各位都知道,短柱較長柱震害嚴重,為什麼呢?因為短柱剛度大,無條件吸收更多的地震作用,容易被損壞(蜘蛛俠彼得·帕克說過:能力越大,責任越重)。
哪種情況下會出現短柱?
①結構錯層部位由于錯層标高差較小容易産生短柱。
②層高較小的設備層由于層高限制,容易産生短柱。
③高層建築的底層由于軸壓比限制,柱截面尺寸比較大,容易産生短柱。
④與框架結構剛性連接的填充牆設有洞口時,如果填充牆剛度影響到框架柱的受力狀态,框架柱淨高應去除填充牆高度,因此容易産生短柱。
⑤框架結構樓梯間的中間休息平台梁,将框架柱分為上下兩段,也容易産生短柱。
⑥采用柱下獨立基礎或柱下條形基礎,基礎頂到基礎梁這一段,容易産生短柱。
除了上述六種情況,一般情況下是不會出現短柱的。那就有同學就會問,既然短柱的能力這麼強大,是不是需要多出現短柱才好?
不是的!一定要少出現!短柱是被迫吸收強大荷載(短柱:是生活讓我變強,我自己不想變強!)。混凝土結構設計規範條文說明11.4.13描述:短柱容易産生破壞。
砌體施工規範條文說明9.2.2:
所以,要盡量避免出現短柱!
當無法避免的時候就隻有擦幹眼淚,面對生活。
如何面對?唯一的辦法就是柱全高箍筋加密!(混規、高規、抗規都如是說。)
可是今天的課題是:判斷短柱的由來。
大家對下圖一定很熟悉:
絕大多數結構設計總說明上都會有這句話:H/h0≤4時,全高加密。
相當于用得最多的短柱判定方式就是H、h0的比值來判斷,“4”作為界限,小于等于4為短柱,大于4就不為短柱。(這裡是試驗歸納的一個數據,如下圖)
大家知其然,不知其所以然。為何H/h0≤4時,就要為短柱呢?科學依據在哪?為何不是3,或者2,或者1。規範從嚴取值“4”。
殊不知,H/h0≤4這條判定标準并不是原始的判定标準,而是被經過了加工、變得更方便的判定标準。那麼原始的判定标準是什麼呢?剪跨比。
剪跨比:M/Vh0,當剪跨比≤2時,被判定為短柱,這才是最科學的判定标準。
因為反彎點在柱中間的假設前提,所以:
反彎點在柱中心:M/V=H/2
所以剪壓比M/Vh0≤2等同于H/h0≤4,後者屬于前者的衍生品。
并且後者适用于施工現場,H與h0都是容易判斷識别的因素,而M和V的數據,在施工現場無法判斷。
超級震驚!
混凝土設計規範條文說明6.3.12描述:隻要反彎點在層高範圍内,就可以讓兩個判定标準劃等号(這一點已經屬于放寬要求了)。
所以雖然大家都在用H/h0≤4來判斷短柱,但是M/Vh0≤2同樣可以用于判斷短柱。并且各規範也對該判斷出的短柱做了加強構造措施的要求:
抗震設計規範6.3.2
抗震設計規範6.3.5
抗震設計規範6.3.9-1剪跨比
抗震設計規範6.3.9-3剪跨比
混凝土設計規範11.3.11
最後,總結一下:剪跨比是用來判定短柱的最原始标準,後來為了施工現場容易識别,就衍生出了H/h0≤4作為判斷标準。
但是!但是!但是!前提是假設反彎點在柱中心(混凝土設計規範稍微放寬了:反彎點隻要是在層高範圍内,就可以,雖然略顯不精确,不過是結構設計概念而已)。
另外,記住,不到萬不得已,不要短柱,畢竟蜘蛛俠不是正常人!
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