国家大力推广装配式建筑的背景下,十四五规划中提出到2025年,装配式建筑占新建建筑的比例达30%以上。盈建科装配式模块可以协助结构专业设计师快速计算出相关预制构件的接缝处所需要的所有纵向钢筋的面积。但是对于软件计算结果,大部分设计师通常会有以下疑问:
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预制柱的配筋应该如何考虑接缝验算的PC值呢?为什么会出现预制柱接缝验算的PC结果,出现下一层小于上一层PC值的情况?
本文将结合工程项目案例,针对预制框架柱的接缝验算结果进行分析讲解,以供结构设计师参考。
首先,给大家讲解预制柱实际现场的安装情况。预制柱的通常做法是,预制柱在构件厂加工完成之后,运输到工地现场。预制柱顶钢筋进行预留,柱底预留套筒,之后在工地之后进行安装。本层柱的柱顶预留的钢筋,与上一层的柱顶套筒进行灌浆处理。因此本层预制柱接缝验算所需要计算的pc值,不仅应该满足本层柱底的接缝验算的结果,同时也应该满足上一层的柱底的接缝验算的结果。因此需要人为,按照本层与上一层同一位置的预制构件pc值取大值进行考虑。预制柱工地现场实际的现场安装情况,可参考下图一,图二的示意。
图一
图二
接下来,我们来分析一下出现这样的现象的原因。首先,我们看看软件计算预制柱接缝验算的设计依据。软件目前是根据《装配式混凝土技术规程》JGJ-1 2014里面的6.5.1条的公式进行计算。如下图:
对于规范6.5.1-1的规定,主要是用于考虑竖向接缝验算的计算要求。对于预制框架柱不存在竖向接缝,仅有水平接缝。因此程序仅对6.5.1-2和6.5.1-3两条公式进行计算,并按照两个结果最终取大值进行结果的输出。
现以如下模型为例,采用5.1.0版本盈建科计算。本工程模型为装配式框架结构,地下一层,地上11层。以顶层(自然层12)左上角的角柱为例进行分析。在设计结果里面的验算选项中的,小数点后保留位数,箍筋填写2。具体如下图三:
图三
首先考虑6.5.1-3的公式ηj Vmua≤Vue 。其中Vue是根据《装配式混凝土技术规程》JGJ1-2014里面的7.2.3条公式进行考虑。
由于【构件信息】中没有输出预制柱抗剪接缝验算的控制工况,需要通过【预制构件施工图】进行查询。如图四:
图四
在平面钢筋编辑模块里面,第一步选中对应的楼层(自然层12),第二步点选预制构件更新配筋。第三步专项验算里面选择预制柱底抗剪,第四步点选对应的预制框架柱。具体操作如下图五:
图五
从计算书中可以查到此柱底在柱端箍筋加密区接缝验算的控制组合号为36,轴力设计值N=215KN,轴力(压力)为215KN。《装配式混凝土技术规程》JGJ-1 2014里面的6.5.3条 Vmua为柱端按照实配钢筋面积计算的斜截面受剪承载力设计值。此Vmua的计算依据为《混凝土结构设计规范》11.4.7或11.4.8条的公式进行考虑。
当N为轴压力的时候,考虑11.4.7条的公式。其中γRE取0.85,λ的取值可以点击构件信息取值,此预制柱的λ=2.152详图六:
图六
图七
S取值100mm,N=215KN(轴压力)。b=600mm,h0=557.5mm(保护层厚度为20mm,考虑构件h0的时候,软件默认的纵筋直径为25mm,箍筋直径为10mm,因此h0=600-20-25/2-10=557.5mm)。
此时算出的Vmua=Vc=1084.543223KN,此时根据《装配式混凝土技术规程》JGJ1-2014里面的6.5.1-3ηj Vmua≤Vue,得出Vue=1192.997545 KN。再根据《装配式混凝土技术规程》JGJ1-2014里面的7.2.3-1公式
算出Asd。其中Vue=1192.997545 KN,N=215KN,fc=0.0143KN/ mm2(预制柱混凝土标号C30),fy=0.36KN/mm2(钢筋采用HRB400),计算得出的Asd=8615 mm2。与软件计算的结果pc=87cm2基本一致。
接下来考虑6.5.1-2的公式VjdE≤VuE/γRE。由于上部结构计算中预制柱抗剪箍筋面积计算循环了所有组合,同时通过验算公式6.5.1-2得出地震状况下(非柱端)的Asd通常为负值,即不需要接缝钢筋。
此处不再手核公式6.5.1-2的内容。
同样的方法,计算11层同一位置的预制柱得出Asd=7391mm2, 与软件计算的结果pc=74cm2基本一致。具体详图八:
图八
综上所述,软件计算的结果与手核结果基本一致。这说明出现下一层小于上一层PC值的情况是符合规范和相关计算的结果。接下来我们分析一下,出现这种情况的原因。我们可以看到:两层同一位置的预制柱的计算过程,12层详见图九,11层详见图十:
图九
图十
通过以上计算过程可以看出,两层同一位置的预制柱,仅地震工况组合下的轴压力值不同,其余条件均一样。根据《装配式混凝土技术规程》JGJ1-2014里面的7.2.3-1公式
可知,在Vue,fc,fy基本一致的情况下,轴力N的越大,计算结果的Asd越小,也就是预制柱底接缝验算的pc值越小。与盈建科计算的预制柱的pc值的趋势一致。
本期技术周刊小结:
盈建科软件对于预制柱计算出来的接缝验算的pc值小于上层同一位置预制柱计算的结果是符合规范的计算要求,但是根据实际工地现场对于预制柱的安装的情况,本层预制柱接缝验算所需要计算的pc值,不仅应该满足本层预制柱底的接缝验算pc的结果,同时也应该满足上一层的预制柱底的接缝验算的pc结果。因此需要设计师,在绘制相关图纸的时候,按照本层与上一层同一位置的预制构件pc值取大值进行考虑绘制图纸。
知识点:预制框架柱的抗剪接缝验算
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混凝土结构
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