[分享][结构学堂]柱子轴压比超限怎么办?
为保证结构的延性,抗震规范中对于轴压比有明确的限值,如下表所示。
结构类型 | 抗震等级 | |||
一 | 二 | 三 | 四 | |
框架结构 | 0.65 | 0.75 | 0.85 | 0.90 |
框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒,筒中筒 | 0.75 | 0.85 | 0.90 | 0.95 |
部分框支抗震墙 | 0.6 | 0.70 | — |
如果抗震验算中,轴压比超过限值怎么办?可以考虑如下方法:
由轴压比的计算公式可以看出,加大截面高度和宽度,即截面面积,轴压比可以降低。对于多层框架结构,可以通过增加截面面积的方法来减小轴压比。但是,对于高层建筑结构,房屋高度大、层数多、柱距大,单柱轴向力很大,增大截面面积会增加自重和材料消耗,而且妨碍建筑功能。
由轴压比的计算公式知,增加混凝土的强度fc,轴压比可以降低。与采用C40的框架柱相比,采用C60~C80的高强混凝土,可以减小柱截面面积30%左右。当前,C60混凝土已经广泛采用,并取得了良好的经济效益。
型钢混凝土柱截面含钢面积5%~10%,可使柱截面面积减小30%~40%,由于型钢骨架对钢结构的制作、安装能力要求较高,因此,目前较多用在高层建筑的下层部位柱,转投层以下的支柱;也有少数工程全部采用型钢混凝土梁和柱。
钢管混凝土可使柱混凝土处于有效侧向约束下,形成三向应力状态,因而延性很大,承载力提高很多。钢管的壁厚一般为柱直径的1/100~1/70。钢管混凝土柱如采用高强混凝土浇筑,可以使柱截面减小至原截面面积的50%左右。但目前某些钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点构造较难满足8度设防的抗震,设计时应重视。
需要注意的是,对于型钢混凝土柱轴压比计算公式为N/(fc A+fa Aa).其中,N为考虑地震组合的柱轴向力设计值,A为扣除型钢后的混凝土截面面积,Aa为型钢的截面积,fc和fa分别为混凝土的轴心抗压强度设计值和型钢的抗压强度设计值。型钢混凝土柱轴压比限值应满足下面表格的要求。
型钢混凝土柱轴压比限值
抗震等级 | 一级 | 二级 | 三级 |
轴压比限制 | 0.70 | 0.80 | 0.90 |