二級(jí)專業(yè)結(jié)構(gòu)輔導(dǎo):異形柱的受力性能及其軸壓比控制

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異形柱的受力性能及其軸壓比控制
     天津大學(xué)的試驗(yàn)研究結(jié)果表明:異形柱的延性比普通矩形柱的差。軸壓比、高長(zhǎng)比(即柱凈高與截面肢長(zhǎng)之比)是影響異形柱破壞形態(tài)及延性的兩個(gè)重要因素。
     異形柱由于多肢的存在,其剪力中心與截面形心往往不重合,在受力狀態(tài)下,各肢產(chǎn)生翹曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力。由于剪應(yīng)力,使柱肢混凝土先于普通矩形柱出現(xiàn)裂縫,即產(chǎn)生腹剪裂縫,導(dǎo)致異形柱脆性明顯,使異形柱的變形能力比普通矩形柱降低。
     作為異形柱延性的保證措施,必須嚴(yán)格控制軸壓比,同時(shí)避免高長(zhǎng)比小于4(短柱)??刂浦孛孑S壓比的目的,在于要求柱應(yīng)具有足夠大的截面尺寸,以防止出現(xiàn)小偏壓破壞,提高柱的變形能力,滿足抗震要求。廣東《規(guī)程》按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ11—89)中所規(guī)定的柱子軸壓比降低0.05取用(按截面的實(shí)際面積計(jì)算);天津《規(guī)程》則根據(jù)箍筋間距與主筋直徑之比、箍筋直徑及抗震等級(jí)共同確定,其要求比廣東《規(guī)程》嚴(yán)格,例如,對(duì)s/d=5、4(即箍筋間距s=100mm,縱筋直徑d分別為20mm、25mm的情況),箍筋直徑dv=8mm,抗震等級(jí)為三級(jí)的L形截面,其軸壓比限值分別為0.60,0.65。異形柱是從短肢剪力墻向矩形柱過(guò)渡的一種構(gòu)件,柱肢截面的肢厚比(即肢長(zhǎng)/肢寬)不大于4。《高規(guī)》(JGJ3—91)第5.3.4條,“抗震設(shè)計(jì)時(shí),小墻肢的截面高度不宜小于3bw”,“一、二級(jí)剪力墻的小墻肢,其軸壓比不宜大于0.6”。根據(jù)上述分析,為便于應(yīng)用,建議在6度設(shè)防區(qū),對(duì)于異形柱框架結(jié)構(gòu),L形截面柱的軸壓比不應(yīng)超過(guò)0.6(按截面的實(shí)際面積計(jì)算,下同),T形截面柱的的軸壓比不應(yīng)超過(guò)0.65,十字形截面柱的軸壓比不應(yīng)超過(guò)0.8;對(duì)于異形柱框架—剪力墻(或核心筒)結(jié)構(gòu),由于框架是第二道抗震防線,所以框架柱的軸壓比限值可放寬到0.65(L形)、0.70(T形)、0.90(+字形),但對(duì)于轉(zhuǎn)換層下的支承柱,其軸壓比仍不應(yīng)超過(guò)0.60。
     短柱在壓剪作用下往往發(fā)生脆性的剪切破壞,設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)短柱。根據(jù)高長(zhǎng)比不宜小于4,在梁高為600mm的前提下,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.0m時(shí),異形柱的肢長(zhǎng)可為600mm;底層層高為4.2m時(shí),肢長(zhǎng)可為900mm。