承载力抗震调整系数的正确应用

承载力抗震调整系数的正确应用

第31卷第1期建　筑　结　构2001年1月

承载力抗震调整系数的正确应用

秦晓霖

(华南理工大学建筑设计研究院　广州510641)

3

[提要]　针对偏心受压构件承载力抗震调整系数应用时的典型错误,分析了其表现形式与错误根源,提出了正确

理解与应用承载力抗震调整系数的思路与方法。

[关键词]　结构设计　地震作用　承载力　抗震调整系数

一、有关规范对承载力抗震调整系数γRE的规定

(G《建筑抗震设计规范》BJ11—89)在第41412条中规

在应用γRE时,与上述偏心受压构件正截面计算不同、但有联系的是偏心受压、偏心受拉构件(或节点)斜截面抗剪计算。如矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件,其斜截面抗剪承载力计算公式为[2]:

V≤[0.16fcbh0/(λ+1.5)+fyvAsvh0/s+0.0567N]/γRE

定,结构构件的截面抗震验算应采用表达式S≤R/γRE,式中:S为地震作用效应和其它荷载作用效应的基本组合,R为结构构件的承载力设计值。《混凝土结构设计规范》

(GBJ10—89)第81113条、《钢筋混凝土高层建筑结构设计(JG与施工规程》J3—91)第51111条进一步对钢筋混凝土结

偏心受拉构件斜截面抗剪承载力计算公式为[2]:

V≤[0.16fcbh0/(λ+1.5)+fyvAsvh0/s-0.16N]/γRE

构具体规定为:考虑地震作用组合的钢筋混凝土结构构件,其截面承载力应除以承载力抗震调整系数γRE。而偏心受压、受拉构件的正截面承载力在抗震与非抗震两种情况下取值相同。

二、在γRE使用中的常见错误

应该说,上述规范的规定已经明确规定了γRE的用法,即对非抗震的截面承载力,通过引入γRE,对截面承载能力加以提高,用作抗震设计时的截面承载能力。然而,在实际应用中,却常因为对γRE的理解不完全或不够重视,出现这样或那样的错误。最典型的一个例子是《一级注册结构工程

[5]

师专业考试应试题解》中第5页的[题1—2抗震偏压柱的

式中轴向力设计值N同样不能预先用γRE进行调整。但由于N对构件的承载力有影响,因此计算截面抗震承载力时,会出现用γRE对N进行调整的情况,但应该理解为是用γRE对N产生的斜截面承载力部分进行调整,它与内力的调整有着本质的不同。

三、对γRE的正确理解与应用

目前的结构设计是采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法。在各种作用、材料性能和几何参数等基本变量确定之后,结构的可靠度决定于各分项系数的取值,既定的结构构件的可靠指标需要靠一定的分项系数来保证。

地震作用属于可变作用或偶然作用,其目标可靠指标的取值应低于静力作用下的目标可靠指标。因而,从理论上说,抗震设计中采用的材料强度设计值应高于静力作用时的材料强度设计值。但设计规范为了使用方便,便于将地震作用效应与静力荷载作用效应直接比较,在抗震设计中仍采用静力设计时的材料强度设计值。但通过引入承载力抗震调整系数γRE来提高其承载力[5]。

结构构件的抗力分项系数是按构件在荷载效应组合下,对规定的可靠指标为最优的原则来确定。其表达式[1]:

γR=

R3S/∑S2∑

kj

j

j

j

j

配筋计算]中与γRE应用有关的内容有:

(1)根据柱轴压比为0112确定偏压柱γRE为0175;(2)利用γRE对柱内力进行调整:M=γREM1,N=γRE

N1,其中M1,N1为有地震作用组合的最不利内力设计值;

(3)求偏心距增大系数时,截面曲率的修正系数为ζ1=

015fcA/N。

错误就出在第(3)步中ζ1=015fcA/N。此处N取为经过γ如此用法,γRE对轴向RE调整后的轴向力N=γREN1。力的偏心距也产生了影响,进而对构件上的外荷载作用效应也产生了影响。这样一来就超出了设计规范对γRE只是用于构件抗震承载力调整的范围。

其实,这个错误出自于上述第(2)步中对内力的调整:N

=γREN1。对设计规范的表达式S≤R/γRE进行变换:γRES

3

式中:γR为构件的抗力分项系数;Sj为第j种荷载效应;Rkj

为结构构件在第j种荷载效应比值下根据规定的可靠指标确定的结构构件抗力。

因此,荷载作用效应对结构构件抗力的影响因素反映在构件的抗力分项系数γR中,也就是说荷载作用效应对结构构件抗力的影响因素反映在材料强度设计值的取值上。地震作用效应对结构构件抗力的影响进一步用承载力抗震

(下转第50页)

3广东省自然科学基金资助。

≤R。于是,对地震作用下组合内力设计值用γRE进行调整,然后再进行后续的计算,这是很多设计者的习惯作法。从本质上来说,S≤R/γRE与γRES≤R并无多大差别。但从形式上看,后者的γRE等效于一个内力调整系数。久而久之,很多设计者习惯上也就将γRE当作了一个内力调整系数来用。同样的错误还出现在此应试题解第42页的[题1—

15]中。

承载力抗震调整系数的正确应用

直线方程分别为:

My=

M

Mx2215°-Mx0y2215°

(M-My2215°)

M45°-Mx2215°x

(9)(10)

My=My2215°+

其中:Mx0,Mx2215°,M45°分别为精确法求得的极限弯矩曲线上与主轴x成0°,2215°,45°时的x向极限弯矩值;My2215°为与主轴y成2215°时的y向极限弯矩值。拟合结果与精确法计算结果的比较见图10。可见无论何种轴压比,即不管原曲线接近于圆还是接近于方形,拟合的正向

误差小于3%,无负向误差。对于

肢宽厚比从115图11　肢端配置多于两根纵筋的情况到4均可用此法

来拟合。并且本法还适用于肢端配置多于两根纵筋(图11)的情况。

五、结论

本文提出了钢筋混凝土L,T,┼形等肢截面柱

双向偏心受压承载力N2Mx2My相关曲线的拟合公

式,这些公式几乎覆盖了工程应用中这三种等肢异形截面(L,T,┼形,肢端配置二至五根纵筋)的所有情况,而且拟合精度较高,为此类柱的工程设计节省计算时间打下了良好的基础。

篇幅所限,文中例子均为Ⅱ级主筋、C25强度等级混凝土构件,但其中所用拟合曲线的表达式对强度等级不大于C50混凝土的构件同样适用,只是式中的系数须用本文方法另行求出。同样,这里的拟合曲线表达式对Ⅲ级主筋的构件也适用,但对保证该类构件达到计算得出的正截面强度,乃至延性及斜截面强度的构造要求,本文公式的适用范围还有待试验确定。

参

考

文

献

11　张玉秋,陈云霞.钢筋混凝土异形截面柱正截面承载力简化计

算.建筑结构,1999,(1)121　高云海.钢筋混凝土T形截面双向压弯构件正截面强度、延性

及滞回特性的试验及理论研究.硕士论文,天津大学,1993131　刘　超1钢筋混凝土L形截面双向压弯构件正截面强度、延性

的试验及理论研究.硕士论文,天津大学,1994.41　天津市城乡建设管理委员会.大开间住宅钢筋混凝土异形柱框

轻结构技术规程DB29216298.1998.

会讯

(上接第70页)

第九届空间结构学术会议召开

中国土木工程学会桥梁及结构工程分会空间结构委员

会于2000年9月13～17日在浙江省萧山市举行了第九届空间结构学术会议。参加本届会议的有来自全国25个省、市、自治区,包括设计、科研、教学、生产企业等141个单位共265名代表,是历届空间结构会议出席人数最多的一次。

在开幕式上,首先由空间结构委员会副主任委员蓝天研究员致开幕辞,接着萧山市、浙江省建设厅的领导和日本早稻田大学大森博司教授分别向大会致辞,共庆大会的召开。中国土木工程学会等单位对会议的召开致以热烈祝贺。

本次会议共接受论文127篇,汇编成《第九届空间结构学术会议论文集》,会议以大会和分组发言形式共交流100多篇论文,并从其中初步评选出候选优秀论文11篇。大会邀请董石麟、刘锡良、沈世钊、蓝天、姚念亮等国内知名专家对当前空间结构发展的重要问题作大会发言。大会还特邀日本大森教授作“空间结构的优化”的学术报告,受到了代表们的欢迎。

会议期间代表们参观了浙江省黄龙体育中心体育场、杭州游泳馆等空间结构工程,以及东南网架集团的生产车间。会上举办了产品展览,有来自全国各地的16个单位展出了空间结构及相关的产品以及计算机软件。此外,还展出了参加空间结构摄影竞赛的照片。

会议期间空间结构委员会召开了全体委员会议,会议决定2001年四季度在西部地区举行一次管结构的学术讨论会。鉴于2002年是空间结构委员会成立20周年,原定三年一次的第十届空间结构学术会议提前到2002年举行,具体

(本刊讯)时间与地点另行商定。

调整系数γRE来反映,而地震作用效应本身,即有地震作用组合时的构件内力则不受γRE的任何影响。

应该牢记,γRE是对截面抗震承载力的调整,而不是对荷载作用或构件内力的调整。只有当构件内力对截面承载力有影响时,γRE才会对构件内力直接产生作用。否则,γRE与构件内力只会在形式上相关,而不是对内力的调整。

因此在应用中,最好直接采用S≤R/γRE的形式。首先根据构件内力和几何尺寸确定γRE,然后根据构件内力和几何尺寸分别计算S,R,最后再代入S≤R/γRE中对所求问题进行求解。

不宜采用γRES≤R的形式进行求解,特别不应采用的求解方法是先对内力用γRE进行调整,然后再进行随后的其它计算。原因在于,一是容易将γRE当作内力调整系数,引起概念上的错觉;二是容易将经过γRE调整后的内力代入随后对S,R的计算,引起γRE的不正确应用。

参

考

文

献

11　建筑结构设计统一标准(GBJ68—84)121　混凝土结构设计规范(GBJ10—89)1

31　钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程(JGJ3—91)141　建筑抗震设计规范(GBJ11—89)1

51　一级注册结构工程师专业考试应试题解1中国建筑工业出版

社,19981

61　建设部执业资格注册中心1一级注册结构工程师专业考试复习

教程1中国建筑工业出版社,19981

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zh64.html