浅谈竖向构件轴压比在工程手算中的应用

　　摘要：竖向构件的轴压比是建筑结构设计中需要控制的一项指标，设计人员需要严格按照规范要求控制构件的轴压比，也需要灵活运用轴压比来简化工程手算中的一些问题。本文采用公式推导的方式，通过“巧用轴压比判定基桩承台柱下局部承压能力”和“巧用轴压比判定剪力墙肢的稳定性”两个例子，阐述了运用轴压比简化工程设计手算的问题。

　　关键词：轴压比,局部承压, 稳定性

　　在钢筋混凝土结构设计中，竖向构件(墙和柱)的轴压比是一项需要控制的指标，也是一项能够衡量结构受力性能、经济性能与安全性能的指标。对于高层建筑结构，新版《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗规》)不仅要求跟据抗震墙的轴压比来确定墙是否需要设置约束边缘构件(详《抗规》表6.4.5-1)，而且要求设计者根据抗震墙轴压比的大小来确定其边缘构件Lc长度及配箍特征值(详《抗规》表6.4.5-3)。这样一来，结构竖向构件轴压比的均匀性将直接影响到结构的经济性以及设计人员的工作量：其一、轴压比均匀的结构可以充分发挥混凝土的强度，直接减少高标号混凝土的用量，也降低了墙约束边缘构件的体积配箍率，减少箍筋用量，降低工程造价;其二、轴压比均匀的结构可减少抗震墙边缘构件的数量，减少设计人员的工作量。

　　不仅如此，巧用竖向构件的轴压比还可以帮助设计人员快速简洁的处理一些手算问题。

　　一、巧用轴压比判定基桩承台的柱下局部承压能力

　　按混凝土结构设计规范，验算局部承压的公式为：

　　验算承台局部承压时，fcc为承台的素混凝土轴心抗压强度设计值，fcc=0.85 fc

　　在实际工程应用中，可将承台的fcc值换算为上部结构柱的混凝土抗压强度值fc上部，即fcc=k fc上部，其中恒定值k=fcc/ fc上部，

　　这样，(1)式变为：

　　上式两边除以 得到：

　　例如，当墙柱混凝土等级采用C55，承台混凝土强度等级采用C30时，fcc=0.85×14.3=12.15N/mm2，fc上部=25.3N/mm2，k=12.15÷25.3=0.48，λ≤ k=0.83，此时，只要轴压比值小于0.83，基桩承台的局部抗压承载力就能满足计算要求。

　　值得注意的是，PKPM等计算软件给出的轴压比值为重力荷载代表值作用下的轴压比，若要综合考虑水平力作用下的轴压比，则上式各值应相应适当减小。

　　二、巧用轴压比判定剪力墙肢的稳定性。

　　《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)7.2.2条第四款规定：“当墙厚不能满足本条第1、2、3款的要求时，应按本规程附录D计算墙体的稳定性”。

　　对于底部为架空层或作商业等公共用途的高层住宅建筑，其底部层高通常都比较大，此时墙厚往往不能满足《高规》7.2.2条第1、2、3款的规定，此时需按附录D计算墙体的稳定性，对于一字型剪力墙，PKPM-SATWE能给出准确的验算结果，而对于非一字型的剪力墙，PKPM-SATWE是将其分开为若干段一字型剪力墙来计算的，显然这样计算不符合《高规》附录D的要求，此时就需要手算非一字型墙段的稳定性。

　　按附录D，验算墙肢稳定性的公式为

　　(7)式左边即为墙的轴压比λ，对同一工程，(7)式右边是与墙形状及楼层高度有关的特定值，可用k表示，于是(7)式可简化为λ≤k，也就是说，对于某一层的某种截面形状的剪力墙，只要其λ值不超过某一恒定值k，则其稳定性就能满足计算要求。

　　可见，我们在工程设计中不仅需要严格按照规范要求控制竖向构件的轴压比，而且也需要充分发挥轴压比的简化判断功能，因为巧用轴压比可解决工程手算中不少纷繁复杂的问题。

《浅谈竖向构件轴压比在工程手算中的应用》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅谈竖向构件轴压比在工程手算中的应用

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-19942