1、浅谈混凝土分体柱摘要：随着建筑物高度的增加，底层柱易形成短柱，短柱的破坏又是导致建筑物倒塌的一个重要原因。为了避免短柱的破坏，提出了分体柱，变短柱为长柱，本文就分体柱进行了一些探讨。 中图分类号：TU37 文献标识码： A 1 引言 随着人口的不断增加，土地资源越来越紧张，为了节约用地，高层建筑的高度也在不断增加。随着建筑高度的增加，底层柱承担的轴力也在增大。地震作用下框架柱的破坏一般发生在柱上下端，且梁顶柱底较多（因以前设计中柱底因纵筋搭接而箍筋加密） 。柱端常出现水平或斜裂缝，严重时柱端混凝土压碎，钢筋压曲。角柱破坏或中柱和边柱严重。短柱剪切破坏在地震中很普遍（短柱指柱的长细比小于 4 的
2、柱）为了满足抗震要求，建筑需要有一定的延性，轴压比和剪跨比是建筑延性的主要影响因素。为了满足规范对混凝土柱轴压比的限值要求，柱截面过大易形成短柱甚至超短柱。 从多次震害中可以看出，导致混凝土框架结构破坏倒塌的一个重要因素是短柱的破坏。为了解决这一问题，有人提出了采用分体柱。分体柱的方法是采用隔板将整截面柱分为几根等截面柱并分开配筋的方法。用分体柱代替短柱可以很好地改善短柱的脆性破坏。 2 短柱的判定及改善 (1)短柱的判定： 为了满足“大震不倒，中震可修，小震不坏”的设计准则，需要对柱子的剪跨比和轴压比进行限制。 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)与建筑抗震设计规范(GB 500
3、11-2010)中规定，剪跨比，2 时为长柱，柱的破坏形态为压弯型，只要构造合理一般都能满足柱的斜截面受剪承载力大于其正截面偏心受压承载力的要求，且有一定的变形能力。1.52 时为短柱，柱将产生以剪切为主的破坏，当提高混凝土强度或配有足够的箍筋时，也可能出现具有一定延性的剪压破坏。1.5 时为极短柱，柱的破坏形态为脆性剪切破坏，抗震性能差，一般设计中应尽量避免，若无法避免则应采取特殊措施以保证其斜截面承载力。 (2)改善短柱的措施有以下几种： 1)提高框架柱的材料性能，降低轴压比，提高剪跨比，如采用高强高性能混凝土1，或者采用钢纤维混凝土2。 2)为了满足“强剪弱弯” “强柱弱梁”和柱的剪压比
4、限值的要求，要提高柱的抗剪承载力，可以在柱中配置螺旋箍筋、复合箍筋、 “X”型钢筋等。 3)提高框架柱的抗压承载力，采用劲性混凝土3。 4)提高框架柱的抗压强度和变形能力，如钢管混凝土。 5)采用分体柱。 3 分体柱的作用 短柱轴心受压情况下，当轴向力较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形，轴向力在截面内产生的压应力由混凝土合钢筋共同承担。随着荷载的增大，构件变形迅速增大，此时混凝土塑性变形增加，弹性模量降低，应力增加缓慢，而钢筋应力的增加则越来越快。在临近破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，裂缝的发展几乎布满整个混凝土柱的全高，当斜向的交叉裂缝贯通后，强度迅速下降，导致破坏发生的很突然，短柱形成的薄
5、弱环节先失效，而导致结构的局部破坏乃至整体倒塌。采用分体柱，可以把短柱变为“长柱” ，使柱子具有一定的延性，有效的避免了柱子的脆性破坏。 短柱偏心受压情况下，由于短柱的纵向弯曲很小，可假定偏心距自始至终是不变的，即 M/N 为常数，所以其变化轨迹是直线，属“材料破坏” 。 在长柱中，当长细比在一定范围内时，偏心距是随着纵向力的加大而不断非线性增加的，也即 M/N 是变数，所以其变化轨迹呈曲线形状，但也属“材料破坏” 。若柱的长细比很大时，则在没有达到 M、N 的材料破坏关系曲线前，由于轴向力的微小增量 N 可引起不收敛的弯矩 M 的增加而破坏，即“失稳破坏” 。 通过对以往文献4,5,6的阅读
6、分析，分体柱的抗震性能比整体柱（短柱）要好。轴压比、配筋率的大小和分体柱过渡区的设置都会对分体柱的抗震性能产生一定的影响。 在高轴压比和低周反复荷载作用下，通过对分体柱和整体柱的梁柱节点进行对比分析，可知：分体柱框架梁柱节点仍然具有良好的整体性，分体柱对梁柱节点的受力和抗震性能不会带来不利影响，分体柱过渡区的设置可以减缓甚至是避免出现“双核心” 。 分体柱的轴压比与整体柱轴压比定义相同，可以用分体柱各单元柱面积之和来控制。分体柱的承载力可以按照独立单元柱承载力之和来计算，且分体柱最适用于设防烈度为 79 度的框架、框架剪力墙和框支结构中剪跨比 1.5 的短柱。 4 结语 (1)深入研究分体柱过
7、渡区长度的大小对分体柱受力及抗震性能的影响，推算出最佳过渡区长度。 (2)对分体柱进行进一步的观测和研究，更好地了解分体柱弹性阶段或弹塑性阶段的非线性变化。 (3)研究不同混凝土强度对分体柱框架结构的影响。 (4)对不同分体柱进行受力及抗震性能进行分析，确定出把一个整截面柱分为几个小柱子对结构的受力及抗震最佳。 参考文献： 1 贾金青, 赵国藩. 高强混凝土框架短柱力学性能的试验研究J. 建筑结构学报, 2001, 22(3): 4347. 2赵国藩, 彭少民, 黄承逵. 钢纤维混凝土结构J. 北京：中国建筑工业出版社, 1999. 3张素芳. SRC 框架短柱在低周反复荷载作用下的延性J. 西南交通大学学报, 1990, 2: 112118. 4李忠献，郝永昶，张建宇等.钢筋混凝土分体柱框架梁柱中节点抗震性能的研究J.建筑结构学报，2001,22（4）：5560. 5郝永昶，李忠献，周炜等.钢筋混凝土分体柱框架边节点抗震性能的试验研究J.建筑结构，2002,32（10）：37. 6李忠献，郝永昶，周兵等.钢筋混凝土分体柱框架抗震性能的模型试验研究J.建筑结构学报，2003,24（6）：131.
