理论教育 建筑结构抗震验算-截面验算

建筑结构抗震验算-截面验算

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:斜截面承载力验算试验表明,在反复荷载作用下,混凝土的抗剪承载力有所下降。柱截面尺寸限制与梁端截面设计相同,当剪压比μ=V/ftbh0较大时,将降低箍筋的抗剪效果,因此应限制柱端截面剪压比。《建筑抗震设计规范》通过计算节点有效截面宽度bj来考虑这种降低。《建筑抗震设计规范》认为,节点核芯区的受剪承载力由混凝土斜压杆和水平箍筋两部分受剪承载力组成。

建筑结构抗震验算-截面验算

1)框架

(1)正截面承载力验算

考虑地震作用效应组合时,梁正截面承载力应满足

式中:S——验算截面考虑地震效应的弯矩组合值;

R——结构构件承载力设计值,按现行《混凝土结构设计规范》中的相关公式计算;

γRE——承载力抗震调整系数,按第3章要求取值。

(2)斜截面承载力验算

试验表明,在反复荷载作用下,混凝土的抗剪承载力有所下降。梁斜截面抗震承载力验算按下式计算:

矩形、T形和工字形截面框架梁

式中:αcv——截面混凝土受剪承载力系数,对于一般受弯构件取0.7;对集中荷载作用下(包括作用有多种荷载,其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力的75%以上的情况)的独立梁取1.75/(1+λ),λ为计算截面的剪跨比,可取λ=a/h0,a为集中荷载作用点至节点边缘的距离,当λ<1.5时取λ=1.5,当λ>3时取λ=3。

(3)梁截面尺寸限制

当梁端截面剪压比μ=V/ftbh0较大时,可能在梁端产生过大的主压应力,导致混凝土过早开裂,产生脆性的斜压破坏,此时即使多配腹筋对梁的抗剪承载力提高也不大,因此应限制梁端截面剪压比。考虑地震作用是反复荷载作用的不利情况,《建筑抗震设计规范》要求其截面组合的剪力设计值应满足:

式中:V——梁端截面的组合剪力设计值;

fc——混凝土轴心抗压强度设计值;

b——梁截面宽度;

h0——梁截面有效高度。

2)框架柱

(1)正截面承载力验算

考虑地震作用效应组合时,柱正截面应满足

式中符号含义同式(5-9)。

(2)斜截面承载力验算

试验研究表明,在反复荷载作用下,框架柱斜截面破坏机理和主要影响因素与单调一次加载时相似,但轴向压力的有利影响和混凝土的抗剪承载力有所下降。所以,抗震设计时,柱斜截面承载力按下式计算:

式中:V——柱端截面组合的剪力设计值;

N——与剪力设计值相应的轴向压(拉)力设计值;当N为压力且N>0.3fcAc时,取N=0.3fcAc;当N为拉力且右边括号内的计算值小于fyvAsvh0/s时,取N=fyvAsvh0/s,且fyvAsvh0/s值不小于0.36ftbh0

λ——剪跨比,应按柱端截面组合的弯矩计算值Mc、对应的截面组合剪力计算值Vc及截面有效高度h0确定,并取上下端计算结果的较大值;反弯点位于柱高中部的框架柱可按柱净高与2倍柱截面高度之比计算,当λ>3时,取λ=3,当λ<1时取λ=1。

s——箍筋间距;(www.daowen.com)

fyv——箍筋的屈服强度设计值;

Asv——配置在同一截面内箍筋各肢面积和。

(3)柱截面尺寸限制

与梁端截面设计相同,当剪压比μ=V/ftbh0较大时,将降低箍筋的抗剪效果,因此应限制柱端截面剪压比。考虑到地震作用属反复荷载作用的不利情况,柱截面组合的剪力设计值应符合下列要求:

式中:V——柱端截面组合的剪力设计值;

b——柱截面宽度;

h——柱截面有效高度。

3)框架节点

(1)剪压比限值

节点核芯区平均剪应力过大,将导致混凝土发生脆性的斜压破坏,箍筋未达到屈服而混凝土先被压碎。因此,要控制剪压比不太大,但节点核芯周围一般都有梁的约束,抗剪面积实际比较大,故与梁、柱相比,剪压比限值可适当放宽,一般应满足

式中:ηj——正交梁的约束影响系数,楼板为现浇,梁柱的中线重合,四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2,且正交方向梁高度不小于框架梁高度的3/4时可采用1.5,9度时宜采用1.25,其他情况均采用1.0;

hj——节点核芯区的截面高度,可采用验算方向的柱截面高度;

bj——节点核芯区的截面有效验算宽度。

(2)节点截面有效宽度

节点核芯区抗剪承载力,在一定意义上取决于核芯区传递剪力的有效抗剪面积大小,如果梁柱偏心或梁截面尺寸偏小,节点区应力分布将不均匀,致使核芯区抗剪强度不能充分发挥,相当于减小核芯区抗剪面积引起的节点抗剪能力的降低。《建筑抗震设计规范》通过计算节点有效截面宽度bj来考虑这种降低。

当验算方向的梁截面宽度bb不小于该侧柱截面宽度bc的1/2时,bj=bc

当验算方向的梁截面宽度小于该侧柱截面宽度的1/2时,bj=min(bc,bb+0.5hc);

当梁、柱的中线不重合且偏心距e≤bc/4时,bj=min(bc,bb+0.5hc,0.5(bb+bc)+0.25hc-e)。

(3)受剪承载力计算

试验表明,节点核芯区混凝土初裂前,剪力主要由混凝土承担,箍筋应力很小,节点受力状态类似一个混凝土斜压杆;节点核芯区出现交叉斜裂缝后,剪力由箍筋与混凝土共同承担,节点受力类似于桁架

由于节点核芯区处于复杂应力状态,其截面抗剪承载力的计算是在大量试验研究基础上提出的理论与经验相结合的公式。《建筑抗震设计规范》认为,节点核芯区的受剪承载力由混凝土斜压杆和水平箍筋两部分受剪承载力组成。因此,节点核芯区的截面抗震验算应按下列公式计算:

9度的一级,应符合

式中:N——对应于组合剪力设计值的上柱组合轴向压力较小值,N>0.5fcbchc,取N=0.5fcbchc;当N为拉力时,N=0;

AsVj——核芯区有效验算宽度范围内同一截面验算方向各肢箍筋的总截面面积。

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