钢筋混凝土剪力墙正截面承载力的简化计算VIP免费

IndustrialConstructionVol138,Supplement,2008工业建筑2008年第38卷增刊钢筋混凝土剪力墙正截面承载力的简化计算王宇航曲哲叶列平(清华大学土木工程系北京100084)摘要:钢筋混凝土剪力墙通常采取两端集中配筋、腹板均匀配筋的方式,我国现行有关规范和规程给出了正截面承载力的近似计算方法,但具体计算要经过多次迭代,比较繁琐。基于正截面承载力叠加方法,提出了一个简化计算方法。计算结果表明,建议方法计算简便,与现行规范方法和理论方法的计算结果相比误差很小。关键词:剪力墙正截面承载力叠加方法均匀配筋SIMPLIFIEDCALCULATIONMETHODTODETERMINETHEFLEXURALSTRENGTHOFRCSHEARWALLWangYuhangQuZheYeLieping(DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversityBeijing100084)Abstract:ForRCshearwalls,thereinforcementsareoftenconcentratedattwoflangesanddistributedalongthewallweb.ThedifferentapproximateflexuralstrengthmethodsofRCshearwallaregivenbothinCodeforDesignofConcreteStructuresandTechnicalSpecificationforConcreteStructuresofTallBuilding.Butthesemethodsaretoocomplicatedtobeused.Thispaperprovidesasimplifiedmethodbasedonthesuperpositiontheory.TheexampleshowsthatthesuggestedsimplifiedmethodiseasytobeusedandhaslittleerrorascomparedwiththetheoreticalresultsandthatofCodeforDesignofConcreteStructures.Keywords:RCshearwallflexurestrengthsuperpositiontheoryuniformreinforcement.第一作者:王宇航男1985年11月出生本科生收稿日期:2007-09-101概述钢筋混凝土剪力墙是高层建筑结构中经常采用的结构构件形式,其截面通常采用图1所示两端集中配筋、腹板均匀配筋的方式。根据现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)[1](以下简称“规范”),其正截面承载力可按以下公式计算:N=αfc[ξbh0+(b′f-b)h′f]+f′yA′s-σsAs+Nw(1a)Ne=αfc[ξbh02(1-015ξ)+(b′f-b)h′f·(h0-015h′f)]+f′yA′s(h0-a′)+Mw(1b)式中,Nw为沿界面腹部均匀配置的纵向钢筋承担的轴向压力;Mw为沿界面腹部均匀配置的纵向钢筋的内力对受拉钢筋重心的力矩;Nw和Mw的具体表达式见“规范”;其他符号说明见“规范”。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3)[2](以下简称“高规”)中也给出无地震作用组合时钢筋混凝土剪力墙正截面承载力的计算公式如下:N≤A′sf′y-As-Nsw+Nc(2a)图1截面配筋N(e0+hw0-hw2)≤A′sf′y(hw0-a′s-Msw+Mc)(2b)式中,Nc为混凝土承担的轴力;Mc为混凝土受压区内力对受拉钢筋重心的力矩;Nsw,Msw的意义与“规范”的Nw,Mw相同,当受压区高度x在不同范围时,Nc、Nsw、Mc和Msw的表达式也不同,具体内容见“高规”;其他符号说明见“高规”。522上述“混凝土规范”和“高规”的设计公式在实际计算中较为繁琐,涉及大小偏压的判别,在小偏压计算时,需求解二次方程或需多次迭代,并且还要判断受压区高度是否进入腹板。本文借鉴文献[3]和《钢骨混凝土结构设计规程》(YB9082-97)[4]说明中的正截面承载力叠加方法,提出一种简化方法,基本思路是,先将沿腹部均匀配置的离散钢筋连续化,使其在形心位置和总面积保持相同的情况下连续化为一矩形钢板,再与两端集中配筋组成工形钢截面(见图2)。然后,根据文献[3]和文献[4]的叠加方法,将钢筋混凝土剪力墙正截面承载力计算公式表示为:N=Nc+NsM=Mc+Ms(3)式中,Nc和Mc分别为纯混凝土截面承担的轴力和弯矩;Ns和Ms分别为工字钢截面承担的轴力和弯矩。图2叠加法的基本思路2混凝土截面的Nc-Mc相关曲线对于混凝土矩形截面,不考虑混凝土的抗拉强度,由图4的截面受力等效矩形应力图分析可得,纯混凝土截面部分的Nc-Mc相关曲线为一抛物线[5],如图3所示。图中,O点表明截面轴力为零时,受弯承载力为零;A点表明截面达到最大轴压承载力时,受弯承载力为零;B点表明截面轴压力为最大轴压承载力的一半时,受弯承载力达到最大。1—工形截面;2—矩形截面图3矩形截面和工形截面Nc-Mc相关曲线a-B点应力状态;b-A点应力状态图4特征点应力状态尽管混凝土工形截面与矩形截面的Nc-Mc相关曲线形状有所差别,但对于对称工形截面,Nc-Mc相关曲线上的O、A、B三点对应的状态...