何為“柱”？

在中國建筑中，有“橫梁直柱”的說法，柱是建筑物中垂直的主結(jié)構(gòu)件，承托在它上方物件的重量。鑒于柱的重要性，在地震中一旦受到侵害，其對整體結(jié)構(gòu)的影響將不堪設(shè)想。今天，就系統(tǒng)地談一談柱的抗震加固。

地震對房屋結(jié)構(gòu)的作用力

1.地基基礎(chǔ)影響的破壞。房屋建筑物所在的地基土質(zhì)、下臥巖層的結(jié)構(gòu)與深度、基礎(chǔ)的類型和深度以及地表地形特征，都對房屋建筑物的地震破壞有影響。當(dāng)加速度較小時(shí)或地質(zhì)堅(jiān)實(shí)時(shí)，地表層或下墊層可能會先達(dá)到屈服點(diǎn)，巖石、土層將產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致地基承載力下降甚至地基失效造成的破壞和強(qiáng)烈地震引起的振動導(dǎo)致基底土質(zhì)液化引起房屋建筑物的下沉、傾斜和滑坡造成的破壞，在歷次地震災(zāi)害中并不少見。

2.豎向地震力導(dǎo)致的破壞?？v波使房屋建筑物產(chǎn)生上下顛簸，若房屋建筑物的豎向穩(wěn)定性不是太好，而地震力較大時(shí)，會使底層柱子和墻體瞬間增加很大的動荷載，疊加上部的自重，當(dāng)超出底層柱子和墻體的承載能力，底層墻柱會垮掉從而導(dǎo)致破壞。

3.橫向地震力導(dǎo)致的破壞。橫波是房屋建筑物損壞水平搖擺，破壞力很大。它相當(dāng)于給房屋建筑物施加水平方向來回反復(fù)的作用力，大小和引起的變形超出底部墻體和柱子的極限時(shí)，就會使整幢房屋建筑物傾斜或傾倒從而導(dǎo)致破壞。

4.旋轉(zhuǎn)地震力導(dǎo)致的破壞。各種原因引起的旋轉(zhuǎn)地震力，導(dǎo)致房屋建筑物圍繞水平軸或豎向軸扭轉(zhuǎn)，這種扭轉(zhuǎn)力對房屋建筑物的影響很大，因?yàn)榉课萁ㄖ镆话憧古つ芰^差，很容易扭壞。

豎向地震力、橫向地震力和旋轉(zhuǎn)地震力在離震中較近的范圍內(nèi)，往往會交織作用，給房屋建筑物以毀滅性的破壞。

地震對柱呈現(xiàn)怎樣的破壞形式?

1.角柱破壞

當(dāng)房屋發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，角柱受剪最大。同時(shí)又因雙向受彎，所以震害比內(nèi)柱重。

2.短柱破壞

短柱剛度大，分配到的地震剪力也大，常發(fā)生剪切破壞。

3.柱端彎剪破壞

因柱端彎矩、剪力、軸力都較大。

4.柱身剪力破壞

由剪力、扭矩復(fù)合作用引起。

5. 梁柱節(jié)點(diǎn)破壞

因箍筋不足，在剪壓作用下節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞。

“強(qiáng)柱弱梁”概念

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求強(qiáng)柱弱梁，更強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)。意思就是，建筑物的柱子要比梁做的堅(jiān)固，梁柱節(jié)點(diǎn)要更堅(jiān)固。

這是為什么？

在強(qiáng)烈地震作用下，梁柱節(jié)點(diǎn)往往是多層框架破壞的主要部位。地震中節(jié)點(diǎn)的破壞多為柱端混凝土被壓碎、剝落，鋼筋壓屈外鼓，破壞首先發(fā)生在柱子上。這對整個(gè)框架很不利，因?yàn)槟硨幽骋恢税l(fā)生破壞，其他柱端也容易發(fā)生破壞，從而使建筑物倒塌。

反之，如果破壞發(fā)生在梁端，要待所有的梁或絕大部分的梁出現(xiàn)破壞時(shí)，整個(gè)建筑物才會倒塌。所以，在設(shè)計(jì)上有意加強(qiáng)柱子的抗震能力，在地震作用下形成“梁鉸型”破壞機(jī)制。

但在汶川地震中，框架柱的破壞明顯重于梁，柱端與節(jié)點(diǎn)的破壞較為突出，即所謂的“強(qiáng)梁弱柱”結(jié)構(gòu)很普遍。

哪一種加固方法適合柱抗震加固？

柱抗震加固方法很多種，碳纖維布是近年來被使用最多的加固新材料之一，其對鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構(gòu)件的加固十分有效。當(dāng)對柱粘貼碳纖維布抗震加固時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足以下幾點(diǎn)：

當(dāng)柱軸心受壓的正截面承載力不足時(shí)，可采用環(huán)向圍束法對齊進(jìn)行加固，即就是沿柱全長進(jìn)行無間隔地環(huán)向連續(xù)粘貼碳纖維布來對其進(jìn)行加固；

當(dāng)柱斜截面受剪承載力不足時(shí)，可將碳纖維布粘貼成環(huán)型箍，且纖維方向與柱的縱軸線垂直；當(dāng)加固大偏心受壓的鋼筋混凝土柱時(shí)，應(yīng)將碳纖維布粘貼于構(gòu)件受拉區(qū)邊緣混凝土表面，且纖維方向應(yīng)與柱的縱軸線方向一致。

當(dāng)對延性不足的柱進(jìn)行抗震加固時(shí)，可采用環(huán)向粘貼碳纖維布構(gòu)成的環(huán)向圍束作為附加箍筋。環(huán)向圍束的碳纖維布層數(shù)，對圓形截面不應(yīng)少于2層，對正方形和矩形截面柱不應(yīng)少于3層；環(huán)向圍束上下層之間的搭接寬度不應(yīng)小于50mm，環(huán)向截?cái)帱c(diǎn)的延伸長度不應(yīng)小于200mm，且各條帶搭接位置應(yīng)相互錯(cuò)開。

碳纖維布抗震加固柱子效果極佳，但應(yīng)選擇優(yōu)良的碳布碳膠材料，注意粘貼的方式方法，否則就達(dá)不到真正意義上的抗震加固。

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