因 轴压比是影响高层框架结构延展性能及框架柱损坏的重要因素之一，其公式为 n=N/（byhyfe） ，其中 n 为轴压比，N 代表柱

2、体轴力设计数值，fe 代表混凝土柱体抗压强度设计数值，byhy 代表柱体的截面宽度及高度。建筑物高层框架结构的自身重量很高，如遇地震灾害，N 值增强，轴压比相对提升，截面压增大，当到达一定数值后，就容易使构件弯曲或破损。为了避免这种破坏，只有减小轴压比，因为柱体的抗压强度设计值保持一定，只有增大截面面积，因此形成了短柱。 二、高层框架结构短柱设计中存在的问题 （一）结构平面设计不规整 短柱外观不规整、大小不一，凸凹变化较大，重心不标准，结构单元管理控制不到位等问题是现今建筑短柱结构中主要问题的表现形式之一。在同一个结构元中，平面长度过长、结构、质量不均匀等问题都会对建筑物整体性能造成危害。 （

3、二）施工环境地质勘测不全面 在高层框架结构短柱设计前期，对施工环境的岩土勘察不全面，资料不完整，进而无法准确制定施工方案及对其进行管理及控制。一些施工队伍在进行高层设计前仍不具备全面的岩土勘探资料，甚至没有勘探资料，在扩初设计会审结束后直接进行工程图的设计，严重的直接进行规划，忽略对施工环境地质的勘测，进而导致建筑施工设计不具备基本的数据及分析影响结果的原因。 （三）同一结构元中应用两种受力结构 在高层建筑框架结构短柱建造中存在的问题还包含在同一结构元中应用两种受力结构，例如：一面应用砌体进行承重，另一面应用框架结构进行承重；框架底部一部分为底框，另一部分由砖墙进行落地承重。这些问题一般出现在

4、平面轴同街道轴相交接的建筑中，其下层多为商铺店面，进而使横向刚度同纵向刚度之间形成矛盾，对抗震性能造成影响。（四）建筑框架底部砖房超层超高 根据对近些年高层建筑设计进行分析，发现有 15%的高层建筑存在框架底部砖房超层超高的情况，就算是当前正在建设的高层建筑项目，框架底部砖房超层超高的情况也十分常见。这不但不符合建筑结构的标准规定，同时对其抗震性能造成影响，如果出现地震等自然灾害，后果将不堪设想。 （五）构造柱设计位置不当 一些建筑物在设计过程中，容易出现构造柱设计位置不当的情况。例如：在外墙的转角位置，大厅的角落等都未设置构造柱或构造柱的设置不成对；一些建筑借用构造柱承担砖墙的承重；还有一些

5、建筑在纵墙与山墙的交接位置并没有建造构造柱等。 （六）其他结构问题 部分高层建筑的底层没有建设横向的落地抗震墙，仅以框架进行支撑或落地墙之间的距离超过规定标准；部分建筑只有背面建造纵向的落地墙，南面全部为柱子，导致建筑南北刚度不均匀；部分建筑下层作为车库，在设计时仅建筑横向落地墙，纵向墙体都不落地，形成纵向框架；还有一些建筑应用钢筋混凝土柱承担砖墙的承重。 三、高层框架结构短柱的处理办法 近些年来，地震频繁出现，为更好的保证人们的生命、财产安全，建筑部门也提出了相应的要求，即：小震不损坏、中震可维修、大震不倾倒。为了达到此要求，就应使框架柱具备一定的延展性能。那么，对高层框架结构短柱的处理办法

6、包含以下几点内容。 （一）加密箍筋处理办法 抗震的等级是指：建筑设计部门根据国家的相关规定，按照建筑物分类及防治标准，应用不同抗震等级进行具体设计。例如：钢筋混凝土框架结构，其抗震等级可划分为 4 个级别，对其进行复合箍筋、螺旋箍筋等施工，都可以对核心混凝土造成优良的约束效果。短柱加筋应沿高进行，进而提升其抗剪荷载及延展性能，使其达到抗震标准。进行加密箍筋处理办法的间距及直径详见表 1。 在高层框架结构短柱中进行复合箍筋方法包含：菱形复合箍筋法、井字复合箍筋法、八角复合箍筋法等。其中，井字复合箍筋法效果最好，螺旋复合箍筋法引起操作复杂所以很少采用。详见图 1。 图 1：复合箍筋示意图 （二）交

7、叉钢筋处理办法 利用部分纵向钢筋对柱体对角线位置进行交叉配置的方法，可以将一部分纵向钢筋内移至柱体内部，使其粘接应力分散到混凝土中，进而形成交叉配筋。详见图 2。 图 2：交叉配筋示意图 这种方法不但可以规避因密布钢筋而形成的排列困难及粘接应力破坏等问题，同时可以使交叉钢筋承担部分剪力，更好的可保护短柱，避免因剪力出现破坏。 （三）分体柱处理办法 钢筋混凝土分体柱处理办法指的是在柱体延纵向位置，用混凝土分隔板将其划分为 2 个或 4 个分体住，各柱分开进行配筋。 经研究发现，借用分体住的处理办法尽管可以保证其抗剪荷载保持不变，但抗弯矩荷载稍微下降，但柱子的形变能力及延展性能都有明显提升。柱子的

8、破坏是因剪切力转化为弯矩形成的。应用这种方法可以改善短柱的抗震性能，已经被部分施工队伍广泛应用与推广。 （四）钢骨混凝土柱处理办法 钢骨混凝土柱是由外包混凝土及内部钢骨共同构成的。 一般钢骨混凝土柱多借助钢板焊接技术制作成工字形、十字形及口字形截面，进而使其抗压性能提高，缩短截面面积。钢骨对混凝土有良好的禁锢功能，保证混凝土提高延展性能，增强抗震能力。 （五）钢管混凝土柱处理办法 钢管混凝土柱指的是利用混凝土填充圆形薄壁钢管，制作成的组合型结构原料。 因为钢管中的混凝土遭受侧面的局限，进而使混凝土三面都受到压力，提高混凝土的荷载及抗压能力，同时混凝土的延展性能也有所提升。总结： 总而言之，伴随

9、着时代的发展，建筑工程中施工结构的复杂程度也逐渐提高，对于抗震性能的标准也同步上升。建筑结构中对构件的延展性能有了明确的标准。轴压比及剪跨比对构建的延展性能有着重要的影响，是高层框架结构设计及施工中应重点关注的问题。在当前高层建筑施工中，框架结构是其主要的结构方法及应用模式，良好的高层建筑短柱抗震性能，可以更好的保证建筑施工的整体质量，为未来结构夯实坚固基础。因此，对高层框架结构短柱的抗震设计的分析及处理办法进行探讨是值得建筑工程人员深入思考的事情。 参考文献： 1潘元博.高层框架结构短柱的抗震设计的分析和处理办法J.辽宁建材，2010（10）. 2甘至礼，阮仙法.简析多高层框架结构设计中的若干问题J.中国建筑金属结构，2013（02）.