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【摘要】在高层建筑结构设计中大多采用轴压比来提高柱的延性，然而轴压比的限值是一项重要的影响因素，在很多建筑中常常会出现轴压比超限的情况，为此我国也在轴压比的限值上做出了相应的规范，从而更好的保证在建筑的应用。本文对轴压比限值的影响因素进行了分析，同时总结了超限柱的加固方法。
【关键词】结构柱；轴压比；措施
引言
高层建筑的发展已经成了一种必然趋势，并且随着城市人口的不断增加，超高层的建筑也越来越多，在高层建筑中，钢筋混凝土框架和剪力墙结构中框架柱的轴压比限制问题一直是影响建筑质量的重要因素。我国在建筑轴压比的限制上有着相应的规范标准，在建筑设计的过程中需要根据规范的标准来进行设计，而有些建筑的框架柱的轴压比限定值通常都是固定的，影响了建筑面积的使用，同时对于结构抗震也有着非常不利的效果。另外，短柱的破坏形式通常为脆性破坏，这种破坏形式是影响钢筋混凝土框架结构产生坍塌的直接因素。因此，在进行设计的过程中，要注意控制好轴压比限制的范围，从而减少因短柱形成而造成的钢筋混凝土抗震性能差的现象发生，对于提高建筑的整体质量也有着直接的关系。
1、轴压比实质
轴压比的规定限制通常设定为不具体的参数，以建筑抗震的效果为轴压力的设定这。在这里需要注意的是，轴压比是建筑抗震性能的重要参数，因此在设定时需要保证规范的标准。通过实践标明，轴压比值越大，建筑中柱的延展性就会越低，尤其是对于短柱的影响要更大一些。柱截面的对称配筋是一种平衡力的模式，我们在这种条件下可以通过截面内里平衡条件可以得出轴压比对柱截面的混凝土受压力的大小，轴压比是受压过程中大偏心与小偏心之间的界定值。同时，钢筋混凝土结构中框架柱有着三种不同的破坏形式，剪切、粘结和弯曲等，剪切、粘结的破坏形式属于脆性破坏类型，脆性破坏的特点就是没有延展性，在进行抗震设计时，是必须要进行避免的。而另一种弯曲的破坏形式属于延性破坏类型，这种破坏类型相对脆性破坏抗震性要好一些，但是对于规范中的轴压比限制，就要使柱尽量保持在处于延性较高的类型中，在进行建筑轴压比设计时，尽可能的选择延性较高的轴压比，这样也能提高框架柱的延性从而提高整体的抗震效果。通过实验可以看出，轴压比较低时，框架柱的承受变形能力就会相对提高，而轴压比值较高时，这种能力也会相应的有所下降，但是我们在设定限定值过程中需要以建筑的稳定性为基础，因此承载能力是最关键的因素，这就要求轴压比限制要保证在不同的环境下都能够表现出良好的稳定性，从而使建筑的结构更加稳定，起到有效的抗震效果。
2、轴压比的规范内容
我国在很多规范条例中都明确的指出了轴压比需要保证的限制，通常高层建筑中混凝土结构的轴压比要相对较小，而规范的内容虽然也有着重要的作用，但是在实际情况中还需要参考截面形状的影响，不同的截面形状采用的轴压比限制也要有所不同，只有考虑到承载力的形式才能够更好的设计出有效的轴压比，因此，对于规范的标准我们也要灵活利用，而不是盲目的“拿来主义”。
3、轴压比限值的影响因素
3.1剪跨比
大量的试验与研究表明，框架柱的剪跨比λ越大，延性越好，剪跨比λ能够反映截面上弯曲应力与剪切应力的比例关系，当λ>2时，框架柱在横向水平剪力作用下，一般都发生延性好的弯曲破坏；当λ≤2时，框架柱就形成了短柱，这样柱易发生剪切破坏。因此，在对轴压比进行限制时应考虑剪跨比对柱延性的影响，避免因框架柱形成短柱而发生脆性破坏。
3.2柱截面形式的影响
由于地震作用是多方向的，因此框架柱截面的形状，尤其对称性质，对框架柱的延性影响很大。根据研究知道，延性由大到小的排序是：圆形截面柱、方形截面柱、矩形截面柱、异形截面柱。表明：截面形状将直接影响柱截面界限破坏时钢筋和混凝土内应变、应力的分布。另外，截面形状还将严重影响混凝土受压边缘的极限压应变试验标准值，从而影响到轴压比限值的标准值。
3.3箍筋的形式与含量
箍筋能改善混凝土的受力性能。特别是能提高混凝土受压边缘的最大压应变，约束混凝土的受力变形性能，试验表明，配置箍筋是提高柱子延性的有效措施。其根本原因在于箍筋约束了混凝土的横向变形，从而提高混凝土的极限变形能力。一般来说，箍筋用量越多，间距越密，对混凝土的约束作用越大。箍筋的形式主要有普通钢箍、螺旋钢箍和复合式钢箍。从受力效果看，复合封闭式箍筋较好。
3.4混凝土强度等级
目前我国规范允许采用的混凝土强度等级已经达到C80。随着混凝土强度等级的提高，框架柱可以在不加大截面的情况下减小柱的轴压比值，但是随着混凝土强度等级的提高，混凝土的极限压应变变小，变形能力变差，柱子的破坏也呈脆性破坏。因此，应该对高强混凝土的轴压比限值有更严格的控制。
4、减小柱轴压比的方法
4.1提高柱的截面尺寸
这是一种比较普遍的方法。但是该方法会加大建筑的重量，增加结构自重，同时占用较多的建筑面积，最突出的问题足造成短柱。
4.2提高混凝土的强度等级
高强混凝土指C50-C80级混凝土。目前多采用C60，若用到更高时，应考虑施工条件的可行性。采用此种形式的柱，一般施工较方便，有较好的经济指标，但在延性和降低柱子截面尺寸方面不太令人满意，特别是随着混凝土标号的提高，其柱子的延性越来越差。
5、已有建筑柱轴压比超限时的加固方法
5.1增大柱截面
由于柱子的承载力满足要求，只是柱轴压比不满足要求，因此，加大截面时，易采用比原混凝土柱高1--2等级的细石混凝土，箍筋直径大于6mm，间距应小于100mm，做成封闭箍。如果加大厚度小于等50mm，纵筋直径采用12mm，间距小于100mm；如果加大厚度大于50mm，纵筋直径应按计算确定。尽量布置直径小、间距密的纵筋，这样，可以限制裂缝的出现及约束混凝土。
5.2钢板套箍法
如果使用要求，不允许增大柱的截面，可采用钢板套箍法。混凝土柱用箍板加固后，能对其所围的核心混凝土起到约束作用，使之处于三向受压，可以提高混凝土的单向抗压强度和极限压应变。
6、结语
综上所述，轴压比的设计不仅需要考虑到不同结构对于限制的影响，还要做好超限时的加固工作，这也是必不可少的重要步骤，而随着我国高层建筑的不断增多，轴压比的设计也将会成为一项重要的工作，对于我国未来高层建筑的发展也将有着重要的影响。
参考文献
[1]傅鹏斌，聂堃.高层建筑框架柱轴压比限值研究[J].山西建筑，2007，33（9）：97-98.
[2]关宏洁，田晶，王瑜等.高层建筑结构柱轴压比限值的讨论[J].陕西教育（高教），2009，（8）：120.
[3]陳道政，韩立业，李爱群等.高层建筑结构柱轴压比限值控制研讨[J].建筑科学，2001，17（4）：32-34.
【关键词】结构柱；轴压比；措施
引言
高层建筑的发展已经成了一种必然趋势，并且随着城市人口的不断增加，超高层的建筑也越来越多，在高层建筑中，钢筋混凝土框架和剪力墙结构中框架柱的轴压比限制问题一直是影响建筑质量的重要因素。我国在建筑轴压比的限制上有着相应的规范标准，在建筑设计的过程中需要根据规范的标准来进行设计，而有些建筑的框架柱的轴压比限定值通常都是固定的，影响了建筑面积的使用，同时对于结构抗震也有着非常不利的效果。另外，短柱的破坏形式通常为脆性破坏，这种破坏形式是影响钢筋混凝土框架结构产生坍塌的直接因素。因此，在进行设计的过程中，要注意控制好轴压比限制的范围，从而减少因短柱形成而造成的钢筋混凝土抗震性能差的现象发生，对于提高建筑的整体质量也有着直接的关系。
1、轴压比实质
轴压比的规定限制通常设定为不具体的参数，以建筑抗震的效果为轴压力的设定这。在这里需要注意的是，轴压比是建筑抗震性能的重要参数，因此在设定时需要保证规范的标准。通过实践标明，轴压比值越大，建筑中柱的延展性就会越低，尤其是对于短柱的影响要更大一些。柱截面的对称配筋是一种平衡力的模式，我们在这种条件下可以通过截面内里平衡条件可以得出轴压比对柱截面的混凝土受压力的大小，轴压比是受压过程中大偏心与小偏心之间的界定值。同时，钢筋混凝土结构中框架柱有着三种不同的破坏形式，剪切、粘结和弯曲等，剪切、粘结的破坏形式属于脆性破坏类型，脆性破坏的特点就是没有延展性，在进行抗震设计时，是必须要进行避免的。而另一种弯曲的破坏形式属于延性破坏类型，这种破坏类型相对脆性破坏抗震性要好一些，但是对于规范中的轴压比限制，就要使柱尽量保持在处于延性较高的类型中，在进行建筑轴压比设计时，尽可能的选择延性较高的轴压比，这样也能提高框架柱的延性从而提高整体的抗震效果。通过实验可以看出，轴压比较低时，框架柱的承受变形能力就会相对提高，而轴压比值较高时，这种能力也会相应的有所下降，但是我们在设定限定值过程中需要以建筑的稳定性为基础，因此承载能力是最关键的因素，这就要求轴压比限制要保证在不同的环境下都能够表现出良好的稳定性，从而使建筑的结构更加稳定，起到有效的抗震效果。
2、轴压比的规范内容
我国在很多规范条例中都明确的指出了轴压比需要保证的限制，通常高层建筑中混凝土结构的轴压比要相对较小，而规范的内容虽然也有着重要的作用，但是在实际情况中还需要参考截面形状的影响，不同的截面形状采用的轴压比限制也要有所不同，只有考虑到承载力的形式才能够更好的设计出有效的轴压比，因此，对于规范的标准我们也要灵活利用，而不是盲目的“拿来主义”。
3、轴压比限值的影响因素
3.1剪跨比
大量的试验与研究表明，框架柱的剪跨比λ越大，延性越好，剪跨比λ能够反映截面上弯曲应力与剪切应力的比例关系，当λ>2时，框架柱在横向水平剪力作用下，一般都发生延性好的弯曲破坏；当λ≤2时，框架柱就形成了短柱，这样柱易发生剪切破坏。因此，在对轴压比进行限制时应考虑剪跨比对柱延性的影响，避免因框架柱形成短柱而发生脆性破坏。
3.2柱截面形式的影响
由于地震作用是多方向的，因此框架柱截面的形状，尤其对称性质，对框架柱的延性影响很大。根据研究知道，延性由大到小的排序是：圆形截面柱、方形截面柱、矩形截面柱、异形截面柱。表明：截面形状将直接影响柱截面界限破坏时钢筋和混凝土内应变、应力的分布。另外，截面形状还将严重影响混凝土受压边缘的极限压应变试验标准值，从而影响到轴压比限值的标准值。
3.3箍筋的形式与含量
箍筋能改善混凝土的受力性能。特别是能提高混凝土受压边缘的最大压应变，约束混凝土的受力变形性能，试验表明，配置箍筋是提高柱子延性的有效措施。其根本原因在于箍筋约束了混凝土的横向变形，从而提高混凝土的极限变形能力。一般来说，箍筋用量越多，间距越密，对混凝土的约束作用越大。箍筋的形式主要有普通钢箍、螺旋钢箍和复合式钢箍。从受力效果看，复合封闭式箍筋较好。
3.4混凝土强度等级
目前我国规范允许采用的混凝土强度等级已经达到C80。随着混凝土强度等级的提高，框架柱可以在不加大截面的情况下减小柱的轴压比值，但是随着混凝土强度等级的提高，混凝土的极限压应变变小，变形能力变差，柱子的破坏也呈脆性破坏。因此，应该对高强混凝土的轴压比限值有更严格的控制。
4、减小柱轴压比的方法
4.1提高柱的截面尺寸
这是一种比较普遍的方法。但是该方法会加大建筑的重量，增加结构自重，同时占用较多的建筑面积，最突出的问题足造成短柱。
4.2提高混凝土的强度等级
高强混凝土指C50-C80级混凝土。目前多采用C60，若用到更高时，应考虑施工条件的可行性。采用此种形式的柱，一般施工较方便，有较好的经济指标，但在延性和降低柱子截面尺寸方面不太令人满意，特别是随着混凝土标号的提高，其柱子的延性越来越差。
5、已有建筑柱轴压比超限时的加固方法
5.1增大柱截面
由于柱子的承载力满足要求，只是柱轴压比不满足要求，因此，加大截面时，易采用比原混凝土柱高1--2等级的细石混凝土，箍筋直径大于6mm，间距应小于100mm，做成封闭箍。如果加大厚度小于等50mm，纵筋直径采用12mm，间距小于100mm；如果加大厚度大于50mm，纵筋直径应按计算确定。尽量布置直径小、间距密的纵筋，这样，可以限制裂缝的出现及约束混凝土。
5.2钢板套箍法
如果使用要求，不允许增大柱的截面，可采用钢板套箍法。混凝土柱用箍板加固后，能对其所围的核心混凝土起到约束作用，使之处于三向受压，可以提高混凝土的单向抗压强度和极限压应变。
6、结语
综上所述，轴压比的设计不仅需要考虑到不同结构对于限制的影响，还要做好超限时的加固工作，这也是必不可少的重要步骤，而随着我国高层建筑的不断增多，轴压比的设计也将会成为一项重要的工作，对于我国未来高层建筑的发展也将有着重要的影响。
参考文献
[1]傅鹏斌，聂堃.高层建筑框架柱轴压比限值研究[J].山西建筑，2007，33（9）：97-98.
[2]关宏洁，田晶，王瑜等.高层建筑结构柱轴压比限值的讨论[J].陕西教育（高教），2009，（8）：120.
[3]陳道政，韩立业，李爱群等.高层建筑结构柱轴压比限值控制研讨[J].建筑科学，2001，17（4）：32-34.