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对框架结构中提高短柱抗震措施的探讨

摘要:本文针对短柱的危害性，分析了短柱的判定方法、所在部位及破坏形

式，根据设计经验及前人的研究成果，总结了11种可供选择的短柱处理方案，

着重指出了短柱设计中应注意的若干问题。

关键词:短柱;脆性破坏;判定;部位;处理

一、短柱的危害

现今钢筋混凝土框架结构在工程中被大量使用，但设计中由于疏忽或是使用

要求受限，往往会出现短柱。建筑抗震设防的目标是“小震不裂，中震可修，大

震不倒”。短柱多数发生剪切破坏；极短柱发生剪切斜拉破坏，这种破坏属于脆

性破坏，对抗震来讲非常不利，应加以避免或采取措施。

二、短柱的判定

判断是否是短柱的参数是柱的剪跨比λ，剪跨比λ＝Ｍ／Ｖｈ≤２的柱是短

柱，λ≤1.5为极短柱。而工程中很多技术人员习惯用柱净高与截面高度之比Ｈ／

ｈ≤４来判定短柱，然而Ｈ／ｈ≤４的柱其剪跨比λ并不一定小于２，即不一定是

短柱。按Ｈ／ｈ≤４来判定的主要依据有两点：一是λ＝Ｍ／Ｖｈ≤２；二是考虑

到框架柱反弯点大都靠近柱中点，取Ｍ＝０.５ＶＨ，则λ＝Ｍ／Ｖｈ＝０.５Ｖ

Ｈ／Ｖｈ＝０.５Ｈ／ｈ≤２，由此即得Ｈ／ｈ≤４。但是，对于高层建筑，梁、

柱线刚度比较小，特别是底部几层，由于受柱底嵌固的影响且梁对柱的约束弯矩

较小，反弯点的高度会比柱高的一半高得多，甚至不出现反弯点，此时不宜按Ｈ

／ｈ≤４来判定短柱，而应按短柱剪跨比λ＝Ｍ／Ｖｈ≤2来判定。

三、短柱的成因及易形成短柱的部位

1、建筑的设备层。

由于设备层层高较低而柱截面大，故很容易形成短柱。

2、层高较低的框架结构。

高层框架结构中，层高较低，由于承载的要求，柱子断面不能减小，所以在

底层容易形成短柱。

3、加固工程中。

在原有建筑物外采用外包钢筋混凝土，使得柱的净高与截面高度比小于4，

从而形成短柱。

4、开洞填充墙。

采用钢筋混凝土框架的楼房，当围护墙采用嵌砌砖墙时由于每开间墙面上均

开有较宽的窗洞，剩余的窗间墙窄，而窗洞上下的两条砖带(窗裙墙)则是通长的，

并与框架柱紧密相接。由于窗裙墙对框架柱的刚性约束作用，减短了柱的有效长

度，易形成短柱。

5、楼梯间处。

楼梯间半层高处的平台梁与框架柱相连接，使框架柱变成了短柱。

6、柱子与地梁的连接处。

柱子与地梁的间距处理不好，也容易出现短柱。

7、在建筑物中存在较大错层部位、夹层，如超过梁高的错层。

在这种部位很容易产生短柱，在设计过程中应引起重视。

四、短柱的破坏形式

短柱一般有剪切破坏和粘结破坏两种破坏类型，它们的破坏形式如下:1、剪

切受压破坏。在荷载作用下，水平弯曲裂缝斜向发展，形成斜裂缝。若箍筋较强，

斜裂缝不会迅速开展，但在弯剪作用下，压区混凝土剪切错动，混凝土挤碎而丧

失承载能力。2、剪切受拉破坏。剪跨比较小且配箍率较低的构件，在受拉纵筋

屈服以后，随着荷载反复次数的增加或变形加大，可能突然产生一条宽度较大的

主斜裂缝，箍筋很快达到屈服,柱子被剪坏，承载能力急降。3、剪切斜拉破坏。

斜裂缝往往沿对角线出现，箍筋达到屈服甚至被拉断，承载能力突然下降，但主

筋未屈服。如图1

图1短柱的破坏形态

五、短柱的处理措施

由于短柱的破坏为脆性的剪切破坏，因此，在抗震设计中，应首先设法不使

短柱成为主要抗震构件，当不可避免时，可采用以下处理措施。

1、采用较高强度等级的混凝土以减小柱的截面尺寸，加大剪跨比，避免出

现短柱或极短柱。

2、避免同一楼层出现长短柱共存。同一楼层的各根框架柱，应具有近似相

同的刚度、承载力和延性，否则，地震时很容易因承担的地震力大小悬殊而被各

个破坏，使框架柱不能同时作用抵抗地震力，而发生柱先后破坏的现象。实际工

程中，由于建筑布局的需要，也常会出现长短柱共存的现象，该建筑形式不利于

抗震，应尽量避免。无法避免时，可采用在长柱中增设连梁的办法，使每层中各

柱的刚度接近一致。

3、采用有效的配筋方式和合理的构造措施，加强对混凝土约束，改善短柱

的延性。改善短柱延性的措施有:柱箍筋全高加密，采用井字形复合箍、螺旋箍

或连续复合螺旋箍、在柱截面中部设置芯柱等。实验证明该种方法对短柱较为有

效，但对极短柱效果不显著。

4、防止不利因素的组合与叠加在抗震设计中，短柱、角柱、框支柱、底层

框