一文读懂柱墙轴压比的计算问题

一、柱轴压比

1. 什么是柱轴压比

《抗规》6.3.6条规定：“轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值；对本规范规定不进行地震作用计算的结构，可取无地震作用组合的轴力设计值计算”。

《砼规》11.4.16条规定: “柱轴压比指 地震作用下 柱组合的轴向压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值”。

2. 规范要求

《抗规》6.3.6条，柱轴压比不宜超过表6.3.6的规定；建造于IV类场地且较高的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。

《砼规》11.4.16条除了和上面相同的规定外，还在注中多出了如下的条文：当混凝土强度等级为C65、C70时，轴压比限值宜按表中数值减小0.05；混凝土强度等级为C75、C80时，轴压比限值宜按表中数值减小0.10。

除此之外，《异形柱规程》6.2.2条，对异形混凝土柱轴压比限值不宜超过表6.2.2的规定。

型钢混凝土柱轴压比的限值可详见《高规》11.4.4条。

3. 为何要限制柱的轴压比？

《抗规》6.3.6条条文说明是这样解释的：“限制框架柱的轴压比主要是为了保证柱的塑性变形能力和保证框架的抗倒塌能力。抗震设计时，除了预计不可能进入屈服的柱外，通常希望框架柱最终为大偏心受压破坏”。换句话说，限制轴压比主要是为了控制结构的延性，抗规控制框架柱轴压比的意义，就在于避免框架柱发生延性差的小偏压脆性破坏，使框架柱尽量处于大偏压的延性破坏模式。

所以，轴压比不满足规范要求，结构的延性要求无法保证；轴压比过小，则说明结构的经济技术指标较差，此时则宜适当减少相应柱（墙）的截面面积。

二、墙轴压比

1. 什么是墙轴压比

《高规》7.2.13条规定：“墙肢轴压比是指 重力荷载代表值作用下 墙肢承受的轴压力设计值与墙的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值”。

2. 规范要求

《抗规》6.4.2条规定：“一、二、三级抗震墙在重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比，一级时，9度不宜大于0.4, 7、8度时不宜大于0.5，二、三级时不宜大于0.6”。

《高规》11.4.14-1条规定：“抗震设计时，一、二级抗震等级的型钢混凝土剪力墙、钢板混凝土剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过本规程表7.2.13的限值”。

3. 墙肢轴压比决定边缘构件的形式

《抗规》6.4.5-1：“对于抗震墙结构，底层墙肢底截面的轴压比不大于表6.4.5-1规定的一、二、三级抗震墙及四级抗震墙，墙肢两端可设置构造边缘构件……”。

《抗规》6.4.5-2：“底层墙肢底截面的轴压比大于表6.4.5-1规定的一、二、三级抗震墙，以及部分框支结构的抗震墙，应在底部加强部位及相邻的上层设置约束边缘构件，在以上的其他部位可设置构造边缘构件”。

三、对软件输出的柱（墙）轴压比计算结果的一些疑问

Q1： 为什么柱轴压比计算对应的轴力设计值不是最大的组合，比非地震组合的要小？

A： 在有的工程中，设计师点开构件信息的时候会发现，算柱轴压比的时候，对应的轴力设计值并不是所有组合中的最大值，设计师会认为软件输出的轴压比结果是错误的。

而实际上，软件的输出结果是没有问题的，我们可以来看下《抗规》6.3.6注1是如何说明的：柱轴压比计算中，是要考虑 地震作用下 柱轴力的设计值。所以软件只是按照规范，计算地震时取了地震组合下的轴力设计值的最大值。而地震组合下的轴力设计值小于非地震组合的设计值这一点也是有可能的，如果该工程设防烈度低的话。

Q2： 框剪结构体系，一级，柱轴压比限值0.75，为什么软件却按0.60限值控制？

A： 首先是因为勾选了“框架柱的轴压比限值按框架结构采用”的选项，所以如果当前结构为非框架结构时，软件则自动按照较严的框架结构类型的轴压比限值控制。经查表，一级框架轴压比限值0.65。

其次，该项目场地类别为IV类场地较高建筑（非框架结构高度超过60m即为较高建筑）。所以轴压比限值进一步减0.05。

0.65-0.05=0.60，所以软件按0.60的限值来控制轴压比。

小结： 软件不仅仅是根据抗震等级和结构类型作为轴压比的限值，同时软件还根据其它情况自动对轴压比限值进行调整。我们以YJK软件为例，总结下软件还针对哪些方面对查表得到的轴压比限值做进一步调整：

1. 当混凝土强度等级为C65、C70时，轴压比限值宜按表中数值减小0.05；

   混凝土强度等级为C75、C80时，轴压比限值按表中数值减小0.10；

2. 剪跨比不大于2时，限值减0.05；

   剪跨比不大于1.5时，限值减0.1；

3. 四类场地较高建筑，轴压比限值减0.05；

4. 加强层及其相邻层，轴压比限值减0.05；

   （依据《高规》10.3.3条关于加强层结构的要求）

5. 是否勾选了按框架结构类型取值的参数；

6. 在前处理 - 特殊柱下设置了柱轴压比限值增减量；

Q3： 为什么勾选了《通用规范》后，墙轴压比的计算结果变大了？

A： 《高规》7.2.13条：“墙肢轴压比是指 重力荷载代表值作用下 墙肢承受的轴压力设计值与墙的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值”。

换句话说，在《通用规范》还没实施前，墙轴压比=1.2（恒+0.5活）/fcAc，重力荷载分项系数γG为1.2。

而《通用规范》4.3.2条更新了重力荷载分项系数，当勾选了《通用规范》后，γG的取值变为了1.3，墙轴压比=1.3（恒+0.5活）/fcAc，所以墙轴压比的计算结果也就理应变大了。

参考文献：

YJK结构软件技术条件与常见问题详解