軸壓比可是混凝土結構設計的重要控制指標之一,指柱(墻)的軸壓力設計值與柱(墻)的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比值。它反映了柱(墻)的受壓情況。軸壓比的規(guī)范如下:
1、柱構件
《混規(guī)》11.4.16條注1:
軸壓比指柱地震作用組合的軸向壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比值,即:μ=N/(fcA)
2、墻構件
《混規(guī)》11.7.16條注:
剪力墻肢軸壓比指在重力荷載代表值作用下墻的軸壓力設計值與墻的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積的比值。
3、混合結構型鋼混凝土構件
《高規(guī)》11.4.4條:
那么問題來了:
1、為何軸壓比計算公式中沒有考慮鋼筋的貢獻,而在混合結構型鋼混凝土柱中卻可以計入型鋼的貢獻?
首先我們要清楚軸壓比軸壓比限值的依據(jù)是理論分析和試驗研究并參照國外的類似條件確定的,其基準值是對稱配筋柱大小偏心受壓狀態(tài)的軸壓比分界值。通過試驗可知,柱子在反復受力時的滯回曲線捏縮效應明顯,滯回耗能性能不好,通俗點就是開裂后由于軸力大,在反復受力時,裂縫馬上閉合,此時鋼筋對能量耗散的貢獻小,混凝土成為主導受力材料。
因此小編認為對于混凝土柱軸壓比沒有計入鋼筋的貢獻一是由于其貢獻較小,二是由于無論試驗還是實際工程鋼筋的配置情況都不好把控,因此規(guī)范軸壓比計算公式上只是全截面面積乘以混凝土抗壓強度。
但是,對于型鋼混凝土構件,型鋼混凝土柱有其特殊性,在一定軸力的長期作用下,隨著軸向塑性的發(fā)展以及長期荷載作用下混凝土的徐變收縮會產生內力重分布,鋼筋混凝土部分承擔的軸力逐漸向型鋼部分轉移。因此,計算時可用計入型鋼的貢獻。
2、為何設置芯柱或配置井字復合箍等方式可以增大軸壓比限值?
國內外試驗研究結果表明,設置芯柱,采用井字復合箍筋等配筋方式,能進一步提高對核心混凝土的約束效應,改善柱的位移延性性能。軸壓比本質是控制延性的,但是我國規(guī)范為考慮到其他因素。
諸如:柱截面尺寸、縱筋配筋率等方面的影響,可以說偏于嚴格。而且軸壓比這個規(guī)定是“中國特色”,歐美規(guī)范沒有這個規(guī)定,但是有考慮偏心或強度不足等意外因素引入了一個降低系數(shù)。
3、剪力墻軸壓比為何用重力荷載代表值而不是軸力設計值?框架結構的軸壓比用的卻是設計值?
關于這個問題小編在此拋磚引玉,歡迎大家討論。先說我看到的一些觀點:
1)地震作用下,剪力墻部分受拉部分受壓,拉壓平衡,所以剪力墻軸壓比不考慮地震作用。
2)對剪力墻結構而言,剪力墻主要承受水平剪力,從上述列表中可以看出其控制限值較框架結構更為嚴格。所以不必考慮地震作用組合也是OK的,影響不大。
3)某位大師級人物曾批判過此事,表明剪力墻軸壓比不考慮地震作用組合的做法是錯誤的,并進行了詳細闡述。
小編觀點:
我曾經查看過一些模型在地震作用下的軸力,并不大,占比較?。ó斎贿@可能是我的樣本容量并不足夠大,也許并不足以說明什么),從02版規(guī)范條文說明中可以看出對于剪力墻這個叫名義軸壓比,所以我認為要么是一種簡化算法,要么就是當時規(guī)范規(guī)定這條的時候確實有某些原因導致了一點錯誤。若是后者,不知下一版本是否會修正。
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