纰漏剪力墙的影响

发布日期: 2019-10-07

第二十三届全国高层建建布局学术会论说文 2014 年 关于倾覆弯矩规范法取轴力法计较成果 分歧的阐发取会商 隋庆海 (中国建建东北设想研究院无限公司深圳分公司 深圳 518040) 摘要:按照《建建抗震设想规范》和《高层建建混凝土布局手艺规程》 ,正在框剪布局设想中,框架部门承担的地动力倾 覆弯矩占布局总地动倾覆力矩的比例是布局设想必需考虑的主要目标。然而,目前设想中有两种说法,一种是按规范 计较,一种是按柱底轴力计较。两种计较方式计较的成果分歧,有时还相差很大。本文笔者从分歧角度对其进行了推 导,当扣除轴力法成果中剪力墙的贡献后,轴力法取规范法计较成果分歧,能够认为规范法准确,软件的轴力法值得 商榷。 环节词:倾覆力矩 轴力法 1 规范及 STAWE 软件对倾覆弯矩的计较 按照《高规》[1]7.1.8、8.1.3、10.2.16 条, 《抗规》[2]6.1.3、6.1.9 条的相关,倾覆力矩的 计较是布局设想中极其主要的目标,且抗规 6.1.3 条的条则申明中明白,框架部门地动力倾覆弯矩的 计较公式为: 除此之外,SATWE 中还供给了一种倾覆弯矩的算法即轴力法[3]。其计较方式如图 1 所示。 按力学方式计较倾覆弯矩需先计较合力感化点,然后用底部轴力对合力感化点取矩: (2) 做者简介:隋庆海 (1964—),男,工学硕士,传授级高工 第二十三届全国高层建建布局学术会论说文 2014 年 2 分歧计较方式的计较成果 工程实践表白,统一工程按照上述两种分歧计较方式计较的框架部门承担的倾覆力矩成果分歧,有时 不同还比力大,以 SATWE 培训的图 2 所示简单的框筒布局工程为例,SATWE 的计较成果如下: 图 1 轴力法计较简图 图 2 框筒布局算例平面图 上述计较成果表白,统一框剪布局框架部门承担的倾覆力矩相差达两倍之多。对此,有人认为规范算 法准确,有人认为轴力法计较合理,也有人说由设想人员按照现实环境判断利用,如许正在工程设想中易制 成有倾向选择计较方式来满脚规范对框剪布局中框架部门承担倾覆弯矩比例的环境呈现。 3 分歧方式计较成果发生差别的缘由阐发 力学有几个特点,一是无论对系统仍是对系统内的任何构件,力永久是均衡的;二无论采用什么样的 计较方式,计较的成果是分歧的。前文所述的两种方式对统一问题求出的成果分歧,有悖于力学道理,应 当进一步研究其问题之所正在。何况,该问题对于我们若何认识框剪布局中框架部门所起的感化及其主要, 搞清晰两种方式的准确性或搞清晰二者存正在差别的具体缘由对设想有主要指点感化。 文献[3]对此问题曾给出了阐发,阐发摘要如下: 框架部门承担的倾覆弯矩 :Mc=2Vch=2(M1+M2) 按照力的均衡前提,梁上的剪力 Vb=N 得 M2=Vb L=N L 故 Mc=2Vch=2(M1+N L) (6) (5) 做者简介:隋庆海 (1964—),男,工学硕士,传授级高工 第二十三届全国高层建建布局学术会论说文 2014 年 上述推导中,各符号及简图如图 3 左图所示。 图 3 程度力感化下的内力求 下面再来看一下轴力法,按照材料(3) ,轴力法计较的合力点正在剪力墙的核心即 L2/2 处,于是有: Mc=2M1+N(2 L1+L2) (7) 通过对比, (6)和(7)式的分歧是较着的,这恰是 SATWE 计较出来的框架部门承担的剪力为何分歧 于规范法之所正在。概况上看,公式(5)反映的是框架柱受弯对布局抗倾覆的贡献,公式(7)左端暗示的 是框架柱轴力对合力点(所有竖向构件的合力点)的所构成的抵当倾覆力矩及柱底正在程度力感化下所 发生弯矩对抵当倾覆力矩的贡献,但式中没有反映出剪力墙的轴力感化,它的布局受力简图取如图 4 左图 所示的布局相当。 我们晓得,框架和剪力墙布局正在程度力感化下的变形形态分歧,框剪布局因楼板和框架梁的存正在,框 架布局和剪力墙之间的彼此变形必需满脚变形协调前提,因为楼板的变形协调感化,框架部门正在布局底部 实正承担的楼层剪力减小了,因而按照规范法计较,它对倾覆力矩的贡献也减小了而顶部则相反。如图 4 图 4 框剪布局变性特征图 所示,框架部门对框剪布局的贡献正在某种意义上取剪力墙是相关联的[4],二者无法割裂开来。阐发中单 独计较框架部门的感化,忽略剪力墙的影响,计较成果天然会强调了框架的贡献,明显这种算法出缺陷。 因而,计较时采用可以或许一同考虑布局中剪力墙贡献的模子才合理,亦即该当将框架部门承担的地动剪力做 用于整个布局来计较。 我们晓得,正在弹性范畴内,楼层剪力可看做是剪力墙承担的剪力取框剪柱承担的剪力之和,即 Vf= Vq +Vc 式中 Vf、Vq、Vc 别离为楼层剪力、剪力墙承担的剪力和框架柱承担的剪力。 (3) 因为布局处于弹性范畴内,我们还能够将布局所受感化进行别的一种形式的分化,即楼层剪力对布局 的感化等于剪力墙部门承担的剪力对整个框剪布局的感化取框架部门承担的剪力对整个框剪布局的感化 之和,即剪力墙承担的地动剪力和框架承担的地动剪力别离感化于布局楼层上所发生的效应之和等于楼层 剪力感化于楼层所发生的效应,如图 5 所示,如许,框架部门承担倾覆力矩的比例可暗示为: 图 5 框剪布局感化的分歧分化体例 做者简介:隋庆海 (1964—),男,工学硕士,传授级高工 第二十三届全国高层建建布局学术会论说文 2014 年 n= ∑Vc hi/(∑Vq hi +∑Vc hi) (4) 据此,我们正在回头看一下公式(1),公式的左端能够做两种理解,一种是各框架柱承担的剪力感化于 框架上,一种是各框架承担的剪力感化于整个楼层,因为高度 h 分歧,所以两种理解的计较成果分歧。规 范法相当取计较的是框架承担的剪力能将整个布局推覆的程度,从物理意义上是合理的。至此,笔者感觉 规范法和 SATWE 中的轴力法所指的框架不是一回事,二者所反映的物理意义分歧。因而,下一步的沉点应 是研究轴力法取规范法的差别。 4 对框剪布局中框架部门倾覆力矩的进一步阐发取会商 按照《高层建建混凝土布局手艺规程》的定义,所谓框架布局是由梁和柱为次要构件构成的承受竖向 和程度感化的布局。察看图 2 的框筒布局,我们不难发觉,布局周圈的布局是的框架布局,除此 之外,还有八榀通过剪力墙的类框架布局。该布局正在程度力的感化下同样可以或许起到很强的抗倾覆感化,但 该布局能否是规范所述的“承担的倾覆”框架部门则不太好区分了。从常见的布局册本来看,框剪布局往 往用图 6 所示的简图进行描述,剪力墙取框架间用两头铰接的连杆相连,受此,笔者将取焦点筒相连 的梁两头均进行弯矩铰后再进行框架部门承担的倾覆弯矩计较,简图如图 7 所示。成果表白,无论是 规范法仍是轴力法,二者的计较成果几乎完全分歧,如表 1 所示。该算例申明,本来轴力法计较获得的倾 图 6 框剪布局的常用阐发简图 图 7 取剪力墙相连梁弯矩后的简图 表 1 将取焦点筒相连的梁做弯矩后的计较成果对比表 规范法计较的框架部门承担的倾覆弯矩 轴力法计较的框架部门承担的倾覆弯矩 做者简介:隋庆海 (1964—),男,工学硕士,传授级高工 第二十三届全国高层建建布局学术会论说文 2014 年 覆弯矩中确实含了一部门剪力墙的贡献, 其计较成果不应当简单地说是框架部门承担的倾覆弯矩, 或者说, 规范法和轴力法所指的框架分歧。至此,再回头看公式(1) 、 (3) 、 (4) ,我们能够发觉,规范法计较框架 部门承担的倾覆弯矩时巧妙地避开了剪力墙的影响,计较简单了,而轴力法无法巧妙地避开,不小心则会 计入剪力墙的影响。由此推广开来,分歧布局中,框架的存正在形式分歧,规范该当明白其内涵才不会呈现 分歧理解和计较成果。 上述阐发表白,规范中的“框架部门承担的倾覆力矩”中的框架是指框剪布局中的存框架。从表不雅理 解,因为框架是由梁和柱两部门形成,规范法计较的框架部门的倾覆弯矩是从框架柱受弯对倾覆角度反映 了的贡献,轴力是从框架梁抗弯角度描述了框架布局对倾覆弯矩的贡献,但无论若何,只需计较的目 标没有不同,计较成果就分歧。 5 对框剪布局设想的会商 进一步查阅规范,我们能够认为,对框架部门承担倾覆力矩的节制其实是对框架承担剪力的节制,最 终目标是当布局刚度(一般是剪力墙先呈现)退化时,框架部门可以或许承担因而而增大的部门剪力。框架的 刚度不只取框架柱相关,还取框架梁相关,所以通过轴力法我们晓得框架梁的刚度不脚时,框架梁承担的 剪力也上不去,框架柱的轴力也就上不去,框架部门承担的倾覆力矩天然无法上去,因而,无论是框架承 担的剪力不脚仍是框架承担的倾覆力矩不脚,对于高层布局,处理问题的路子均是设法提高框架特别是框 架梁的刚度,同时正在满脚总的层刚度下尽量减弱剪力墙部门的刚度才是出。 抗震品级正在某种意义上说是加强柱的抗剪能力而设定的。当框架承担的倾覆弯矩或剪力不脚时,抗震 品级的意义还有多大是值得考虑的。图 8 是某框架焦点筒布局超限工程的 N-M 曲线,表白正在各类工况下, 图 8 某超限高层 N-M 曲线 框架柱均不会发生弯曲。由抗震品级而给框架柱乘上的放大系数感化并不大。相反, 若是框架梁两 端呈现了塑性铰,框架部门能否还能供给倾覆弯矩就成了问题,所以当框架部门承担的倾覆力矩较大时, 框架梁的出铰数量也应有所节制。 6 小结 从本文的阐发看, 规范中 “框架部门承担的倾覆弯矩” 的框架是指存框架。 按照弹性阶段的力学概念, 把框架部门承担的倾覆力矩理解为框架部门承担的地动剪力对整个楼层的感化成果更合适。规范关于框剪 布局中框架部门承担倾覆弯矩的计较方式看是计较框架柱的受弯,现实上也是计较整个布局正在框架部门承 担剪力感化下的倾覆弯矩,因而是合理的,轴力由于有取剪力墙相连的梁存正在,而这部门梁的贡献计 入框架的贡献,因而它取规范法计较成果有差别。阐发也告诉我们,工程中发觉框架部门承担的倾覆弯矩 过低时能够通过添加框架梁的刚度、减小剪力墙的刚度等予以调整,当框剪布局中框架部门承担的倾覆弯 矩过低时,框架部门的抗震品级能够恰当减低,相反剪力墙变得愈加主要,应采纳更强的抗震办法。 做者简介:隋庆海 (1964—),男,工学硕士,传授级高工 第二十三届全国高层建建布局学术会论说文 2014 年 参考文献 [1] 行标 《高层建建混凝土布局手艺规程》 JGJ3-2010[S] [2] 国标 《建建抗震设想规范》GB 50011-2010[s] [3] 陈晓明 STAWE 中的倾覆力矩 PKPM 新六合[J] 第 85 期 P42~44 [4] 赵西安编著 《钢筋混凝土高层建建布局设想》[M] 中国建建工业出书社 P236~237 做者简介:隋庆海 (1964—),男,工学硕士,传授级高工

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