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本篇是《深圳高规》的非官方讨论[二]。已有34天未更,今天更新一波,各位久违了,新年吉祥。
《深圳高规》是深圳力鹏LPS的魏琏教授主编,同时也凝聚了深圳专家们的集体智慧,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,今天继续探讨深圳高规的一些创新问题: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》对《国家高规》非强条部分,做了不少更新,非深圳地区的设计人员也是可以参考借鉴。欢迎各种形式的交流和探讨。
1 剪力墙轴压比放松及边缘构件轴压比控制
《深圳高规》对国家高规的剪力墙轴压比进行了一些放松,7度区,一级放松到0.6,国家是0.5,二级三级是放松到0.65,国家是0.6。但《深圳高规》规定了边缘约束构件的轴压比,即底部加强区需要额外再验算边缘约束构件轴压比,且不应小于相应抗震等级的框架柱轴压比限值,即一级墙的约束边缘构件轴压比为一级柱的轴压比限值0.75。
魏琏教授在文献2《剪力墙轴压比计算方法研究》中介绍了为何要放松以及分段来计算的原因。放松的原因是国家高规“7 度的剪力墙轴压比限值为0. 50,按荷载和材料标准值计算时其限值为0. 30,大震作用下轴压比仍然有0. 70的空间,仅考虑重力荷载代表值作用下剪力墙轴压比限值,其剩余部分轴压比无疑是留给地震作用的,但同一烈度大震与小震作用的大小达数倍,因此,采用小震还是大震作用下轴压比进行设计控制是一个需要进一步研究解决的问题。”
分段按边缘构件验算的原因,是因为国家高规规定的全截面轴压比“不能反映水平地震作用下,与地震作用同方向剪力墙墙肢轴向应力两端大且反号、中段小、中和轴处为零的特点,因此用全截面面积来定义墙肢轴压比的方法不适用于地震作用下剪力墙墙肢不同部位轴向应力差异反号的实际状况。”
2 约束边缘构件轴压比计算操作
如何计算呢?首先是按边缘构件和非边缘构件分段,然后计算边缘构件的轴压比按下式考虑地震和重力作用共同作用下的轴力,采用的是材料标准值。
式中,为边缘构件轴压比,为边缘构件重力作用下轴压力,为混凝土抗压强度标准值,为边缘构件截面积。边缘构件划分与高规相似。一端与垂直向墙相连且垂直向墙面外搭梁时分段方法见下图。
图 | 一端与垂直向墙相连且垂直向墙面外搭梁时分段方法
然后通过地震作用下轴力与重力作用下轴力的比例来反应不同烈度下的轴压比情况。
将(2)代入1,可以得到下式:
再结合重力作用下的轴压比公式:
计算得到边缘构件轴压比与重力作用下轴压比的关系:
3 某设计软件对深圳高规的支持
某设计软件已将深圳高规嵌入了程序,在其技术支持下,我进行了初步试用,首先要在计算****参数输入——构件设计信息——勾选”按边缘构件轮廓计算配筋“,这样在YJK即可看到相关约束边缘构件也有了轴压比结果。
计算完后的结果见下图。惊奇的发现这个对于复杂的约束边缘构件还不适用,目前还存在一些缺陷。有结果的是否准确,我暂时还没验算,后续打算用ETABS复核下。ETABS可以通过剖分,然后编号并提取结果。
通过对比发现,按国家高规设计的剪力墙结构,通过深圳高规可以进一步优化设计,但边缘构件的轴压比按文献2需要验算小震和大震轴压比来满足设计要求。因为魏琏教授在文献2中写了"通过λi反映了不同地震烈度的影响,远优于以往不反映地震烈度取同一限值的做法,但对小震作用下的限值进行规定对抗震设计没有实际意义,因为它不能反映相应大震作用下的剪力墙分段轴压比,而这却是满足大震抗震设计必须加以关注和控制的参数。"
因为《深圳高规》并没有写入大震应控制约束边缘构件轴压比,因此关于大震部分的轴压比内容可以参考文献2,本文不再赘述。在此再次对魏琏教授的创新研究表示感谢!也欢迎把这个做法传递出去。
【参考文献1】深圳市《高层建筑混凝土结构技术规程》SJG98-2021
【参考文献2】魏琏等《剪力墙轴压比计算方法研究》建筑结构,2019.4
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