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【干货分享】结构工程师的“困兽斗”之底部加强区的误解II

发布于:2017-02-27 15:50:27 来自:建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

原文作者:ZENG
版权归SPEC诗构工程咨询所有

或许你才踏足结构设计领域,却面临着行业落寞的境地;或许你已经画了几十年图,住在你设计的房子的人却不知道你设计了这房子;或许你如日中天,当上了结构老总,或是专家,不用再天天在设计前线加班加点;还或许你在甲方工作了好几年,却依然还有一颗工程师的心…你是不是忘不了初入行当时的那份激情,正如忘不了初恋那般?当蓦然回首之时,你依然还是那个入行第一天听着老工程师给你讲人生的翩翩少年。如今你三十岁了,四十岁了,五十岁了…没关系,你依然还可以重新开始,因为你是内心有梦!
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言归正传,紧接第一回“底部加强区的误解”
话说笑笑虎被加班狗的问题难倒,笑笑虎下班回家终于画出来了。他首先总结了规范关于剪力墙的组合内力调整系数,见下表。不考虑荷载组合分项系数。
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S市设防烈度为7度,比较常规的高层住宅为(1)80米~120米A级高度剪力墙结构,抗震等级为二级,见图A;(2)120米~150米B级高度剪力墙结构,抗震等级为一级,见图B。当然最近几年底部做商业或底层做大厅的部分框支剪力墙结构也很流行,有兴趣的朋友可以自己画一下,找一下感觉。
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笑笑虎翻看了下沈蒲生编著的《高层建筑结构设计》第二版,P206页图6.33正好画出的是弯矩设计图,发现跟他画的有些差异,见图C。
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图C 沈的书中所绘一级抗震等级剪力墙的弯矩设计图(图中虚线为计算值)
图B和图C主要区别在于底部加强区弯矩设计值的选取,根据混凝土规范11.7.1条文说明:
“根据研究成果和地震震害经验,本条规定一级抗震等级剪力墙底部加强部位高度范围内各墙肢截面的弯矩设计值不再取用墙肢底部截面的组合弯矩设计值。由于从剪力墙底部截面向上的纵向受拉钢筋中高应力区向整个塑性铰区高度的扩展,也导致塑性铰区以上墙肢各截面的作用弯矩相应有所增大,故本条规定对底部加强部位以上墙肢各截面的组合弯矩设计值乘以1.2的增大系数。弯矩调整增大后,剪力设计值应相应提高。”
从该条文说明可知,图C不符合规范的意图,为该书的一点小纰漏。(不知道是否已在新版本中修改了,若还未改正,烦请有认识的朋友转告之。)
画罢,第二天笑笑虎起了个大早,得意洋洋地去找加班狗,没想到平时卡着时间点来上班的加班狗已经早早到了公司。笑笑虎先是关心地打了个招呼:
“狗弟,你咋这般拼命,今年的产值可要翻一番了啊。”
”虎哥,你不知道,昨天说的问题困扰了我一晚上,规范一堆系数把我搞懵了,想着想着就睡不着了,这不起了个大早来等你探讨下。“
“Fantastic,SPEC从不提倡不必要的加班哈。狗弟,你看我的是不是标准答案。"笑笑虎得意洋洋地把所谓的正确答案递给了加班狗。加班狗两眼一亮,看到放大系数表格心里明了了一些,再看看图恍然大悟,立马伸出大拇指,心悦诚服地说:
“牛啊!虎哥!我要向你学习,我要把你知道的东西都掏空。”加班狗说罢,假装邪恶地笑了起来。
笑笑虎果然经不起夸奖,飘飘然地道:”狗弟,你看嘛,规范的这一些放大系数都是为了实现强剪弱弯的概念设计,放大系数的数值很难说得上是否合理和准确,但从概念上来看是合适的。"
加班狗机灵地帮笑笑虎倒了一杯茶,然后望着笑笑虎说:"虎哥,我们的规范还是蛮合理的嘛。记得你昨天是说,问题出在将底部剪力墙定义为关键构件了,那么这种情况又会是怎样的呀?“
“上面我给你看的都是小震设计的,还不考虑性能设计。若是按高规性能设计,把底部剪力墙定义为关键构件就不好说了,要满足中震或大震都不屈服的要求,也就是底部要按不屈服设计,那么这个设计弯矩呢,按我国目前中震不屈服算法,通过折减连梁刚度和增大阻尼实现,max中震约是小震的3倍,设计弯矩也是小震2.5~3倍,那么这个弯矩的放大系数就是2.5~3倍了。大震不屈服,若是弹塑性算法,可能3~5倍之间,当然这还不考虑连梁屈服后剪力墙承受更多内力的因素。那么一级抗震等级的剪力墙,它的设计弯矩图就如下图D了“。
中震弹性和中震不屈服都不考虑承载力抗震调整系数。小震是Rd/0.85,相当于乘以1.176,小震弹性的承载力验算公式如下:

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小震考虑的荷载组合系数
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小震将地震力放大了1.3*1.176=1.53倍。(未考虑抗震等级的调整)。
中震不屈服的计算参数:
(1)材料采用强度取标准值;不考虑承载力抗震调整系数γRE;
(2)不考虑荷载分项系数,地震作用考虑双向地震,不考虑风荷载组合;
(3)不考虑构件抗震等级的内力放大调整;
考虑小震弹性与中震不屈服的包络设计,仅对比地震作用,不考虑重力工况和风荷载等,假设该结构的性能目标为C级,小中大震性能水准对应的为1,3,4。假设虚线为CQC计算值。一级抗震等级的剪力墙,若选择底部加强区为关键构件,则其仅考虑地震作用的设计弯矩图如下。CQC表示小震根据反应谱算出来的力,不考虑任何设计放大系数和组合系数。所列数值仅为概念上的数值。
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图D 考虑性能设计后取底部加强区为关键构件时的地震作用弯矩设计图
"好吧,这个话题就到此为止啦,你有兴趣可以搞个小算例来验证下我的说法。我的说法也是概念上判断的,不一定对。“笑笑虎看了下加班狗说道,然后望向了门口走过来的鸡总,然后对加班狗说:”狗弟,鸡总来了哦。”
“鸡总好!”笑笑虎和加班狗向鸡总问好,鸡总笑容满面地说:“上次的优化项目开始了哈,小狗和小虎你俩每人负责一栋。…“鸡总为人和善淳朴,任何事情都是直奔主题,深得民心。


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全部回复(22 )

只看楼主 我来说两句
  • 望尽天涯路00

    谢谢楼主分享

    2018-01-19 10:41:19

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    赞同0
  • 阿猫24
    阿猫24 板凳

    好深奥的感觉

    2018-01-19 09:24:19

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    赞同0
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