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关于轴压比的问题思考

   日期:2017-06-16

轴压比可是混凝土结构设计的重要控制指标之一,指柱(墙)的轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。它反映了柱(墙)的受压情况轴压比的规范如下

01 柱构件

《混规》11.4.16 条注1:
轴压比指柱地震作用组合的轴向压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值,即:μ=N/(fcA)

02 墙构件

《混规》11.7.16 条注:
剪力墙肢轴压比指在重力荷载代表值作用下墙的轴压力设计值与墙的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。

03 混合结构型钢混凝土构件

《高规》11.4.4 条:



那么问题来了:

01 为何轴压比计算公式中没有考虑钢筋的贡献,而在混合结构型钢混凝土柱中却可以计入型钢的贡献?

    首先我们要清楚轴压比轴压比限值的依据是理论分析和试验研究并参照国外的类似条件确定的,其基准值是对称配筋柱大小偏心受压状态的轴压比分界值。通过试验可知,柱子在反复受力时的滞回曲线捏缩效应明显,滞回耗能性能不好,通俗点就是开裂后由于轴力大,在反复受力时,裂缝马上闭合,此时钢筋对能量耗散的贡献小,混凝土成为主导受力材料。

    因此小编认为对于混凝土柱轴压比没有计入钢筋的贡献一是由于其贡献较小,二是由于无论试验还是实际工程钢筋的配置情况都不好把控,因此规范轴压比计算公式上只是全截面面积乘以混凝土抗压强度。

    但是,对于型钢混凝土构件,型钢混凝土柱有其特殊性,在一定轴力的长期作用下,随着轴向塑性的发展以及长期荷载作用下混凝土的徐变收缩会产生内力重分布,钢筋混凝土部分承担的轴力逐渐向型钢部分转移。因此,计算时可用计入型钢的贡献。

02 为何设置芯柱或配置井字复合箍等方式可以增大轴压比限值?

    国内外试验研究结果表明,设置芯柱,采用井字复合箍筋等配筋方式,能进一步提高对核心混凝土的约束效应,改善柱的位移延性性能。轴压比本质是控制延性的,但是我国规范为考虑到其他因素。

    诸如:柱截面尺寸、纵筋配筋率等方面的影响,可以说偏于严格。而且轴压比这个规定是“中国特色”,欧美规范没有这个规定,但是有考虑偏心或强度不足等意外因素引入了一个降低系数。

03 剪力墙轴压比为何用重力荷载代表值而不是轴力设计值?框架结构的轴压比用的却是设计值?

    关于这个问题小编在此抛砖引玉,欢迎大家讨论。先说我看到的一些观点:

1)地震作用下,剪力墙部分受拉部分受压,拉压平衡,所以剪力墙轴压比不考虑地震作用。
2)对剪力墙结构而言,剪力墙主要承受水平剪力,从上述列表中可以看出其控制限值较框架结构更为严格。所以不必考虑地震作用组合也是OK的,影响不大。
3)某位大师级人物曾批判过此事,表明剪力墙轴压比不考虑地震作用组合的做法是错误的,并进行了详细阐述。

小编观点:

    我曾经查看过一些模型在地震作用下的轴力,并不大,占比较小(当然这可能是我的样本容量并不足够大,也许并不足以说明什么),从02版规范条文说明中可以看出对于剪力墙这个叫名义轴压比,所以我认为要么是一种简化算法,要么就是当时规范规定这条的时候确实有某些原因导致了一点错误。若是后者,不知下一版本是否会修正

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