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摘要：随着建筑业的发展，高层建筑结构是促进城市现代化建设的重要方式。我国地质灾害多发，对人民群众的生命财产安全造成了极大的威胁。短柱易发生脆性破坏，为了能够更好的提高高层建筑的抗震性能，必须要针对高层建筑中存在短柱问题进行分析，并且积极采取应对措施，有效避免因为短柱问题而形成的破坏，从而增强高层建筑抗震结构的整体稳定，提高高层建筑的整体质量。本文浅析高层建筑抗震设计短柱问题的处理措施。
关键词：抗震结构设计；问题；措施
引言
由于高层建筑结构选材广泛、施工技术成熟、造价低廉，在当前建筑行业应用广泛。但是由于高层建筑结构非常容易受到地震的影响而出现破坏，对人民群众生命和财产造成威胁。短柱问题在高层建筑中常常会出现，由于短柱截面较大，剪跨度比较小，延性低，很容易在地震发生时发生脆性破坏。
1建筑抗震结构设计的概念
所谓建筑结构中抗震概念设计，在对建筑物进行相应的抗震设计时，设计人员不被传统的、盲目的计算机数据验算分析所拘泥，而是依据当地地震灾害资料以及长期的建筑结构抗震设计的经验而形成的建筑结构抗震设计理念，且在这基础上对建筑结构进行相应的总体布置以及一些部分构造，从而来确定分析过程。建筑结构中抗震概念设计展现设计人员对于地震知识以及当地地震的相关资料的灵活运用，同时，这也凸显了设计人员在对建筑结构进行相应的抗震设计时的创新能力。
2高层建筑抗震设计中短柱问题
在高层建筑抗震设计过程中，柱净高与截面高度比值不大于4，可以判定为短柱。通常情况下高层建筑由于梁比较小，尤其是底部的嵌固结构会导致梁对柱产生的约束弯距较小，这样也会造成柱的反弯点要高出柱中点。甚至很多的高层建筑柱中不存在反弯点。在这种情况下对于短柱的判断无法按照柱净高和截面高度的比值小于4，所以可以采用剪跨比是否小于2。如果框架柱反弯点距离柱中点比较远，柱的上下截面弯矩值会出现异常，其剪跨比也会存在差异。如果要判断该处是否为短柱，必须要选择上下截面最大剪跨比进行判断。如果发现连续剪跨不变而截面出现上下配置的纵筋相同，则弯矩较大的区域很容易发生剪切破坏的问题。在框架柱中弯矩较大的区域也会因为临界斜裂缝而产生问题。从当前实际情况来看，柱高或者出现连续梁剪跨区间弯曲越大则区域剪跨比越大。随着剪跨比的增加混凝土的抗剪能力也会变小，导致承受能力因为剪切破坏的影响造成弯曲变大，所以必须要根据截面的最大剪跨比判断是否存在短柱的问题。一般情况下，在高层建筑内框架柱的反弯点会比较高，由于柱上截面弯矩值比下截面弯矩值要小，所以经过判断下截面的剪跨比要小于2。另一种办法则是根据判断柱净高与截面高度比是否为小于2的反弯点高度，如果反弯点在柱中点，则柱净高应该与截面高度比值小于4，如果反弯点在柱上段，则柱净高与截面高度比值应该小于2，如果不存在反弯点则截面最大剪跨比，应该按照小于2的方式来判断。实际工程中，一般在下列几个位置容易出现短柱：结构错层标高差较小处；层高较小的设备层处；结构底层柱截面较大处；框架柱间砌筑不到顶的隔墙、窗间墙以及楼梯间休息平台处；采用柱下独立基础或条形基础，基础顶到基础梁处等等。同时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。延性是指结构，构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。延性好的结构，构件或构件的某个截面的后期变形能力大，在达到屈服或最大承载能力状态后仍能吸收一定量的能量，能避免脆性破坏的发生。所以可以通过提高短柱的延性来提高短柱的抗震性能。由于延性的主要影响因素是轴压比与剪跨比，所以在保证短柱截面承载力设计过程中可以通过控制这两个比值来提高短柱的延性。
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3如何改善短柱抗震性能
3.1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。
3.2使用分体柱
相交于短柱的抗剪力而言，其抗弯性能更好。然而，地震所造成的破坏多是剪切破坏，因而，短柱的抗弯性能也就无法充分的得到发挥。基于此，可适当的将短柱其抗弯强度人为的加以削弱，使短柱的抗弯强度比其抗剪强度略低些，当地震发生时，柱子的抗弯强度首先达到，从而表现为延性破坏。在进行短柱抗弯强度的削弱时，可采取的人为方法有，沿竖向在柱中设缝，将短柱分成分体柱，分体柱可由2个或是4个柱肢组成，并分别进行分体柱柱肢的配筋，还可将部分连接键设置于柱肢间，以使其初期刚度得以增强，并增大其后期的耗能力。一般来说，连接键的形式包括通缝、素硷连接键、预制分割板等。由分体柱的相关理论和试验结果表明，分体柱方法虽然并没有怎么改变柱的抗剪力，只是稍微降低了柱的抗弯力，然而，柱的延展性和变形力均有明显的提升，柱的破坏也由剪切破坏转变为弯曲破坏，实现了短柱变“长”的构想，使短柱的抗震性能得到提升，尤其是剪跨比不大于1.5的超短柱，且该种方法在工程的实际建设中也己经在应用。
3.3使用钢骨混凝土柱
钢骨混凝土柱由钢骨和外包混凝土两部分共同组成，钢骨通常由钢板焊接构成或者直接通过压制的方式，形成工字、口字或者十字的截面，外包混凝土主要是能够提高短柱的整体刚度，保证钢构件平面的弯扭曲承载力，避免出现局部屈曲的情况，同时保证钢材能够充分发挥出强度的性能。钢骨混凝土的钢材要比一般的钢结构使用更少，提高了建筑结构的绿色环保水平，由于外包混凝土部分属于耐久性与耐火性的材料，提高了整个钢骨混凝土柱的使用寿命。同时配置钢骨的混凝土要比一般的钢筋混凝土强度更高，提高了柱子的承载力，保证柱子截面的尺寸变小，而钢骨混凝土和箍筋能够更好的约束混凝土，保证其延展性得到增强。钢骨混凝土柱兼具钢与混凝土的优点，不仅截面小、重量轻、延性好，而且造价成本低廉，符合建筑生命周期的建筑要求。提高了建筑整体的抗震能力。
结语
由于短柱的延性差，当发生地震时，很容易形成剪切破坏，而使建筑结构受到损害，严重的甚至会出现坍塌，影响了建筑物功能的发挥。解决高层建筑结构设计种的短柱问题是十分必要的，而解决短柱问题的前提就是对短柱进行准确的判定。为了更好地避免地震在生产和生活过程中给人们带来的灾难，相关的建筑结构设计人员在进行建筑结构设计的研究和建筑结构工程设计的过程当中，应该从宏观角度出发，对建筑结构设计进行综合处理。
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论文作者:赵云利
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第7期
论文发表时间:2018/10/24
标签：截面论文; 建筑结构论文; 延性论文; 混凝土论文; 高层建筑论文; 弯矩论文; 净高论文; 《建筑细部》2018年第7期论文;