短柱错层结构及其应对方法
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治
钢筋混凝土结构中的短柱是一种常见的结构问题。
短柱是指其高度相对于直径或横截
面尺寸较小，无法承受设计荷载的柱子。
短柱成因主要有以下几个方面：
1.设计不当：在建筑设计阶段，没有充分考虑到柱的受力情况和承载能力，导致柱横
截面尺寸过小。
2.施工工艺问题：由于施工质量和加工的原因，柱子的直径或横截面尺寸未达到设计
要求。
3.材料问题：钢筋混凝土结构中的钢筋、混凝土等材料质量不达标，导致柱子承载能
力不足。
钢筋混凝土结构中的短柱严重影响结构的稳定性和安全性，应尽早采取措施进行防治。
以下是一些防治措施：
1.在建筑设计阶段，建立合理的结构模型，在计算受力情况时应满足相关的要求和规范，尽可能减少结构中的短柱出现。
2.加强材料的质量控制，确保每个部位的材料达到设计要求，同时应从源头抓好检验
合格。
3.施工过程中，对于柱子的加工、架设、混凝土浇筑等环节，严格按照设计要求和作
业规范进行，确保柱子的质量和尺寸达到设计要求。
4.对于已出现短柱的结构，可以采取加固措施来增加其承载能力，如在柱子的受力部
位增加剪力墙、加固梁柱节点等。
5.定期进行结构检查，一旦发现短柱或其他结构缺陷，应及时进行修缮或加固，以保
障结构的安全性。
短柱是钢筋混凝土结构中常见的问题之一，严重影响结构的稳定性和安全性。
从建筑
设计、施工、材料等方面着手进行防治，可有效降低短柱的发生率，并保证结构的安全运行。
建筑结构设计短柱问题的处理
建筑结构设计短柱问题的处理摘要：随着建筑向高层建筑方向发展，建筑体量越来越大，内部结构越来越复杂，对建筑结构抗震性能提出了新的要求。
建筑结构设计中，由于短柱没有任何延性，所以房屋在使用过程中，很容易产生脆性破坏，对建筑结构整体安全性造成影响。
如果发生地震，在地震作用下，短柱抗剪切力很差，很容易破坏建筑结构，造成房屋建筑倒塌现象，影响房屋的安全性。
本文主要探讨了如何确定房屋结构中短柱现象，并结合短柱问题，提出了相应的解决方法。
关键词：建筑结构；短柱；脆性破坏；抗震性能\引言：高层建筑结构设计过程中，建筑结构必须具备一定的延性，影响构件延性的因素有轴压比和剪跨比。
在层高一定的情况下，想要提高建筑结构的延性，则要降低轴压比，这样会增加梁柱的横截面积，轴压比与横截面积成反比，轴压比越小，则横截面积越大。
横截面积越大，则降低了剪跨比。
所以高层建筑在设计过程中，为了满足建筑结构设计的轴压比，建筑结构底部会使用短柱或者超短柱，这些建筑底层的短柱不具备任何延性，所以抗震性能比较差，一旦发生地震破坏力，很容易出现倒塌现象。
因此，必须对短柱采取一定的方法，提高建筑结构的抗震效果。
一、建筑结构设计中短柱的标准按照我国高层建筑结构设计相关标准，梁柱净高度与横截面积高度比小于等于4的为短柱。
然而，不能根据梁柱净高与横截面积高度之比≤4判断其为短柱，而是要根据剪跨比确定。
剪跨比表示梁柱横截面积承受的弯矩和剪切力，其公式为λ=M/(Vh)，其中M表示弯矩，V表示剪切力。
只有剪跨比λ≤2才能判断其为短柱。
由于框架梁柱反弯点大多靠近梁柱中心位置，假设M=0.5Vh，那么根据公式计算λ=0.5H/h≤2，由此得出H/h≤4。
判断柱子为短柱。
然而还要考虑到高层建筑的实际情况，由于高层建筑的梁、柱线刚度比较低，尤其在底层，梁对柱的约束作用比较弱，所以反弯点高度比柱子一半还要高，或者没有反弯点，这种情况，这种计算方式明显不适合对短柱的判断，所以按照短柱的力学原理，剪跨比≤2这种计算方式才能符合实际情况。
错层结构三难点,解决办法在这里
错层结构三难点，解决办法在这里在工作中，屡次碰到结构专家、业主单位的结构工程师提到“结构错层的不利性”，建议在超限报告中对结构错层进行分析。
但在超限报告中，却很少看到结构错层的专项分析，至少深圳地区是这样。
这种“阳奉阴违”的事情，我觉得挺好奇。
偶尔想起来，“阳奉阴违”的原因无非两点，一线的结构工程师不知道怎么分析，或者认为没必要分析。
这次，我们自己做一个复杂项目的超限报告。
结构错层比较严重，终于有机会，仔细思考“结构错层”究竟该怎么分析。
错层给结构带来的不利性，个人认为主要有三点：1）错层削弱楼盖整体性，降低结构受力的协同性，并使传力路径出现薄弱环节，引起应力集中现象；2）在楼板错层位置，会形成短柱，短柱延性较差，对抗震不利；3）错层位置楼板布置不均匀，不对称，质心和刚心严重偏置，在水平地震或风载作用下会产生较大的扭转效应，对错层位置的梁，也会产生不利影响。
针对第1点，首先要补充楼板应力分析，尤其要搞清楚错层附近的楼板应力。
如果水平推力较大，为了保证水平力的传递，可以梁侧水平加腋。
加腋之后，梁的刚度变大，在梁柱节点位置，梁会将更多的弯矩传递给柱，此时就要复核柱的承载力是否足够。
有些单位，加腋作为一项构造措施，并未在计算模型中反映，也未手算复核，在梁柱节点位置，可能违背了“强柱弱梁”的设计原则。
这点应引起注意。
针对第2点，结构错层，短柱是客观存在的。
在计算中，短柱的问题是容易抗剪超。
我们的办法是，确保短柱在小震及中震作用下，均保持抗剪弹性。
其中，抗剪截面验算，要预留足够的富裕度。
抗剪计算中，有一个重要参数，剪跨比，需要谨慎确定。
根据《高规》10.4节，抗震设计时，错层处框架柱箍筋应全柱段加密配置，抗震等级应提高一级。
针对第3点，楼板采用弹性板计算，评估水平力对梁的影响。
根据影响程度，可采用配置一定量抗扭纵筋和箍筋的方式提高梁的抗扭能力。
另外，如果结构错层非常严重（大范围错层），还应在整体概念上进行把控。
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治短柱是指在钢筋混凝土结构中，柱的高度相对较短或者比例较小的柱。
短柱的成因一般有以下几点：1.设计失误：在结构设计中，柱的高度和横向尺寸的比例不合理，柱的高度相对较短，导致柱承受的纵向压力较大。
2.荷载集中：在某些情况下，建筑物的荷载会集中在某一或几个柱子上，导致该柱子的受力增大，从而发生短柱的现象。
3.土壤不均匀沉降：建筑物的基础土壤不均匀沉降，导致某些柱脚的受力较大，从而发生短柱的现象。
4.柱间距不合理：柱间距过大导致柱边缘弯曲受压区少，柱间距过小导致柱的受力加大，都容易引发短柱。
短柱的存在会给结构的安全性带来威胁，因为短柱的受力状态与长柱有很大不同。
短柱在受到纵向压力作用下，由于无法充分发挥混凝土的抗压性能，容易出现弯曲破坏。
为了防止短柱的破坏，可以采取以下几种措施：1.合理的设计：在结构设计中，应充分考虑柱的高度、横向尺寸和柱间距的关系，保证结构的合理性和稳定性。
2.采用合适的材料：选择合适的材料，如高强钢筋和高性能混凝土，以提高柱的受力性能和抗压性能。
3.加强柱的纵、横向钢筋配筋：通过合理布置纵向和横向钢筋，提高柱的受力性能和承载力，增加柱的抗压能力和抗弯能力。
4.改善土壤条件：对于土壤不均匀沉降引起的短柱问题，可以采取加固土壤的方法，如加固基础、填筑土体等，以改善土壤的承载能力和稳定性。
钢筋混凝土结构中短柱的成因主要是设计失误、荷载集中、土壤不均匀沉降以及柱间距过大或过小等因素引起的。
为了防治短柱问题，需要在结构设计中注意合理布置柱的高度、横向尺寸和柱间距，采用合适的材料和加强柱的钢筋配筋，并改善土壤条件，以提高柱的受力性能和抗压能力。
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治
概述：
钢筋混凝土结构中的短柱是指相对于其高度而言，其长细比过小，容易产生弯曲和剪切破坏的柱子。
短柱的成因有多方面，如设计错误、施工质量不良以及外部力的影响等。
为了防止短柱的发生，必须采取相应的措施进行防治。
成因：
1. 设计错误：在结构设计过程中，柱子的尺寸和形状是由设计师根据实际需求和建筑结构要求确定的。
如果设计师在设计中计算错误或忽视了柱子的受力情况，就会导致柱子设计成短柱。
2. 施工质量不良：施工环节中可能存在着一些质量问题，如混凝土浇筑不均匀、钢筋绑扎不到位、柱子的支撑和模板安装不牢固等。
这些问题都会影响柱子的承载能力，进而导致柱子成为短柱。
3. 外部力的影响：柱子在使用过程中可能会受到外部力的影响，如地震、风力、爆炸等。
这些力的作用下，柱子的受力情况会发生变化，可能使柱子变为短柱。
总结：
短柱的成因有多方面，包括设计错误、施工质量不良以及外部力的影响等。
为了防止短柱的发生，建筑师应在设计阶段充分考虑柱子的尺寸和形状，并采取相应的措施进行加固。
在施工过程中要严格按照设计要求进行施工，确保柱子的质量。
考虑外部力因素也很重要，应在设计中充分考虑这些因素，并采取相应的防护措施，从而有效地防止短柱的发生。
高层建筑抗震设计短柱问题的处理
高层建筑抗震设计短柱问题的处理在层高一定的情况下，为提高延性而降低轴压比则会导致柱截面增大，且轴压比越小截面越大；而截面增大导致剪跨比减小，又降低了构件的延性。
因此，在高层特别是超高层建筑结构设计中，为满足规程[1]对轴压比限值的要求，柱子的截面往往较大，在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。
另外，诸如图书馆的书库、层高较低的储藏室、高层建筑的地下车库等由于使用荷载大、层高较低，在设计中也不可避免地会出现短柱。
众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌，无法满足“中震可修，大震不倒”的设计准则。
为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中发生，首先要正确判定短柱，然后对短柱采取一些构造措施或处理，提高短柱的延性和抗震性能。
一、短柱的正确判定规程[1]和规范[2]都规定，柱净高H与截面高度h之比H∶h≤4为短柱，工程界许多工程技术人员也都据此来判定短柱，这是一个值得注意的问题。
因为确定是否短柱的参数是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ=M∶Vh≤2的柱才是短柱，而柱净高与截面高度之比H∶h ≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2，亦即不一定是短柱。
按H∶h≤4来判定的主要依据是：①λ=M∶Vh≤2；②考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点，取M=0.5VH，则λ=M∶Vh=0.5VH∶Vh=0.5H∶h≤2，由此即得H∶h≤4.但是，对于高层建筑，梁、柱线刚度较小，特别是底部几层，由于受柱底嵌固的影响且梁对柱的约束弯矩较小，反弯点的高度会比柱高的一半高得多，甚至不出现反弯点，此时不宜按H∶h≤4来判定短柱，而应按短柱的力学定义——剪跨比λ=M∶Vh≤2来判定才是正确的。
事实上，在柱高Hn或连续梁剪跨a的范围内，最大剪跨比出现在弯矩较大区段。
钢筋砼构件的抗剪承载力是随剪跨比λ增大而降低的。
所以，同样条件下，弯矩较大区段的截面抗剪承载力要比弯矩较小区段的小，在荷载作用下，如果发生剪切破坏，就只能是在弯矩较大区段上。
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治引言：钢筋混凝土结构是目前建筑中常见的结构形式之一，其在使用过程中可能会出现一些问题，其中之一就是短柱的产生。
短柱指的是柱子高度与其宽度之比小于某一临界值，造成柱子在承受拉压力时的强度明显下降。
本文将分析短柱产生的主要成因，并提出相应的防治措施。
一、成因分析1.结构设计不合理：设计中柱子的断面积过小或者高度过大，使得柱子跨越多层楼的话，自重和承载的压力会使得柱中部承受巨大压力，导致柱子失稳，出现短柱现象。
2.质量问题：钢筋混凝土结构中，如果混凝土质量不过关或者钢筋安装不规范，容易产生空鼓、缺损等问题。
这就会影响整个柱子的受力性能，使得柱子变为短柱。
3.施工问题：在施工过程中，如果柱子的浇筑不均匀，使得底部的混凝土浇筑不足或者颗粒分布不均匀，就会导致柱子产生短柱现象。
4.荷载问题：建筑在使用过程中，如果超过了设计荷载，就会给柱子带来过大的承载压力，导致柱子短柱。
5.地基问题：如果地基的承载能力不足，地基沉降较大，就会引起柱子的较大变形，使得柱子变为短柱。
二、防治措施1. 按照合理的设计原则进行结构设计，避免柱子断面积过小或者高度过大的情况。
2. 加强质量管理，确保混凝土质量和钢筋安装的规范性。
3. 注意施工质量控制，确保柱子的浇筑均匀，避免浇筑不足或者颗粒分布不均匀的情况。
4. 加强荷载的控制，避免超过设计荷载，对于有超载情况的建筑物要进行加固处理。
5. 加强地基工程，确保地基的承载能力充足，避免地基沉降过大。
短柱的成因主要包括结构设计不合理、质量问题、施工问题、荷载问题和地基问题等。
为了防止短柱的产生，需要在设计、施工和使用过程中严格控制，并采取相应的防治措施。
只有从源头上解决这些问题，才能确保钢筋混凝土结构的安全可靠性。
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治钢筋混凝土结构中的短柱是指柱的高度与其受压区域的长度比值较小的柱子，通常在建筑物中起着支撑和传力的作用。
短柱在钢筋混凝土结构中却是一个隐患，因为它容易发生很多问题，如受力不均匀、裂缝的产生等，这些问题会影响建筑物的安全性和使用寿命。
了解短柱的成因及防治措施对于保障建筑物的安全至关重要。
短柱的成因主要包括以下几个方面：1. 结构设计不合理：在实际的结构设计中，由于诸多因素的限制，短柱往往是无法避免的。
例如在建筑物的底部和顶部，柱子由于受到限制而无法达到设计理想高度，从而形成短柱。
2. 荷载作用：受到楼层荷载、风荷载等外力作用，也会导致柱子发生变形，从而形成短柱。
3. 工程施工：在施工过程中，如果柱子的混凝土浇筑不均匀或者钢筋安装不符合要求，也会导致柱子产生裂缝，进而形成短柱。
短柱的形成会给建筑物的安全性带来隐患，因此需要采取一些防治措施：1. 结构设计方面：在钢筋混凝土结构设计中，应尽量避免使用过短的柱子，如果避免不了，应采取加固措施，如增加钢筋的数量、增加柱截面尺寸等，以提高柱子的承载能力，减少短柱的危害。
2. 施工过程中：在混凝土浇筑和钢筋安装时，应严格按照设计要求进行操作，保证混凝土的浇筑均匀，钢筋的数量和位置符合要求，以减少短柱的产生。
3. 材料品质：在使用混凝土和钢筋时，应选择质量好的材料，严格按照标准进行选材和验收，以确保材料的质量符合要求，减少短柱的形成。
4. 定期检测：对已经建成的建筑物，应定期进行结构安全检测，及时发现短柱的存在，并采取相应的补强和加固措施，以保障建筑物的安全。
钢筋混凝土结构中短柱的成因及防治措施是一个非常重要的问题，只有针对其成因进行有效的防治措施，才能保证建筑物的安全性和使用寿命，而且对于提高建筑物的抗震性能也有着非常重要的意义。
在建筑结构设计、施工和使用过程中，都需对短柱问题引起足够的重视，做好预防和防治工作。
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图 1 一般错层结构
图 2 短柱错层结构
对于图 1 所示的情况 ,当结构体系为多层框架时 ,只要 按照有关的规定进行计算和构造设计 ,是可以满足规范要求 的 。然而 ,如果当结构的错层两侧存在着诸如剪力墙等刚度 较大的竖向构件时 (如图 3) ,水平力就不一定是唯一的设计 控制因素了 ,往往温度作用起着控制性的影响 。而对于图 2 所示的情况 ,无论其是否存在剪力墙构件 ,水平力作用和温 度作用对错层短柱的影响都必须是加以考虑的 。本文将以 工程实例来说明短柱错层结构的形式及其应对方法 。
2 应用实例 2. 1 实例 1
某单层和二层联体结构 ,左侧为单层枪械库 ,为纯钢筋 混凝土墙结构 ,右侧首层为仓库 ,二层为训练房 ,亦有部分混 凝土墙结构 。二者有 1 m 高差 ,之间以连梁相连 。如图 4 所 示 。施工在冬季 12 月份完成 ,第二年 5 月在节点 1 处的短 柱上出现明显斜向裂缝 ,裂缝宽度达 2 mm ,裂缝分布形态如 图 4 所示 。考虑到两侧的混凝土墙体具有极大的抗侧刚度 , 该裂缝不可能是由水平外力所引起 。由于施工时气温与出 现裂缝时温差高达 30 余摄氏度 ,可以认为该短柱上的裂缝 是由相邻左侧的连梁受热膨胀所引起 。数值计算表明 ,该短 柱的裂缝处的剪力设计值为抗剪承载力的 516 倍 ,而其它构 件的内力均远低于设计承载力 ,故而裂缝仅有可能出现在该 薄弱环节之上 。
建 筑 技 术 开 发
Building Techniq钟志和1 孙文波2 韦桂湘2
(1. 东莞市虎门建筑设计室 ,东莞 523930 ; 2. 华南理工大学建筑设计研究院 ,广州 510641)
[ 摘 要 ] 本文通过工程实例介绍了错层结构中较易被忽视的短柱破坏模式 ,并相应地提出了不同情况下的加固或放 松的处理应对措施 。
图 3 短柱错层结构 (含剪力墙)
图 4 实例一
18
图 5 实例二
图 6 节点 2 详图
3 结语 错层结构中的短柱模式往往容易被忽视 ,尤其是错层程
度较小时 。而实际上 ,当错层形成了短柱结构形式时 ,柱的 脆性剪切破坏是非常危险的 。从设计的角度来讲应尽量避 免这种情况的出现 。短柱破坏的原因也有可能不仅与短柱 本身有关 ,而且与结构整体刚度有关 ;不仅与水平荷载有关 , 而且与温度作用相关 。设计时应根据不同的情况采用不同 的应对措施加以处理 。
[ 关键词 ] 错层 ;短柱破坏 ;应对方法 [ 中图分类号 ] TU37513 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 10012523X(2004) 0120018202
1 概述 错层结构在工程中有着广泛的应用 。一般而言 ,错层结
构很可能在错层处产生短柱形态 ,因而对于钢筋混凝土柱来 说 ,其抗侧力性能会因短柱的脆性剪切破坏而大为降低以致 于破坏 ,不利于结构的抗震 。除了通常意义上的错层结构 (如图 1 所示) 外 ,局部楼面的标高变化亦会引起同样的结 果 ,如图 2 所示 ,可称之为短柱错层结构 ,且事实上在目前相 当多的大底盘多塔楼商住建筑中 ,为了将中庭处理成花园 , 这种结构形式是非常多见的 。
对于此类裂缝的处理原则 ,不仅仅要将其补强 ,尚须将 引起裂缝的隐患消除 。所以 ,除了对短柱裂缝处高压灌浆并 加贴钢板之外 ,同时将连梁从跨中截断 ,形成两段互相独立 的悬臂梁 ,以消除温度应力的影响 。处理后经过两年的使 用 ,结构功能完全正常 ,并且未发现新的裂缝 。 2. 2 实例二
某商住楼为框架结构共 8 层 ,裙楼 3 层 ,塔楼分两栋 ,各 为 5 层 ,如图 5 所示 。塔楼之间的裙楼下沉 115 m ,形成一露 天花园 ,以覆土植树 。采用考虑楼板刚度效应的 TBSAP 计算 表明 ,该段短柱将无法满足抗震的承载力要求 。为了保证该 节点的抗震性能 ,结合建筑专业的要求 ,对该段短柱进行了 强化 ,如图 6 所示 ,形成了一个刚性节点区域 ,从而避免了短 柱的脆性剪切破坏 。