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浅谈结构设计中框架柱破坏形态及注意问题【摘要】在框架设计中我们虽然强调应符合“强柱弱梁”的设计原则，尽可能使柱子处于弹性阶段，但是实际上地震作用具有很大不确定性，同时也不可能绝对防止在柱中出现塑性铰。为了使柱子具有安全贮备，还是要保证柱子也有一定的延性。 【关键字】破坏形态；延性；短柱；轴压比 【中图分类号】TU108 【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0243-01 在国内外历次大地震中，由钢筋混凝土柱破坏造成的震害是很多的，房屋是否能够坏而不倒，很大程度上与柱的延性好坏有关。近年来国内外对钢筋混凝土柱的抗震性能作了大量试验研究，提出了保证柱子延性的设计方法及一些构造措施。 一、柱子的破坏形态 柱子的破坏形态有弯曲破坏、剪切破坏、粘结破坏三种类型，具体有： 1、弯曲破坏。通常发生在柱顶或柱底截面。破坏时压区混凝土压碎、主筋压屈。受拉钢筋有时能达到屈服，有时则达不到屈服。 2、剪切受压破坏。在荷载作用下，水平弯曲裂缝向斜向发展，形成斜裂缝。当箍筋配置较多时，斜裂缝不会迅速开展，而是剪压区混凝土在弯、剪的共同作用下压碎。 3、剪切受拉破坏。当剪跨比较小且配箍率较低时，在主筋受拉屈服后，随着反复荷载的作用，会产生一条较宽大的斜裂缝，导致箍筋屈服、柱子剪坏。 4、剪切斜拉破坏。一般发生在短柱中。斜裂缝往往沿柱子对角出现，箍筋达到屈服甚至被拉断，柱子被剪坏 5、粘结开裂破坏。粘结破坏有两种类型，一是由于钢筋锚固不足被拔出而破坏；另一种是在柱子弯曲裂缝或剪切裂缝出现后，在反复荷载作用下，沿主筋出现粘结裂缝，使混凝土沿主筋酥裂脱落导致柱子破坏。 以上破坏形式不同，其对应的极限变形能力也不一样。比较而言，剪切斜拉破坏和剪切受拉破坏属于脆性破坏，设计中应该避免；粘结破坏延性较差，也应当避免；弯曲破坏和剪切受压破坏属于延性破坏，其延性受到许多因素的影响。 在实际工程中，柱子的破坏常常是几种破坏形态的综合反映。只是有时某一种破坏形态表现的突出一些。 二、影响框架柱延性重要参数 1、剪跨比λ 剪跨比是影响钢筋混凝土柱破坏形态的最重要的因素。剪跨比较小的柱子会出现斜裂缝而导致剪切破坏。由试验研究有如下规律： 剪跨比λ＞2时，称为长柱，多数发生弯曲破坏，但仍然需要配置足够的抗剪箍筋。 剪跨比λ＜2时，称为短柱，多数会出现剪切破坏，但当提高混凝土等级并配有足够的抗剪箍筋后，可能出现稍有延性的剪切受压破坏。 剪跨比λ＜1．5时，称为极短柱，一般都会发生剪切斜拉破坏，几乎没有延性。 抗震规范中规定，框架柱的净高与截面高度比宜大于4。所以，抗震结构中，在确定方案和结构布置时，就应避免短柱，特别是应避免在同一层中同时存在长柱和短柱的情况，否则需要采取特殊措施，慎重设计。 2、轴压比 轴压比是影响钢筋混凝土柱承载力和延性的另一个重要参数。大量试验表明，随着轴压比的增大，柱的极限抗弯承载力提高，但极限变形能力、耗散地震能量的能力都降低。而且抽压比对短柱的影响更大。 大量试验表明，在长柱中，轴压比愈大，混凝土压区高度愈大，受拉钢筋屈服的可能性越小，柱子的延性越低。压弯构件会从大偏压破坏状态向小偏压破坏过渡，小偏压破坏延性很小或者没有延性。在短柱中，轴压比加大也会改变柱的破坏形态，会从剪压破坏变成脆性的剪拉破坏，破坏时承载能力突然丧失。长柱及短柱的试验结果显示，轴压比愈大，塑性变形段愈短，承载能力下降愈快，即延性减小。 3、剪压比 #1048698;剪压比是指截面平均剪应力与混凝土轴心抗压强度的比值，表达式为 #1048698;当构件的截面尺寸太小或混凝土强度太低时，按抗剪承载力公式计算的箍筋数量会很多，则箍筋在充分发挥作用之前，构件将过早呈现脆性斜压破坏，这时再增加箍筋用量已没有意义。因此，设计中应限制剪压比，使箍筋数量不至于太多，同时，也可有效地防止斜裂缝过早出现，减轻混凝土碎裂程度。这实质上也是对构件最小截面尺寸的要求。 #1048698;剪压比越大，斜裂缝出现的越早，要求配置的箍筋量也就越多。但是试验表明，当配箍率过高时，有可能混凝土已经破碎而箍筋尚未屈服，箍筋难以发挥作用。在设计中应当避免这种情况。 三、设计中注意问题： 1、设计中要注意避免短柱的产生。 短柱定义：钢筋混凝土结构中按内力计算值得到的剪跨比Mc/(Vch0)不大于2、反弯点在柱子高度中部、柱净高与柱截面高度之比Hn/h不大于4。 注意事项：由于实心砖填充墙对框架柱的约束，如：框架柱间砌筑不到顶的隔墙、窗间墙以及楼梯间休息平台使框架柱变成短柱。计算时是否短柱时沿填充墙平面内和平面外的柱子