规定相关细节

首先我们来看一下规范的具体要求

规定第二十三条规定:应复核高层建筑在风荷载和中震标准组合下竖向构件的受拉情况:

1、风荷载和中震工况下竖向构件出现小偏心受拉时,应按抗震等级特一级构造。

2、剪力墙或框架柱出现受拉,当拉应力超过ftk时,拉力应由型钢来承担,型钢(Q345B)的拉应力不应大于200Mpa。

经调研,目前在该条文实施及审查过程中,当地的设计人员有如下设计共识:

1、中震设计时,根据相关建筑结构特性可以考虑相关中震阻尼比调整、周期折减系数调整、连梁刚度折减系数调整等等一系列合理的中震参数调整。

2、对于L型墙肢、T型墙肢等多墙肢墙体,考虑共同作用,对全墙截面进行相关受拉验算。

3、相关受拉验算采用标准组合,而不是配筋设计的基本组合,且在组合时,不考虑风荷载和地震作用之间的组合。

4、目前配置的型钢(或是受拉构造筋)主要考虑其对于截面受拉的储备作用,对于其造成的构件刚度变化根据情况或可不深化考虑。

软件相关实施细节

那么,PKPM软件中如何进行剪力墙的组合墙体受拉验算呢?我们跟着一个案例一起来看一下。

在PKPMV4.2(2018年)之后的版本,软件具备相关验算功能。为方便验算,本案例模型中地震设防烈度取9度,基本风压取1.1kN/m²。软件执行规定具体实现步骤如下:

1、由于共识1中的中震的设计参数和小震设计参数不同,一般情况下需要对结构进行中震计算,并设定对应参数,可选择直接进行中震模型计算(方案1)、或是进行多模型包络(方案2),如果选择多模型包络,可在生成子模型后进入中震模型进行详细的参数设定(如图示)。

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(方案2),如果选择多模型包络,可在生成子模型后进入中震模型进行详细的参数设定(如图示)。

方案说明:

方案1:相当于将本模型转为中震模型,需要提前将小震模型复制一个出来,这样在小震模型来查看配筋指标,中震模型按共识1详细设置中震相关参数(阻尼比、周期折减系数等等)其主要用于该偏拉验算。

方案2:自动生成3个模型,主模型(用于进行结果包络,一般不使用),小震模型(用于看配筋指标),中震模型同方案1(用于偏拉验算),模型间切换可通过图2中右上角红框处进行切换,该方法只需在主模型点一次计算,就可以选择同时更新(或强行不更新)小震中震模型,是自动生成的2独立的个模型。工程数据位于主模型工程数据下面,结果的摘录会比较方便。

2、计算完成后进入轴压比菜单,查看标准组合轴拉比,根据相关要求可以进行全墙截面受拉设置,风荷载或是地震控制组合,找到不满足要求的墙肢。相关参数具体设置说明如下:

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①依据共识2,在进行组合墙计算时需要考虑全墙肢进行设计,所以有效翼缘的取值范围可取一个极大值,本案例中取值为100(如上图示)

②模型需要进行中震标准组合和风荷载标准组合进行验算,风荷载的受拉组合为1.0恒±1.0风荷载,地震作用组合为1.0重力荷载代表值±1.0中震地震力,本案例后面进行中震核算(如上图示)

③由于构件在进行中震设计时可考虑中震影响系数和小震影响系数(本模型的中的地震影响系数)的比值来放大地震力,这种计算中震地震力方法属于简化方法,可以依据小震模型结果,快速得到中震地震力,笔者个人理解可用于无偏拉问题的构件快速输出计算书,如果构件本身受拉问题比较显著,建议按照文中方法精细化设置模型。本案例参数设置的中震模型,所以组合墙验算参数,默认中震影响系数最大值是0.9,与规范一致。

④限值设置可按要求填写为1。

⑤墙肢结果,墙肢上面数字为轴拉比N/(ftA),超限显示红色,下端为该拉力数值,下图中,全墙轴拉比(由于设置了有效翼缘)完全相同,为1.39,相关拉力为1316.42kN,可以用该拉力进行受拉筋(型钢)面积计算。

取本模型中的一个L型组合墙肢,进行地震工况的受拉复核,2个墙肢相关构件构件信息如图所示:

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各工况的内力信息如下:(注意:需中震模型参数中不考虑活载不利布置)

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进行荷载组合,组合后最大地震拉力标准组合应该为:-1669.56-0.5*163.23+3067.6=1316.425kN。

查C30混凝土轴心抗拉强度标准值为2010kN/m²,组合后全墙轴拉比数值为1316.425/(0.2*0.7+0.2*1.65)/2010≈1.39。与程序输出结果一致。

小论

最后我们来进行一个简单的总结:

1、PKPM程序目前可以按福建省标要求进行墙体相关受拉验算,且可以考虑L型墙肢、T型墙肢全墙截面进行受拉验算。

2、部分工程师采取提取每片墙最大拉力方式来进行全墙的拉力组合,由于每片墙肢的最大拉力工况可能不是在同一个荷载工况,直接叠加进行计算,相对而言较难满足要求,如果提取内力自行组合,工作量特别巨大,PKPM软件能非常好的计算组合结果。

3、对于不存在受拉构件的项目,可通过小震和中震之间的地震影响系数最大值之间的线性关系,快速进行中震地震力的换算,得到中震轴拉比。无需进行中震(详细参数设定)多个模型计算,计算速度快,且结果输出相对较为便捷。