框架柱抗震構(gòu)造措施技術(shù)要求

康文東，王學(xué)明

（1.木蘭縣水利勘測設(shè)計(jì)隊(duì)，黑龍江木蘭 151900;2.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080）

在框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，一般都遵守強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、避免節(jié)點(diǎn)和錨固的過早破壞，增大構(gòu)件延性和耗能能力的4條原則，所謂強(qiáng)柱弱梁，是從柱與梁的相對承載能力來說，柱的承載能力應(yīng)大于梁的承載能力，是使塑性鉸盡可能都發(fā)生在梁上，也就是要盡可能實(shí)現(xiàn)總體屈服機(jī)制。以下概述框架柱抗震構(gòu)造措施。

1 截面尺寸要求

柱的截面尺寸，應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求：

1）柱截面的寬度≥300 mm。

2）柱凈高與截面高度（圓柱直徑）之比≥4。

3）柱軸壓比不宜超過表1的規(guī)定;但柱凈高與截面高度（圓柱直徑）之比＜4，變形能力要求較高和IV類場地上較高的高層建筑的柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。

表1所指的軸壓比是柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比值;6度區(qū)的建筑和按規(guī)定可不進(jìn)行抗震驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)，取非抗震設(shè)計(jì)的軸壓力設(shè)計(jì)值計(jì)算。

應(yīng)當(dāng)指出，即使按強(qiáng)柱弱梁原則設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)，柱端仍有形成塑性鉸的可能性，因而確保柱的延性能力就非常重要。試驗(yàn)和理論研究表明，對鋼筋混凝土柱來說，軸壓比是影響柱破壞形態(tài)和變形能力的重要因素。一般說來，柱的軸壓比小，其變形能力就大;而當(dāng)軸壓比較高時，柱的有效延性會顯著降低，并且有脆性破壞的危險(xiǎn)。若柱的延性不夠，可增加約束箍筋來提高延性。但當(dāng)軸壓比增大到一定數(shù)值時，增加箍筋也增加不了延性，這就有必要規(guī)定最大軸壓比的限值。該限值是考慮了我國工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而規(guī)定的。

表1 柱軸壓比限值

當(dāng)剪跨比λ＜2時，稱為短柱，特別是λ＜1.5時，很難避免剪切脆性破壞。因此，適當(dāng)降低軸壓比限值是必要的。此外，IV類場地上的較高的高層建筑，在強(qiáng)烈地震作用下的位移反應(yīng)很大，延性要求較高，故也應(yīng)適當(dāng)降低軸壓比限值。

2 縱向鋼筋

框架柱中縱向受力鋼筋的配置，應(yīng)符合下列要求：

1）柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率不應(yīng)小于表2的規(guī)定數(shù)值。

表2 框架柱縱向鋼筋最小配筋百分率 %

但應(yīng)注意，對剪力墻結(jié)構(gòu)的框支層柱，應(yīng)按角柱的規(guī)定采用;此外，對IV類場地上較高的高層建筑，表中數(shù)值也應(yīng)增加0.1。

2）柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率，對II、III級鋼筋≤4%，在搭接區(qū)段內(nèi)≤5%。

3）按一級抗震等級設(shè)計(jì)且Hn/h（或Hn/d）=3～4時，柱的縱向受拉鋼筋配筋率≤1.2%，并應(yīng)沿柱全長采用復(fù)合箍筋。

4）縱向鋼筋的間距≤200 mm;框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中的框架柱，當(dāng)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)時，縱向鋼筋的間距可適當(dāng)放寬。

5）縱向鋼筋宜對稱配置。

表3 框架柱端箍筋加密區(qū)的構(gòu)造要求

3 箍筋

框架柱中箍筋的配置，應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）柱上、下兩端箍筋應(yīng)加密，加密區(qū)長度、箍筋最大間距和箍筋最小直徑應(yīng)按表3的規(guī)定取用。

應(yīng)當(dāng)指出，表3雖然是對柱端箍筋的規(guī)定，但柱在剛性地坪上、下各500 mm范圍內(nèi)，也應(yīng)按表中規(guī)定配置箍筋;對三、四級抗震等級的角柱、其箍筋的間距≤100 mm。

2）Hn/h（或Hn/d）≤4的框架柱、框支層柱和按一級抗震等級設(shè)計(jì)的框架角柱，應(yīng)沿柱全長加密箍筋，箍筋間距均≤100 mm。

3）在箍筋加密區(qū)長度內(nèi)配置普通箍筋或復(fù)合箍筋或螺旋箍筋時，其體積配置率不宜小于表4中規(guī)定的數(shù)值;在計(jì)算箍筋體積配筋率時，不計(jì)重疊部分的箍筋體積。

4）在箍筋加密區(qū)長度內(nèi)，箍筋的肢距≤200 mm，且每隔一根縱向鋼筋都宜有兩個方向的約束。

表4中普通箍筋系指單個矩形箍筋;復(fù)合箍筋系指由矩形箍筋與菱形箍筋、或與多邊形箍筋，或與拉筋組成的箍筋。此外，對于混凝土強(qiáng)度等級高于C40，或需要提高柱變形能力，或IV類場地上較高的高層建筑等幾種情況，柱中箍筋的最小體積配筋百分率取表4中相應(yīng)項(xiàng)的較大值。

5）柱非加密區(qū)的箍筋量≥加密區(qū)的50%，且箍筋間距，一、二級≤10倍縱向箍筋直徑，三級≤15倍縱向鋼筋直徑。

6）當(dāng)柱中全部縱向受力鋼筋率超過%時，箍筋應(yīng)焊成封閉環(huán)式。

7）框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)內(nèi)箍筋量≥柱端加密區(qū)的實(shí)際配箍量。

表4 柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小體積配筋百分率 %

以上是框架柱構(gòu)造設(shè)計(jì)中的的技術(shù)要求，如與新的規(guī)范不符，當(dāng)以最新技術(shù)要求執(zhí)行。

[1]曹宏，李秋勝，李桂青.工程結(jié)構(gòu)抗震[M].北京：氣象出版社，1993.

[2]李秀杰，周琦，張曉光，王立臣.有關(guān)框架柱問題的討論[J].遼寧建材，2008（6）：54-55.