浅谈抗震设计中短柱问题的处理措施

在工程设计时，应尽可能避免短柱。当无法避免时，应采取有效措施，防止短柱剪切或剪切斜拉破坏。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）：11对框架柱有明确的延性要求。轴压比和剪跨比是影响柱延性主要的两个因素，本文着重探讨了设计遇到短柱时，宜采取哪些措施。     

高层建筑抗震设计中短柱问题的处理

针对短柱延性差的特点,指出了轴压比和剪跨比是影响构件延性的两个主要因素,并提出了改善短柱抗震性能的有效措施,从而提高短柱的延性和抗震性能,避免短柱脆性破坏问题的发生.     

钢管约束钢筋混凝土转换短柱抗震性能试验研究

钢管约束钢筋混凝土短柱具有优越的延性和弹塑性层间变形能力,因此在转换柱中应用时可显著提高转换结构的整体抗震性能。对大连中国石油大厦外筒的钢管约束钢筋混凝土转换短柱进行了抗震性能模型试验,模型比例为1∶6。试验中的主要参数为轴压比、剪跨比和对拉钢筋设置。试验结果表明,钢管约束混凝土短柱中,钢管对核心混凝土的有效约束限制了核心混凝土剪切破坏的产生,改变了钢筋混凝土短柱在水平地震作用下的剪切脆性破坏模式。在抗震工程中采用钢管约束钢筋混凝土柱可有效提高钢筋混凝土框架短柱的延性、弹塑性层间变形能力和耗能性能,从而显著提高结构的整体抗震性能。     

浅谈高层建筑抗震设计中短柱问题的处理

建筑物的层高一定,为使其具有较好的延性而减小轴压比时,柱的截面则会相应增大,截面的增加又会降低柱的剪跨比,进而使延性降低,因而,高层建筑设计中,其结构底部往往会有短柱的形成,而短柱不具有较好的延性,当地震发生时易于形成剪切破坏,而使建筑结构被破坏,严重时还会出现建筑坍塌问题,建筑的使用功能无法满足现实需求,而阻碍了建筑行业的进一步发展,为此,本文对高层建筑抗震设计中短柱问题的处理进行分析和探讨,以供有关人员参考     

框架短柱的判别及设计

介绍了高层建筑框架短柱的正确判别方法，简述了几种有效提高框架柱延性的截面形式，提出短柱的抗震构造措施，以提高短柱的承载力和延性，改善短柱的抗震性能。     

钢筋混凝土匹配度对框架柱破坏#br# 模式影响试验研究

对5个缩尺比例为1∶4的钢筋混凝土平面框架进行低周反复荷载试验,研究不同钢筋混凝土匹配度下的框架柱破坏模式。对比不同剪跨比、钢筋强度对框架柱破坏模式的影响,得到框架柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线等抗震性能,分析结构的延性和变形曲线等力学性能。提出钢筋混凝土匹配度及剪跨比归一化系数对104根柱的试验数据进行分析。结果表明,钢筋混凝土匹配度对柱的破坏模式有显著影响：匹配度合适时,柱主要发生弯曲破坏;钢筋相对混凝土强度过高时,柱发生延性较差的剪切破坏。应在柱抗震设计时应考虑钢筋与混凝土强度匹配关系,避免柱发生脆性破坏。     

短柱型破坏的型钢混凝土-混凝土转换柱剪切受力性能研究

型钢混凝土-混凝土(SRC-RC)转换柱容易产生"短柱型"剪切破坏,此类剪切破坏类似于钢筋混凝土短柱的剪切破坏,剪切斜裂缝贯通整个钢筋混凝土部分。以7个SRC-RC转换柱试件和2个钢筋混凝土对比试件的低周反复荷载试验为基础,建立了受力模型用于分析"短柱型"剪切破坏形态和机理以及产生此类破坏的内在因素。产生"短柱型"剪切破坏转换柱试件的滞回曲线呈现倒S形,"捏拢"现象明显,刚度随着循环次数的增加退化迅速。采用箍筋加密措施能够有效改善转换柱的抗震性能,使其表现出较钢筋混凝土柱更好的抗剪承载力和延性。     

抗震短柱的若干处理技术

通过采取多种合理有效的措施来增强钢筋混凝土短柱的延性和抗压、抗剪承载力,使短柱的抗震性能获得提高,从而避免脆性破坏危及结构安全。     

不同构造条件下钢筋混凝土框架柱抗震性能试验研究

为研究不同构造条件下钢筋混凝土框架柱的抗震性能,本文结合现行抗震鉴定标准构造了3类钢筋混凝土框架柱进行低周反复加载试验。其中A0类框架柱构造满足非抗震设计要求,A类、B类框架柱构造分别满足《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)中A类框架结构和B类框架结构要求。试验结果表明,不同的构造措施会发生不同的破坏形态,为避免发生剪切斜拉破坏应限制A0类和A类构件的轴压比,实测的延性系数对比关系可供抗震鉴定选取体系影响系数时作为参考。     

高层建筑抗震设计中短柱问题的处理

对短柱的受力特点及破坏机制进行了分析,论述了短柱的正确判定方法,提出了对短柱应采取的一些构造措施或处理方法,以达到提高短柱延性和抗震性能的效果。     

圆钢管约束钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

进行了3个剪跨比为1.5的圆钢管约束钢筋混凝土短柱和1个钢筋混凝土对比试件的拟静力试验研究,试验中的主要参数为轴压比(0.35,0.45和0.55)。试验结果表明：钢筋混凝土短柱的破坏模式为剪切破坏,延性和变形能力很差;圆钢管约束钢筋混凝土短柱的破坏模式为弯曲破坏,延性和变形能力优越。外包钢管对核心混凝土的约束作用限制了核心混凝土的受剪开裂,改变了钢筋混凝土短柱的破坏模式,显著提高了钢筋混凝土短柱的受剪承载力、延性、变形能力和耗能性能。随轴压比的提高,圆钢管约束钢筋混凝土短柱的水平承载力提高,延性系数降低,但轴压比对圆钢管约束钢筋混凝土短柱的极限变形能力无明显影响。对钢管的弹塑性应力分析结果表明：水平荷载施加过程中,钢管并未受剪屈服。根据试验结果建立了圆钢管约束钢筋混凝土短柱的荷载-位移恢复力模型,提出了设计建议,可为工程实践提供参考。图10表2参12     

Seismic behavior and shear strength of tubed RC short columns

Reinforced concrete (RC) short columns are vulnerable to brittle shear failure during an earthquake. The objective of this research is to evaluate the performance enhancement of RC short columns tubed with circular or square tubes. Eight short columns were tested under combined constant axial load and cyclic lateral load. The tested specimens included three circular tubed RC (CTRC) columns and three square tubed RC (STRC) columns. Two common RC short columns including one circular RC column and one square RC column were also tested as control specimens. The test results indicated that common RC short columns suffered brittle shear failure with little ductility, while the ductility of tubed RC short columns was excellent due to the effective confinement of the outer thin tube to the core concrete. The lateral load strength of CTRC short columns increases with the increasing of axial load ratio, while the axial load ratio has little effect on the plastic deformation capacity of CTRC short columns. The shear strength increases with increasing of axial load ratio, while the plastic deformation capacity decreases with increasing of axial load ratio for STRC short columns. A circular tube prevents the core concrete from shear failure more effectively than a square tube for the tubed RC short columns. A modified ACI design method is adopted to calculate the nominal shear strength of STRC columns as well as CTRC columns based on the test and analysis results.     

Investigation on seismic performance and shear strength of high‐strength concrete‐filled polyvinyl chloride tube short columns

This paper innovatively designs polyvinyl chloride tube (PVCT) with high‐strength concrete (HC) and presents the results of cyclic loading tests on new reinforced high‐strength concrete short columns, including three high‐strength concrete‐filled PVCT (HC‐PVCT) short columns, one high‐strength concrete‐filled steel tube short column and one HC short column. The main objective of this research was to evaluate the seismic behaviors of HC short columns based on the quasistatic test of the columns. The design parameters of the columns in the experiments were axial compression ratio, reinforcement measures, concrete strength, stirrups configuration, and the height‐diameter ratio of tubes. The crack distribution, failure modes, hysteresis loops, skeleton curves, energy dissipation capacity, strength degradation, stiffness degradation, and cumulative damage of the columns were presented and analyzed. The results showed that the HC‐PVCT column had a fuller hysteretic loop and a higher peak load than the HC column. Compared with HC column, the strength degradation of HC‐PVCT columns was slower, and the ductility increased significantly. With a larger axial compression ratio, the ductility of HC‐PVCT columns was decreased. Based on the test and analysis results, a modified HC‐PVCT design method was proposed to calculate the nominal shear strength of HC‐PVCT short columns.     

高层混凝土结构短柱的抗震分析

为了满足高层建筑延性的要求,分析了影响柱子延性的两大主要因素,介绍了如何正确判断短柱的方法,探讨了轴压比对短柱的影响,提出了提高混凝土短柱抗震性能的措施,从而提高短柱的延性,确保建筑物“中震可修,大震不倒”。     

HRB400级钢筋混凝土短柱抗震试验研究

通过对HRB400级钢筋混凝土短柱在水平反复荷载作用下的抗震试验研究,分析了HRB400级钢筋和C60,C70,C80高强混凝土匹配下的配箍率为0.269%、剪跨比为1.9的混凝土短柱破坏形态、滞回特性,并将试验得到的承载力与采用现行规范公式计算结果进行了比较。研究结果表明:试验柱承载力随混凝土强度的增大而增大;试验柱在水平反复荷载作用下发生的都是脆性的剪切破坏,延性极差;采用现行规范计算HRB400级钢筋混凝土短柱的受剪承载力过于保守。     

钢筋混凝土框架夹心节点设计方法

为给出钢筋混凝土框架夹心节点的设计方法,依据试件破坏特征等试验结果提出了验算内容与设计准则,通过对夹心节点抗震性能影响因素的分析及其与传统节点的对比提出了设计参数限值,基于试验试件的承载力并结合非线性有限元模拟的结果提出了核心区承载力验算公式。结果表明:为达到所需的位移延性并满足承载力要求,需设置剪压比、轴压比、柱梁混凝土强度比、最小配箍量等参数限值约束夹心节点适用范围;通过核心区受压验算、受剪验算保障节点的承载力,必要时可采取适当的加强措施;此外需要采取合理的构造措施避免梁筋过度的粘结退化。     

方钢管约束型钢混凝土短柱抗震性能试验研究

进行了3个剪跨比为1.5的方钢管约束型钢混凝土短柱和1个相同用钢量的型钢混凝土对比试件的拟静力试验研究,试件的主要变化参数为轴压比(0.3,0.4和0.5)。试验结果表明：轴压比为0.3的方钢管约束型钢混凝土柱的破坏模式为弯曲破坏,而轴压比为0.4和0.5的方钢管约束型钢混凝土柱的破坏模式为剪切破坏和粘结破坏相结合。相同用钢量条件下,方钢管约束型钢混凝土短柱的受剪承载力、延性、层间变形能力和耗能性能明显优于型钢混凝土柱。随轴压比的增加,方钢管约束型钢混凝土短柱的受剪承载力提高,但延性和极限变形能力降低。对钢管的弹塑性应力分析结果表明：水平荷载施加过程中,发生弯曲破坏试件的钢管不屈服,而发生剪切破坏试件的钢管在下降段屈服。图8表2参13     

高轴压比钢纤维超高强混凝土短柱延性的试验研究

试验旨在研究在较高轴压比条件下,钢纤维对超高强混凝土短柱抗震延性的改善作用。短柱试件的剪跨比均为2.0,强度为103.6~114.8MPa,钢纤维的体积含纤率分别为0.5%、1.0%、1.5%。采用简支梁加载图式进行了低周反复荷载试验。观测了试件在荷载作用下的开裂和破坏的发展过程,分析了不同钢纤维含量对短柱的破坏形态、滞回特性的影响。试验结果表明:未掺钢纤维的试件,在高轴压作用下,发生了脆性特征明显的剪切破坏,延性很差;随着钢纤维含量的增加,试件的破坏形态向具有一定延性特征的弯剪破坏转变;同时延性得到大大改善,位移延性和极限弹塑性位移角分别可最大增加50.2%、96.1%,最后给出了抗震设计条件下的最小钢纤维体积含纤率的建议值。     

T形短肢剪力墙的延性分析

基于有限元原理分析了混凝土强度等级、轴压比、翼缘宽度和墙肢截面配筋率对T形短肢剪力墙构件延性性能的影响。结果表明:翼缘可以大大改善T形短肢剪力墙的延性性能,增加短肢剪力墙在地震作用下的耗能能力,在设计和墙体的侧移计算中应考虑翼缘的参与作用,翼缘的宽度可取大于8倍翼缘的厚度;随着轴压比的增加,结构的延性性能降低;在混凝土强度等级为C30～C40和配筋率为0.012～0.016时,结构的位移延性相对较好。故在工程设计中,应合理选择这些参数,使短肢剪力墙具有良好的延性,增强结构的抗震能力。