鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算過程一般是這樣的:

1.設(shè)定構(gòu)件截面尺寸和材料強度等級;

2.完成結(jié)構(gòu)布置、荷載布置、樓層組裝;

3.選定計算參數(shù)、進行結(jié)構(gòu)計算;

4.查看計算結(jié)果,分析各項控制指標(biāo)是否符合規(guī)范要求、有沒有超限(主要有周期比、位移比、剛度比、層間受剪承載力比、剪重比、剛重比、軸壓比、剪壓比、配筋率、變形等)。

如果各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求,就可按配筋計算結(jié)果繪制施工圖了。反之,則需返回到建模菜單,修改構(gòu)件截面、或調(diào)整結(jié)構(gòu)布置、或提高材料強度等,再次進行計算……如此反復(fù)多次,直至各項指標(biāo)均在規(guī)范允許范圍內(nèi)(此過程可叫做正算)。

久而久之,我們就會形成一種習(xí)慣:一看到有超限的情況,首先想到的就是返回到建模菜單……但對于下面這四個指標(biāo)超限的情況,則無需修改模型,可以人工修改配筋量后再進行驗算,直至滿足要求(可叫做反算)。因為程序?qū)@四個指標(biāo)的驗算,是按構(gòu)件承載力計算時得出的配筋量進行的,該配筋量對于構(gòu)件承載力是合理的,但對于這四個指標(biāo)不一定是合適的,所以需要人工修改后再驗算。只要程序具備反算功能且構(gòu)件未達到最大配筋率,則這四項超限是比較容易處理的,遠不像位移比、周期比的調(diào)整那么耗時和費勁。所以層間受剪承載力的比值要調(diào)整到符合規(guī)范要求,沒必要作為一項一般不規(guī)則,尤其是結(jié)構(gòu)達到特別不規(guī)則時,可以排除該項。

一、層間受剪承載力的比值超限

下面圖1和圖2分別是《抗規(guī)》和《高規(guī)》對層間受剪承載力比值的要求。

層間受剪承載力的比值是判斷結(jié)構(gòu)一般不規(guī)則的指標(biāo)之一。層高的突變往往會引起該比值超限。多高層公共建筑的層高變化很普遍,比如底部設(shè)置高樓層或設(shè)置轉(zhuǎn)換層、中部設(shè)置高大空間或設(shè)備夾層等;所以在多高層公共建筑結(jié)構(gòu)計算中,層間受剪承載力比值超限是很常見的。

樓層受剪承載力計算公式(摘自《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》)如下圖3~圖5:

由式(C.0.1~C.0.5)可見:

1.樓層受剪承載力等于框架柱受剪承載力和剪力墻受剪承載力之和(式C.0.1)(根據(jù)《高規(guī)》,忽略式中填充墻項);

2.框架柱受剪承載力取柱彎剪平衡受剪承載力(式C.0.2-1)和柱截面受剪承載力(式C.0.2-2)的較小值。與柱縱筋和箍筋的配筋量有關(guān)(公式中帶藍框項)。

3.剪力墻受剪承載力與水平筋配筋量有關(guān)(式C.0.5)(公式中帶藍框項)。

由此可見,可增大框架柱縱筋和箍筋的配筋量,或增大剪力墻水平筋配筋量,來提高樓層受剪承載力,從而調(diào)整層間受剪承載力的比值,直至符合規(guī)范要求。只要軟件具備反算功能,則層間受剪承載力比值超限的問題就不難解決。

二、一級剪力墻水平施工縫抗滑移超限

《高規(guī)》對一級剪力墻水平施工縫抗滑移的驗算公式見下圖6:

程序是將剪力墻承載力計算時求得的邊緣構(gòu)件縱筋和預(yù)設(shè)的豎向分布筋的總面積代入公式(7.2.12)進行驗算,如不滿足則報告超限。由公式可見,該項超限可通過增加邊緣構(gòu)件縱筋和豎向分布筋配筋量,或采用附加插筋的辦法解決(構(gòu)造要求見圖7)。附加插筋量按施工縫剪力設(shè)計值與抗滑移能力的差值計算。軟件具備反算功能的話,則這項超限也不是個事兒。

三、剪力墻邊緣構(gòu)件縱筋配筋率超限

規(guī)范沒有給出剪力墻邊緣構(gòu)件縱筋的最大配筋率限值。SATWE參照框架柱的最大配筋率來判斷邊緣構(gòu)件縱筋是否超限。

邊緣構(gòu)件縱筋配筋量與豎向分布筋配筋率有關(guān)。如下圖8中藍框項即為豎向分布筋的貢獻。SATWE可分段定義豎向分布筋配筋率。所以,不方便調(diào)整剪力墻的布置及其它指標(biāo)時,可通過提高豎向分布筋配筋率從而降低邊緣構(gòu)件縱筋配筋率,以滿足要求。

四、裂縫寬度和撓度超限:

同樣,程序?qū)α芽p寬度和撓度的驗算,也是按承載力計算時求得的配筋量進行的。從驗算公式(見《混凝土規(guī)范》,這里從略)可見,裂縫寬度和撓度都與縱筋配筋量有關(guān)。這兩項超限時,不一定非要修改截面高度或厚度。配筋率偏低時,可以修改配筋量后再進行驗算,直到滿足要求。PKPM的施工圖模塊早已有這個功能。

實際工程中,裂縫寬度超限時,可增大配筋量,但要在合理配筋率范圍內(nèi);也可加大截面有效高度。撓度超限時,應(yīng)優(yōu)先增加截面有效高度,增大配筋可作為截面高度受限時的手段。