對(duì)我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范多層結(jié)構(gòu)中框架柱抗震構(gòu)造措施及討論(已修改)
2025-08-28 15:22 本頁(yè)面
【正文】 對(duì)我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范多層框架結(jié)構(gòu)中框架柱抗震構(gòu)造措施的討論摘要：汶川大地震較好地檢驗(yàn)了我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的合理性，從震害現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范不能很好地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)，大部分多層框架結(jié)構(gòu)的破壞都發(fā)生在柱端、底層柱破壞普遍嚴(yán)重，且邊柱相對(duì)中柱破壞嚴(yán)重，從而引起我們對(duì)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的部分抗震措施的合理性的質(zhì)疑。本文以實(shí)際震害為基礎(chǔ)，主要針對(duì)柱的最大軸壓比、最小配箍率和最小配筋率等方面進(jìn)行討論，并通過與國(guó)外規(guī)范進(jìn)行比較，從中發(fā)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范存在不足。關(guān)鍵詞：框架柱；軸壓比；配箍率；配筋率；對(duì)比；震害；現(xiàn)行規(guī)范中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A2抗震與非抗震結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有許多不同之處，其根本區(qū)別在于非抗震結(jié)構(gòu)在外荷載作用下結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)或僅有微小裂縫，構(gòu)件設(shè)計(jì)主要是滿足承載力（強(qiáng)度）要求，即“作用”與“抗力”的關(guān)系；而抗震結(jié)構(gòu)在地震作用下，部分構(gòu)件將進(jìn)入塑性變形狀態(tài)，除了滿足強(qiáng)度要求外，還要具有足夠的變形能力（耗能能力）以及在強(qiáng)震下結(jié)構(gòu)不倒塌，結(jié)構(gòu)的能力通常是用變形量來衡量，即“所需求的變形”和“所能提供的變形能力”之間的關(guān)系；在地震作用下要滿足所需求的變形，這就要求抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)，即其構(gòu)件應(yīng)有足夠的延性。結(jié)構(gòu)抗震的本質(zhì)就是延性，提高延性可以增加結(jié)構(gòu)抗震潛力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗倒塌能力，而結(jié)構(gòu)在地震作用下的延性要求是通過各種抗震措施來保證的。1 框架柱抗震措施的重要性柱是框架結(jié)構(gòu)中的豎向構(gòu)件，地震作用下柱的破壞比梁的破壞更容易引起框架結(jié)構(gòu)的倒塌，梁的破壞影響可能是局部的，而柱破壞的影響是大范圍的，柱在結(jié)構(gòu)中的作用比梁顯得更為重要。柱由于有軸力的作用，其延性性能明顯比梁差，對(duì)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，通常按照“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使地震作用下塑性鉸盡可能先在梁端充分發(fā)展。為了能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，保證地震作用下柱的延性是至關(guān)重要的，柱延性的影響因素主要有柱的剪跨比、軸壓比、配箍量和剪壓比。 最大軸壓比的規(guī)定鋼筋混凝土柱正截面破壞分為大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞兩大類，前者為逐漸的，有明顯預(yù)告的塑性破壞，而后者為突然的、無預(yù)告的脆性破壞。因此，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，除了預(yù)計(jì)不可能進(jìn)入屈服的柱外，通常希望柱子處于大偏心受彎破壞狀態(tài)，這就必須把截面的受力狀態(tài)控制在離大、小偏壓分界狀態(tài)還留有一定距離的大偏壓受壓狀態(tài)，因此就要控制截面的軸壓力不能過大。為了實(shí)現(xiàn)柱的大偏心受壓破壞，確保框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全可靠，各國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范都規(guī)定了框架柱軸壓比的限值。框架柱的軸壓比是影響其變形性能和破壞形態(tài)的主要因素之一，限制軸壓比是為了保證框架柱在大偏壓狀態(tài)下破壞以滿足延性要求。軸壓比限值與多種因素相關(guān)，主要有抗震等級(jí)、結(jié)構(gòu)型式、約束效果等因素有關(guān)。改進(jìn)箍筋構(gòu)造，設(shè)置芯筋及選擇抗震兩道防線的結(jié)構(gòu)形式等，即可以增加軸壓比限值[3]。在進(jìn)行多層抗震框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，底層框架柱的截面尺寸是由最大軸壓比起控制作用，由于軸壓比限值較松，導(dǎo)致較小的框架柱截面就能滿足要求，通常底部幾層框架柱軸壓力已基本接近于限值，由于施工質(zhì)量等原因，在地震中還可能出現(xiàn)超過界限軸力，導(dǎo)致柱抗彎承載力的降低[2]。而框架梁的截面尺寸與結(jié)構(gòu)高度沒有關(guān)系，主要是和結(jié)構(gòu)跨度有關(guān)，為了滿足大空間，框架梁跨度就比較大，就要求框架梁具有足夠的高度，導(dǎo)致梁柱線剛度比小，難于實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的機(jī)制。文獻(xiàn)[2]還指出，震害調(diào)查中，柱端塑性鉸大多是混凝土壓壞現(xiàn)象,有混凝土強(qiáng)度低的問題，同時(shí)認(rèn)為現(xiàn)行規(guī)范的軸壓比限值偏大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低軸壓比。 柱最小配筋率和最小體積配箍率框架柱的箍筋有三個(gè)作用：抵
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