建筑物抗震性能的优劣，直接决定着地震发生后人们的生命安全安全。鉴于此，抗震设计在建筑设计中的重要性日益突出。近年来，高层建筑的数量不断增多，相比较于普通建筑，高层建筑抗震设计的难度更大。短柱是高层建筑抗震设计中的一个难点问题，短柱的剪跨比较小、截面较大，遭遇地震的时候，容易发生脆性破坏。因此，高层建筑抗震设计中，应做好对短柱问题的处理。
1.高层建筑中的短柱问题及短柱判定方法
高层建筑中，层高一定的前提下，采取减小轴压比的方法来提升构件延性的时候，会使柱截面增加，通常情况下，轴压比越小，那么柱截面越大，这就会使剪跨比减小，使得构件延性降低。针对这样的问题，高层建筑结构设计中，为满足《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2010）》（以下简称《高规》）中关于轴压比限值方面的要求，柱截面通常较大，结构底部往往会出现短柱。此外，层高较低、使用荷载较大的地下车库、储藏室等，也会出现短柱。短柱延性比较差，受到地震作用影响的时候，容易出现剪切破坏，影响建筑物的安全性。因此，高层建筑抗震设计中，应正确认识短柱，并对其进行相应的处理，从而实现短柱延性的提高，增强短柱的抗震性能。
根据《高规》及《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》中的规定，柱净高H、截面高度h之比H/h≤4为短柱，诸多技术人员是根据这一规定来判定短柱。从力学角度看，剪跨比λ是确定短柱的主要指标，λ=M/V h≤2的柱为短柱。这就出现了一个问题，H/h≤4的柱，不一定λ≤2。按照H/h≤4来判定短柱，主要依据是：第一，λ=M/V h≤2；第二，框架柱反弯点通常情况下靠近柱的中点，考虑到这一条件，取M为0.5VH，那么λ=M/V h=0.5VH/V h=0.5H/h≤2，则H/h≤4。但在高层建筑中，梁、柱线刚度较小，尤其是底部几层柱底嵌固，因此梁对柱的约束弯矩相对较小，反弯点的高度也远远大于柱高的50%，甚至无反弯点。因此，不可按照H/h≤4来对短柱进行判定，而是应该按照λ=M/V h≤２这一力学定义来对短柱进行判定。
当框架柱的反弯点部位不位于柱中点的时候，柱上端截面的弯矩值Mt、下端截面的弯矩值Mb不同，则柱上端截面的剪跨比λt=Mt/V h、下端截面的剪跨比λb=Mb/V h也不同。在判定该框架柱是否为短柱的时候，可取其上、下端截面中剪跨比的较大值。而高层建筑的底部几层，框架住的反弯点通常比较偏上，即Mt＜Mb。此时，可按照Hn/h≤2/yn来判定框架柱是否为短柱。Hn为n层柱的净高；yn为n层柱的反弯点高度比，按照几何关系，可得到yn=1/（1+ψ），ψ=Mt/Mb。由于Mt＜Mb，因此0≤ψ≤1。该式具有一般性。框架柱的反弯点位于柱中点的时候，ψ=1，yn=1/（1+1）=0.5，则Hn/h≤4；框架柱的反弯点位于柱上端截面的时候，ψ=0，yn=1/（1+0）=1，则Hn/h≤2。框架柱无反弯点的时候，可按照λ=M/V h≤2来对短柱进行判定。
2.高层建筑中短柱抗震性能的优化对策
采取上述方法对柱进行判定，如果不是短柱，则抗震设计中可以按照一般抗震要求进行处理；如果是短柱，则抗震设计中应采取有效的处理措施，来减小短柱的截面、提升短柱的延性与承载力，从而增强短柱的抗震性能。针对短柱问题，可采取以下几种措施进行处理：
2.1分体柱
在受到地震作用的影响之后，短柱的抗剪能力要低于其抗弯能力。地震作用力处于短柱的抗剪能力、抗弯能力之间的时候，短柱的抗弯性尚未得以体现便已被剪力破坏。面对这样的情况，可以采取人为干预的措施，来使短柱的抗弯强度降低，从而使短柱的抗弯能力稍低于或者是等于抗剪能力，这样的情况下，在遭遇处于短柱抗剪能力、抗弯能力之间的地震作用力的时候，短柱的抗弯性能便可以充分发挥，从而使短柱呈延性破坏。为了降低短柱的抗弯强度，可人为地沿竖向在柱中进行设缝，从而将短柱变成分体柱，其由2~4个柱肢组合而成，并分开对这2~4个柱肢进行配筋。为增强分体柱的初期刚度以及后期耗能能力，可以在这2~4个柱肢间设置连接键，比较常见的连接键包括素混凝土连接键、预应力摩擦阻尼器、预制分隔板、通缝等。采用分体住，实现短柱的抗弯能力的降低、抗剪能力的提升，便能增强短柱的抗震性能。
2.2复合螺旋箍筋
高层建筑抗震设计中，应确保框架柱的抗剪能力符合“强剪弱弯”、剪压比限值的要求，同时框架柱柱端的抗弯能力也要符合“强柱弱梁”的要求。只要确保短柱与“强剪弱弯”“强柱弱梁”相符，其便不会出现剪切破坏。鉴于此，高层建筑抗震设计中，针对短柱问题，可采取采用复合螺旋箍筋的方法，来提升短柱的抗剪能力，增强对混凝土的约束效果，进而实现短柱抗震性能的提升。
2.3钢骨混凝土柱
高层建筑中，为实现短柱抗震性能的提高，可选择钢骨混凝土柱。钢骨混凝土柱顾名思义便是由钢骨、混凝土组合而成的柱，钢骨的截面多为十字形、口字形、工字形，可以是直接扎制而成，也可以是用钢板焊接拼制而成，然后再外包混凝土，便形成了钢骨混凝土柱。钢骨混凝土柱是在钢骨上外包混凝土，相比较于单一的钢结构，这种方式可以有效避免钢构件局部发生屈曲现象，柱的整体刚度相对较高，提升了钢构件出平面扭转屈曲性能，充分发挥了钢材的强度。同时，钢骨混凝土柱可以有效减少对钢材的使用，仅为钢结构的1/2，因此可有效降低成本。外包混凝土还可以提高钢结构的耐火性能、耐久性能。相比较于钢筋混凝土柱，钢骨混凝土柱配置了钢骨，因此大大提高了柱的承载力，减小了柱的截面。同时，钢骨翼缘、箍筋可以有效约束混凝土，提高了混凝土的延性，再加上钢骨本身的塑性，使得短柱的延性得到了明显提升，耗能能力得到了改善。钢骨混凝土柱集合了钢材、混凝土的特点，又有自重轻、截面尺寸小、延性好、经济合理等诸多优势，在高层建筑的下部设置钢骨混凝土柱，可以有效缩小柱的截面，提高柱的抗震性能。
结语：
综上，高层建筑抗震设计中，应根据实际情况，采用科学的方法对短柱进行准确判定，并灵活采用分体柱、复合螺旋箍筋、钢骨混凝土柱等来对短柱进行处理，从而提高短柱的抗震性能。
参考文献：
[1]陈艺松.建筑结构设计中抗震结构设计问题及策略[J].河南建材,2020(02):142-143.
[2]邢海滔.浅谈建筑抗震设计原则和措施[J].科学技术创新,2020(24):157-158.
[3]董吉舒,王乾,袁丽梅.高层建筑抗震设计中短柱问题的处理措施[J].住宅与房地产,2020(06):77.
[4]陈素曼.简议加强建筑结构工程抗震设计的作用及其措施[J].建材与装饰,2017(29):106-107.
[5]冯东.高层建筑抗震设计中的常见问题及对策探讨[J].四川建材,2015,41(03):40-41.
