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本篇是《深圳高规》的非官方讨论[四],主要探讨关于深圳高规的中大震抗剪性能与构件刚度折减的计算方法问题。《深圳高规》是深圳市力鹏工程结构技术有限公司 董事长魏琏教授主编,同时也凝聚了深圳超限专家们的集体智慧,是对深圳建筑设计行业作出的杰出贡献。
前面《深圳高规》非官方讨论一探讨了风荷载作用下位移角放松,凹凸不规则和单向少墙;《深圳高规》非官方讨论二介绍了剪力墙轴压比放松和约束边缘构件轴压比限值算法;《深圳高规》非官方讨论三介绍了剪力墙轴压比放松和约束边缘构件轴压比限值算法。今天来探讨下深圳高规的中震大震抗剪性能与构件刚度折减。《深圳高规》与《国家高规》一脉相承,并对《国家高规》非强条部分,做了不少更新,据说海南等非深圳地区已经在项目实践中开始借鉴《深圳高规》。欢迎各种形式的交流和探讨。
1 有关连梁、框架梁的抗剪性能的官方回复
以剪力墙结构为例:
(1)连梁的端部截面受剪与受弯应该是一致的。
连梁这个跟剪力墙对角线剪坏有些类似。对角线的剪坏与剪跨比有些关系,因此控制的应该是对角线的剪切承载力。但实际上按目 前的弹性算法,某些抗剪不屈服的情况很难控制,导致连梁需要设置钢板才能满足抗剪不屈服?200厚的连梁如何设置钢板?同时,钢板也提高了连梁的抗弯承载力,那么中震甚至大震连梁抗弯可能也就不会屈服了,与其耗能构件的目的不相匹配。
从实践角度讲,要控制剪跨比,让其全部受弯控制有些难度,而且剪跨比大的要控制抗剪不屈服加钢板更是违背耗能的初衷。因此建议重新审视连梁的抗剪性能目标。
(2)框架梁的抗剪与连梁相似,但可能要复杂一些。一般地,框架梁跨高比比较大,一般大于5,主要表现为受弯破坏。但耗能构件的破坏(无论弯剪),并不会较大地影响整体抗侧力的刚度。(剪力墙结构中也有框架梁,下表缺少框架梁的性能目标)。
【编制组回复】:框架梁,特别是连梁是混凝土结构中主要的耗能构件,其抗弯塑性变形能力是构件耗能能力的重要指标,但这种耗能能力的前提是不发生受剪脆性破坏,这也是我国抗震规范中很重要的一个思想,即“强剪弱弯”。在小震配筋设计时,根据抗规、高规的有关规定,连梁按其抗震等级对其弯矩设计值和剪力设计值分别乘以一定的放大系数,这里剪力的放大系数大于弯矩的放大系数,即是从抗弯抗剪能力上保证其“强剪弱弯”,当按照这一计算结果对梁进行抗弯抗剪配筋后,即可保证其在中大震作用下不会出现抗剪破坏。反之,当小震弹性方法计算设计时就很难满足其抗剪承载力要求的连梁,设计时应降低其抗弯能力,使与其抗弯能力对应的剪力值小于其抗剪承载能力,这样也能保证其满足“强剪弱弯”要求。
在大震下做不到“强剪弱弯”而出现抗剪脆性破坏是不允许的。
剪力墙结构中跨高比较大的梁可参照连梁的性能要求。
2 性能目标中有关剪力墙的抗剪不屈服,而规范6.6.2条又有受剪截面要求,而中震性能水准可选3和4,其又没有抗剪截面的性能要求
一般满足中震抗剪弹性或不屈服,那么抗剪截面也是满足的,这样中震还要控制抗剪截面的意义不大。
同时,大震性能选4和选5,都是抗剪不屈服,没有级差,可能不太合理。建议保留性能5的抗剪截面条件。
【编制组回复】:深圳高规未给出中大震下性能目标中抗剪截面的有关要求,而是以抗剪承载能力作为构件抗剪能力的控制指标。抗剪截面并不是构件实际的抗剪承载能力,而只是防止构件发生斜压剪切破坏的限制条件,其仅与构件截面有关,与构件的抗剪抗剪配筋无关。6.6.2条中有关抗剪截面条件的规定作为验算构件截面的规定尚保留。
3 大震等效弹性计算,折减了各类构件的刚度,而中震等效弹性计算时,却没有折减框架梁刚度。
同样是性能4,如果是D级,中震选4的话,而对于C级,大震选4,同样是4,却做法不一样。而如果大震D级,折减刚度,大震C级折减刚度,可能折减相同,这好像又没有突出级差。
说到这里,还需要提一下,性能目标表5.2.1~性能目标表5.2.6中没有中震为4,只有罕遇地震4,这个与表5.1.3不符,5.1.3中有设防地震为4的性能目标。因此建议,在表5.2.1~5.2.6不标明多遇地震,设防地震,罕遇地震,直接写水准多少即可,又或者补充一个设防水准为4的。
建议按性能来区分折减系数,无论中震等效弹性还是大震等效弹性,例如抗弯刚度折减:
构件类型 | 性能目标 | 性能目标 | 性能目标 |
---|---|---|---|
3 | 4 | 5 | |
框架梁 | 0.8 | 0.7 | 0.6 |
连梁 | 0.5 | 0.3 | 0.2 |
底部加强区剪力墙 | 0.9 | 0.7 | 0.6 |
非底部加强区剪力墙 | 1.0 | 0.9 | 0.8 |
当然这个等效中震或等效大震做完,建议采用大震弹性时程得到的楼层剪力不低于反应谱基底剪力的一条天然波进行复核,确保满足本规程提出的性能目标。
【编制组回复】:目前关于等效弹性大震下构件的刚度折减方法,其主要原则是“根据弹塑性分析的构件损伤状态进行调整,具体的折减系数仅是建议值。关于不同结构类型构件的性能目标,可以取消地震水准:小、中、大,而直接写性能水准1、2、3、4、5,这个建议很好,谢谢!。
PS:还有其他问题并未一一列出,但这几个与抗剪相关的问题确实是值得进一步思考,同时我也衷心感谢深圳高规编制组专家给予的答疑解惑。本文旨在引起有更多深圳或非深圳地区同行朋友关注《深圳高规》,一起讨论,一起促进行业进步。