条同时规定:柱轴压比不宜超过下表中限值。
柱(墙)轴压比N/(fcA)指柱(墙) 轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一,为了使柱(墙)具有很好的延性和超能能力,规范采取的措施之一就是限制轴压比。
在图形文件输出的第3个选项里面可以找到轴压比的图形输出结果, 也可以在混凝土构件配筋、 钢构件验算输出文件 (WPJ.OUT)里面找到轴压比的文本文件输出结果。 第一层的轴压比最大, 第二层的轴压比的最大值见图7-5所示。从图7-5 可知, 轴压比的最大值为0. 78, 大于规范规定的0.75这个限值,不满足要求。提高混凝土等级、 增大柱截面均可解决此问题。
(2)电算结果的判别与调整要点
1)抗震等级越高的建筑结构,其延性要求也越高,因此对轴压比的限制也越严格。对于框支柱、一字形剪力墙等情况而言,则要求更严格。 抗震等级低或非抗震时可适当放松,但任何情况下不得小于1. 050
2)限制墙柱的轴压比,通常取底截面(最大轴力处)进行验算,若截面尺寸或混凝土强度等级变化时,还验算该位置的轴压比。 SATWE验算结果,当计算结果与规范不符时,轴压比数值会自动以红色字符显示。
3)需要说明的是,对于墙肢轴压比的计算时,规范取用重力荷载代表值作用下产生的轴压力设计值(即在永久荷载效应起控制作用时,永久荷载分项系数取1. 35、可变荷载分项系数取1. 4 ×0.7;在可变荷载起控制作用时,永久荷载分项系数取1. 2,可变荷载分项系数取1. 4)来计算其名义轴压比,是为了保证地震作用下的墙肢具有足够
的延性,避免受压区过大而出现小偏压的情况,而对于截面复杂的墙肢来说,计算受压区高度非常困难,故作以上简化计算。
4)试验证明,混凝土强度等级、箍筋配置的形式与数量,均与柱的轴压比有密切的关系。 因此,规范针对情况的不同,对柱的轴压比限值作了适当的调整。
5)当墙肢的轴压比虽未超过上表中限值,但又数值较大时,可在墙肢边缘应力较大的部位设置边缘构件,以提高墙肢端部混凝土极限压应变,改善剪力墙的延性。 当为一级抗震(9 度)时的墙肢轴压比大于0. 1 ,一级(7、8 度)大于0. 2,二、三级大于 0.3 时,应设置约束边缘构件,杏则可设置构造边缘构件,程序对底部加强部位及其上一层所有墙肢端部均按约束边缘构件考虑。
6)地下一层抗震等级同上部结构,地下二层以下可降一级考虑,故轴压比限值不同。超限时,可通过复合箍筋来提高轴压比的限值。 挠度值是按梁的弹性刚度和短期作用效应组合计算的,未考虑长期作用效应的影响。“
根据《混凝土结构设计规范》表3.4.3知: 当构件跨度lo<7m时,挠度限制为lo/200。”。
在图形文件输出的第3个选项里面可以找到轴压比的图形输出结果,也可以在混凝土构件配筋、 钢构件验算输出文件(WPJ .OUT)里面找到轴压比的文本文件输出结果。经比较发现,第一层的某 6600mm长的梁挠度最大,挠度最大值为 7. 22mm,小于l0/200 =6600/200=33mm,满足要求。
以上仅从规范条文及软件运用的角度对高层结构设计中非常重要的 “七个比” 进行对照理解,然而规范条文终究有其局限性,只能针对一些普通、典型的情况提出要求,软件的模拟计算与实际情况也有一定的差距,因此,对于千变万化的实际工程,需要结构工程师运用概念设计的要求,做出具体分析和采取具体措施,避免采用严重不规则结构。对于某些建筑功能极其复杂,结构平面或竖向不规则的高层结构,以上比值可能会出现超过规范限制的情况,这时必须进行概念设计, 尽可能对原结构方案作出调整或采取有效措施予以弥补。
其实,高层结构设计除上述 “七个比” 需很好控制以外,还有很多 “比值” 需要结构设计人员在具体工程的设计中认真地去对待,很好地加以控制,如高层建筑高宽比,结构与构件的延性比,梁柱的剪跨比、 剪压比,柱倾覆力矩与总倾覆力矩之比等等。 它们对于实现 “强剪弱弯”、“强墙肢弱连梁”、 “小震不坏,中震可修,大震不倒” 的设计理念均起着重要作用。
7.3手算与电算结果的对比分析
前文着重介绍了在毕业设计中利用PMCAD建模、SATWE计算分析的过程,并对计算结果进行了初步的分析和判断。接下来,对于第⑦榀横向框架,将电算结果同手算结果进行对比分析,以评估手算成果的精度和电算成果的合理性。 7.3.1电算荷载与手算荷载的比较
手算永久荷载、可变荷载、风荷载、地震作用如图7-6~图7-9所示。