作者:刘孝国
规范对墙、柱截面设计的界限
《 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010》7.1.7 当墙肢的截面高度与厚度之比不大于4时,宜按框架柱进行截面设计。
《建筑抗震设计规范GB50011-2010[2016年修订版] GB 50011-2010》 6.4.6 抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时,应按柱的有关要求进行设计;矩形墙肢的厚度不大于300mm时,尚宜全高加密箍筋。
墙与柱分析与设计的不同之处
内力分析的不同:
柱是杆系模型;剪力墙是壳元,要进行网格的划分,导致刚度不同,内力分担也不相同;柱、墙与梁的连接部位也不同,柱连接在节点上,剪力墙连接在墙体的两端节点上;梁柱有刚域要求,剪力墙与梁连接没有刚域。
内力调整的不同:
柱要进行墙柱弱梁调整,要进行底层柱弯矩放大系数调整,要进行强剪弱弯调整;剪力墙的调整方式与柱完全不同。对于一级剪力墙为了满足强剪弱弯要求,还需要调整底部加强部位以上剪力墙的弯矩。
《 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010》7.2.5 一级剪力墙的底部加强部位以上部位,墙肢的组合弯矩设计值和组合剪力设计值应乘以增大系数,弯矩增大系数可取为1.2,剪力增大系数可取为1.3。
柱、墙构造的不同:
柱、剪力墙的构造最小厚度不同。
柱、剪力墙的轴压比限值不同,并且轴压比计算方式也不同。
剪力墙分布筋与柱箍筋构造也不同,剪力墙竖向分布筋的构造与抗震等级无关。
柱、墙保护层厚度不同,导致钢筋距离合理点的距离也不同。
柱、墙倾覆力矩的统计不同:
柱的倾覆力矩统计在框架中,有两个方向的倾覆力矩。剪力墙是壳单元,面内面外都有荷载,也存在面内面外倾覆力矩的问题,但是由于剪力墙都不做面外设计,因此倾覆力矩的统计通常不考虑面外贡献,或者面外仅仅考虑有效翼缘,无效计入框架。按照柱、墙输入影响倾覆力矩的统计,进而引起对结构体系的判定不同。
软件对墙按照柱设计的相关要求
软件中仅仅对于独立的一字型墙肢,当高厚比小于4时按照柱设计;
按照柱设计时,内力分析及调整还是按照剪力墙的方式处理。
按照柱设计时,如果是构造配筋,会按照角柱构造。
按照柱设计时,与柱不竟相同,柱有角筋,墙按照柱设计时无角筋。
剪力墙按照柱设计时,钢筋距离合力点的距离取40,这是个定值。
剪力墙按照柱设计时,剪跨比按照剪力墙的精确算法计算。
剪力墙按照柱设计,抗剪承载力按照墙统计,不考虑墙面外抗剪承载力。
结论
规范高厚比小于4的墙按柱设计,仅仅是截面设计,无实质意义。短肢平面内刚度小,变形接近框架的剪切形变形。工程中为了保证结构体系判断的正确性,建议高厚比小于4的墙直接按照柱输入。
勘察设计大师、规范主编
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