[摘要] 剪力墙结构是一种常见结构形式,特别是在量大面广的高层住宅中广泛应用。剪力墙结构由于梁和板的跨度不大,梁和板的优化空间相对较小。下面我们讲述下剪力墙设计中计算参数的敏感性的知识。
计算参数的敏感性
对剪力墙结构钢筋用量敏感的参数包括: 周期折减系数、连梁刚度折减系数、梁刚度增大系数、考虑压筋影响的梁配筋计算、考虑楼板作为翼缘的梁配筋计算、楼板计算假定、次梁的抗震等级等。限于篇幅,以下选取周期折减系数、楼板计算假定和次梁的抗震等级进行分析。
1 周期折减系数
周期折减系数不影响结构刚度,但影响结构的地震效应大小。周期折减系数可通过软件计算得到,如采用 GSSAP 软件分别计算有填充墙模型和无填充墙模型的第一周期,以这两个周期的比值作为折减依据。
某 12 层剪力墙结构三维计算模型如图 2 所示,该结构填充墙比较多,计算得到的周期折减系数为0. 95。某 32 层剪力墙结构三维计算模型如图 3 所示,该结构填充墙比较少,计算得到的周期折减系数为 1. 0。
工程实践表明,周期折减系数每下降 0. 1,基底地震剪力增加 3% ~ 10% ,地震力的增大将会导致配筋增大。因此,周期折减系数应慎重选取,一般剪力墙住宅结构可取 0. 95。也可通过计算结构( 考虑填充墙刚度) 的基本周期来确定。
2 楼板计算假定
在结构整体计算中,一般情况下楼板可采用刚性板或弹性板假定。刚性板假定下可通过梁刚度放大系数考虑楼板的刚度贡献,而弹性板假定下,楼板与梁共同工作,较真实地考虑了楼板面外刚度的贡献。采用不同的楼板假定所计算得到的梁板内力分配不同,从而梁板的计算配筋也不同。
某 32 层剪力墙住宅结构,其标准层结构平面布置图如图 4 所示,楼板分别采用刚性板( 中梁刚度放大系数取 1. 8) 和弹性板( 壳元) 假设进行计算,得到的结构第一周期分别是 2. 784s 和 3. 025s,可见,基于弹性板假定的结构整体刚度比刚性板假定大,基于弹性板假定计算结果进行设计比基于刚性板假定要节省钢材,每平方米梁钢筋用量减少约 2kg。
3 次梁的抗震等级
采用常用设计软件建模时,与墙相连的梁的建模一般按主梁输入,是否按次梁设计由软件判断或工程师指定。次梁是非抗震构件,若按抗震构件设计将提高梁的最小配筋率和其他构造要求。当前全国各地对次梁的判断有如下 5 种选择( 按次梁数量从少到多排列) : 1) 所有与墙肢垂直相连的梁判断为框架梁; 2) 有一端与墙垂直相连的梁判断为次梁; 3) 两端与墙垂直相连的梁判断为次梁; 4) 一端与墙方向一致,另一端搭在梁上的梁判断为次梁;5) 一端与墙方向一致,另一端不论如何搭接均判断为次梁。目前多数采用第 3 种情况,即两端与墙垂直相连的梁判断为次梁。
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