[发明专利]小偏心受拉混凝土剪力墙中震可修验算方法

说明书

本发明涉及小偏心受拉钢筋混凝土、型钢混凝土或钢板混凝土剪力墙中震可修验算方法，用于解决高层结构中墙肢名义应力和最大裂缝宽度控制的技术问题。技术方案是：先将墙肢名义拉应力和名义剪应力标准值线性叠加为名义组合应力标准值，与混凝土抗拉强度标准值做比较，并确定名义拉应力项系数；其次，根据名义组合应力公式验算，且当名义拉应力标准值不大于对应数值时，可不配置型钢或钢板；再次，控制混凝土墙肢中钢筋(含型钢和钢板)等效应力不大于最大裂缝宽度对应钢筋应力；最后，综合判定可修状态并做调整。本发明适用于各类混凝土剪力墙处于小偏心受拉时可修验算，与规范衔接较好，可广泛用于高层结构领域，有良好技术经济效益。

技术领域

本发明涉及一种应用于高层建筑结构中钢筋混凝土剪力墙、型钢混凝土剪力墙或钢板混凝土剪力墙处于小偏心受拉状态时的中震可修验算方法，属于结构工程技术领域。

背景技术

在超高层及超限高层建筑结构中，由钢筋混凝土剪力墙、型钢混凝土剪力墙或钢板混凝土剪力墙围合而成的筒体被广泛采用，部分墙肢因承担较大的风荷载及地震作用而易处于小偏心受拉状态，尤其在性能化设计时的中震作用状况下，这一现象更为突出，成为设计难点。

在国家及行业标准中：GB50011-2010《建筑抗震设计规范》针对中震可修设计水准，规定采用与小震不坏设计水准同样的方法，即通过基于小震的抗震承载力验算来实现，未给出单独的验算方法；JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》和GB50010-2010《混凝土结构设计规范》给出了偏心受拉钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力验算方法，GB50010-2010 的附录G.0.5条给出了钢筋混凝土深梁在标准组合下剪力不大于0.5f_tkbh₀时可保证一般情况下不出现斜裂缝，可不进行受剪承载力验算即不需要做配筋验算，此方法属于名义剪应力方法控制可修，但深梁与剪力墙受力状态不同，仅可作为参考；JGJ138-2016《组合结构设计规范》给出了偏心受拉型钢混凝土剪力墙和钢板混凝土剪力墙的抗剪承载力验算方法。上述标准均未提及中震可修验算方法及对应的应力控制水平，而且各标准中的小偏心受拉混凝土剪力墙的抗剪计算模式是根据偏心受压剪力墙的受剪承载力规律折减后给出，未进行试验验证，在某些情况下偏于不安全；上述标准将纵向钢筋的抗剪贡献并入了其他系数中考虑，与同一规范体系下的类似受力状态的深受弯构件(GB50010-2010附录G.0.4条)、转换层水平楼板(JGJ3-2010的10.2.24条)单独考虑纵向钢筋贡献的抗剪验算模式不一致；上述标准中的设计公式未考虑高名义拉应力水平下纵向钢筋(或钢板)承受拉剪复合作用导致的“割韭菜”式的破坏模式，也未考虑高拉应力水平下往复拉压导致的边界条件改变后墙肢的稳定性问题。

在超限结构规定或地方标准中：全国超限规定《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(2015版)基于延性构造做出规定，中震时出现小偏心受拉的混凝土构件应采用特一级构造，对小偏心受拉剪力墙中震时双向水平地震下墙肢全截面由轴向力产生的名义拉应力超过混凝土抗拉强度标准值时宜设置型钢承担拉力，且名义拉应力不宜超过两倍混凝土抗拉强度标准值(可按弹性模量换算考虑型钢和钢板的作用)；广东省超限规定《广东省超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会关于超限高层建筑结构设计和审查若干问题讨论会会议纪要》(2016年)规定，中震作用下小偏心受拉构件是否需要配置型钢可根据其具体受力情况由设计人确定，不控制混凝土的名义拉应力，在往复荷载作用下构件承受较大压力(压应变大于0.003)时，应扣除保护层厚度校核其平面外稳定承载力；福建省地方规定《福建省住宅工程设计若干技术规定》(2018年)第二十三条规定，在风荷载和中震标准组合下，剪力墙出现受拉且拉应力超过f_tk时，拉力应由型钢来承担，型钢(Q345B)的拉应力不应大于200MPa，竖向构件出现小偏心受拉时，应按抗震等级特一级构造，配置型钢后的纵向钢筋按受力要求和原有抗震等级的约束边缘构件配筋率取大值设置。上述规定属于名义拉应力方法，但是控制方式不同甚至相反，并且都没考虑剪应力影响。