[分享]SATWE中如何进行剪力墙墙肢稳定验算

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墙肢稳定验算

在v4.3版本的SATWE软件中，程序对《高层建筑混凝土结构技术规程》附录D中的剪力墙墙肢稳定验算做出了全新的注解，局部稳定进行了一定改进且新增了惯性矩整体稳定验算，以便用户对墙肢的稳定判断有更加明确的认知。下面将对该两种稳定验算进行详细讲解。

1.1 由计算长度判断墙肢稳定情况

程序参考的规范条文：《高层建筑混凝土结构技术规程》附录D D.0.1-D.0.3

剪力墙墙肢应满足下式的稳定要求：

式中：q  — 作用于墙顶组合的等效竖向均布荷载设计值；

 — 剪力墙混凝土的弹性模量；

t  — 剪力墙墙肢截面厚度；

— 剪力墙墙肢计算长度，=βh，β为墙肢计算长度系数，h为墙肢所在楼层的层高。

墙肢计算长度系数β应根据墙肢的支承条件进行分别采用，根据墙肢的支承条件可分为两边支承、三边支承以及四边支承三类验算情况。在SATWE后处理构件信息中程序会明确输出该剪力墙墙肢的支承条件以及计算长度系数β的数值，方便用户进行判断以及核算。下面将介绍三类支承条件的详细说明。

1.1.1两边支承墙肢验算

对于单片独立墙肢程序按两边支承板计算，取β等于1.0进行验算。

图1 独立墙肢两边支承稳定验算

1.1.2三边支承墙肢验算

对于T形、L行、槽型和工字型剪力墙的翼缘以及T形剪力墙的腹板程序均按三边支承计算，当β值小于0.25时，取0.25。

β=

式中： — T形、L行、槽型和工字型剪力墙的单侧翼缘截面高度。

在SATWE中，程序将T形剪力墙的腹板同样归并为在构件信息中进行了输出。当工程中剪力墙墙肢并不是地下室外墙时，SATWE会自动将剪力墙进行归并整合即将同一轴线上的剪力墙合并为一片墙肢。此规则导致在进行剪力墙墙肢验算时T形、槽型和工字型剪力墙的翼缘后处理构件信息仅能选取为一片墙，但会取各段翼缘的相应高度进行分别验算。对于地下室外墙，由于程序对其进行了特殊处理，同轴线剪力墙并不合并，因此在进行剪力墙稳定验算时其翼缘高度取值为单片地下室外墙肢本身的翼缘高度。具体情况如下图所示：

图2 L形墙肢三边支承稳定验算

在SATWE中程序会输出相应支承条件下翼缘高度的数值，方便用户与原有数据进行对比核算。对于T形、槽型和工字型剪力墙的翼缘 ，程序对取各段翼缘的高度进行分别验算。

图3 T形墙肢两段三边支承稳定验算

由此引入的分段单独验算对于长度较大且被其他墙体打断的多段长墙其验算结果更加直观也更加符合规范中条文规定。

图4 多段长墙墙肢稳定验算

对于地下室外墙，由于satwe程序中后处理对其不进行轴线合并，因此地下室外墙的墙肢验算输出一直为单片墙肢单段输出。

图5 地下室外墙三边支承稳定验算

1.1.3四边支承墙肢验算

槽型和工字型剪力墙的腹板，采用四边支承板计算；当β值小于0.2时，取0.2。

β=

式中： — 槽型、工字型剪力墙的腹板截面高度。

同三边支承，在SATWE中程序将槽型、工字型剪力墙的腹板同样归并为在构件信息中进行了输出。

图6 工字型剪力墙腹板四边支承稳定验算

1.1.4支承条件的判断

在SATWE中支承墙肢与被支承墙肢成垂直关系时，程序可自动判断其支承条件成立，但当两者之间存在一定角度后，程序会设置一定的允许容差，在容差范围内则依旧可以判断为有效支承，但在容差范围外则将其判断为无效支承，如图所示：

图7 剪力墙墙肢支承判断

对于存在边框柱的剪力墙结构， satwe程序一律认定其为一个有效的支承条件。

图8 含边框柱剪力墙墙肢支承判断

对于地下室外墙，由于其不对同轴线的相邻墙肢进行合并，因此在判断其支承条件时应将其延伸至相邻墙肢是否存在有效支承，而后再进一步判断地下室外墙本应的支承条件，如下图所示：

图9 地下室外墙有效支承判断

1.2 由惯性矩判断墙肢稳定情况

程序参考的规范条文：《高层建筑混凝土结构技术规程》附录D  D.0.4

剪力墙墙肢尚宜满足下式的稳定要求：

N

式中：N — 作用于墙顶组合的竖向荷载设计值；

      I — 剪力墙整体截面的惯性矩，取两个方向的较小值。

由于规范中规定当剪力墙翼缘截面高度或腹板截面高度与翼缘截面厚度之和小于截面厚度的2倍和800mm时，宜采用惯性矩算法计算剪力墙整体稳定，satwe程序为避免出现遗漏，所有剪力墙墙肢均进行惯性矩算法验算，仅当验算墙肢连接比其本身长度更大的长墙时不使用。

当使用惯性矩算法时，程序将验算墙肢和与其相连的墙肢、边框柱作为一个整体计算其两个主轴方向的惯性矩，取两个方向的较小值进行验算，如下图所示；

图10 惯性矩算法验算墙整体稳定

验算时所用到的作用于墙顶组合的竖向荷载设计值，程序同样选取剪力墙墙肢整体进行荷载合并，合并后再取竖向荷载最不利设计值进行验算。

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结语

最新v43版本Satwe对上述两类剪力墙墙肢稳定验算进行了整合，对一片墙肢程序将同时进行该二类验算并取其中较为不利的计算结果进行输出，不利情况由设计值与验算所允许最大值的比值进行判定。

本文较为详尽的介绍了satwe软件中两种剪力墙墙肢稳定验算所遵循的条文规定以及其执行的应用情况，可以帮助用户更加明确地认知剪力墙墙肢的稳定情况，方便用户对剪力墙结构的整体形势进行合理的判定，希望对广大读者在设计中有所帮助。

参 考 文 献

[1] 高层建筑混凝土结构技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2] PKPM-SATWE用户手册[M].北京