文档介绍：谈钢筋混凝土框架柱的轴压比限值 1、前言轴压比是柱子受轴力设计值与混凝土部分抗压能力的比值,即 N/fcbh 。试验研究和工程震害的实践表明, 轴压比对钢筋混凝土框架柱的抗震性能影响很大, 在钢筋硅框架柱延性的众多影响因素(纵向钢筋的配筋率、配箍率, 钢材等级, 柱子的截面形状, 混凝土的强度等级, 轴压比及剪跨比)中, 以轴压比、配箍率和剪跨比的影响最为显著。因此,现行的建筑抗震设计规范 GB50011-2010 及混凝土结构设计规范 GB50010-2002 中, 基于希望钢筋混凝土框架柱出现以受拉钢筋的屈服为先导的大偏心受压破坏的理论和部分试验研究结果而定出的,如表 1 。通过限制轴压比, 保证柱有足够的变形能力, 使钢筋混凝土框架柱在地震作用下发生大变形时, 相应于静力试验中低周反复荷载作用下剪力位移滞回曲线是不发散的,从而保证框架柱“坏而不倒”。表1 柱轴压比限值抗震等级一二三四框架柱随着市场经济的发展和施工技术的不断提高,高层, 超高层建筑如雨后春笋般的出现, 由于层数的增加, 使柱的轴向力加大, 在设计钢筋混凝土框架结构和框剪结构时,经常会遇到柱的轴压比问题。按结构设计软件 satwe 进行高层结构抗震分析时, 经常出现柱的断面由轴压比限值来确定, 柱的配筋多为构造配筋, 这是不合理的。容易造成柱的截面很大, 这不仅减少了使用空间, 更重要的是使柱的剪跨比减少,刚度增大,地震反应加大,容易引起柱的脆性破坏,对柱的抗震是非常不利的。因此, 在钢筋混凝土框架柱的抗震设计中, 应综合考虑影响柱子延性的各项因素,不应顾此失彼。 2、影响框架柱延性的因素框架柱的剪跨比=Hn/2h 。试验结果表明剪跨比能大体反映出截面上弯曲正应力和剪切应力的比例关系, 是决定框架柱延性破坏还是脆性破坏的主导因素, 钢筋混凝土框架柱剪跨比越大, 延性越好。在一般配筋情况下, 剪跨比大于 2 时框架柱在水平剪力下弯曲破坏,对抗震有利, 剪跨比小于 2时, 形成短柱, 在水平剪力下剪切破坏, 由于剪切破坏主要是斜截面上的弯剪主拉应力引起的, 受拉纵筋在破坏时有可能还没有进人屈服,压区混凝土存在较大的复合剪应力, 加速混凝土的压溃, 使柱子呈脆性破坏, 对抗震不利。因此, 规范对剪跨比小于 2 的短柱轴压比的限值比一般柱子的限值减少。箍筋的形式和含量提高柱体积配箍率来改善柱轴压比要求轴压比和配箍率及箍筋形式是影响框架柱延性的主要因素。随着轴压力的增大, 构件的延性在下降。随着箍筋间距的减小, 构件的延性在增加。在地震反复作用下柱端钢筋保护层往往首先碎落,这时如无足够的箍筋约束, 纵筋就会向外膨出, 柱端破坏。箍筋的存在对柱核心砼起到有效的约束, 限制了横向变形, 从而提高了砼的极限变形能力, 起到了加强延性的作用。对抗震结构, 良好的延性使结构具有较大的塑性变形能力, 同时又不丧失竖向承载力。在地震作用下结构构件通过弹塑性变形耗散能量,使结构不倒塌, 框架柱的截面形状框架柱的截面形状, 将直接影响柱截面界限破坏时钢筋和混凝土内应力应变分布, 还将严重影响混凝土受压边缘的极限压应变试验值。已有分析表明, 圆形截面柱子轴压比限值可达以上。混凝土强度等级采用高强混凝土可以在不加大