[分享]技术干货 | 边缘构件荟萃

作者:星辰一粟 时间: 2020-07-21 00:00 阅读:

技术干货 | 边缘构件荟萃

转自公众号:PKPM构力科技

摘要:
SATWE软件对于剪力墙配筋结果的表示提供两张简图,一张是配筋结果中对于各个直线剪力墙段的配筋结果,另一张是边缘构件配筋结果。值得注意的是:直线剪力墙段的暗柱主筋给出的是计算值,如果计算值小于零则取零,并不考虑构造要求;而边缘构件简图中的配筋结果则同时考虑了钢筋的计算值和构造值,也即二者当中取大。这是因为边缘构件的形状常为T形、L形、边框柱形等,程序需要考虑节点周围存在多个墙肢的情况,而计算配筋时只考虑单个墙肢。因此,剪力墙的配筋结果以边缘构件简图为准,直线剪力墙的墙段配筋图仅供校核之用。
下面分别以L形、带端柱形边缘构件为例,介绍不同情况下(如在墙肢小于800mm、钢筋级别)程序的处理原则。

01计算控制:

1.当墙肢长度小于800

校核下图边缘构件配筋面积,墙厚为300mm,为便于表述,将墙按图示编号,如图1所示。配筋菜单输出结果如图2所示,即墙的计算配筋结果。
对于边缘构件结果,程序按构造与计算取大,作为最后输出的边缘构件结果,对于计算值与构造值,可在【补充验算】-【墙补充验算】-【边缘构件查改】菜单中查看,如图3所示。

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图1

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图2

图1所示1#边缘构件为例,其由1、2号墙组成,墙厚为300mm,其钢筋合力点到构件边缘距离分别为40mm、250mm,抗震等级为2级,计算配筋分别为1368.64 mm2、2432.61 mm2,主筋强度为360 N/ mm2,分布筋强度为300 N/ mm2,竖向分布筋配筋率为0.3%(由于分布筋与主筋强度不同,在计算暗柱面积时,要进行等强代换)。
1号墙边缘构件的计算配筋面积为:
1368.64+(350-40)*300*0.3%*300/360=1601.14 mm2
2号墙边缘构件的计算配筋面积为:
2432.61+(400-250)*300*0.3%*300/360=2545.11 mm2
图3输出:28号节点位置边缘构件,是由1号墙的左端与2号墙的下端边缘构件组成,其配筋面积为:
1601.14+2545.11=4146.25 mm2
34号节点位置边缘构件,是由1号墙的右端边缘构件组成,其配筋面积为:
1601.14 mm2
由于暗柱最小尺寸为400mm,当墙长小于800mm时,则会出现边缘构件合并的问题,即本例中1#边缘构件由两个边缘构件合并而成,其总的计算面积为:
4146.25+1601.14=5747.39 mm2
程序输出结果一致。

技术干货 | 边缘构件荟萃_4
图3

抗震等级为二级,位于底部加强区,根据高规表7.2.16,构造配筋率为0.8%,由于勾选图4所示参数,执行高规7.2.16-4条,构造配筋率提高0.1%,则:
28号节点边缘构件阴影区面积为:
(300+300)*300+300*300=2700 cm2
其构造配筋面积为:2430 mm2=2700 cm2*0.9%
34号节点边缘构件阴影区面积为:
400*300=1200
其构造配筋面积为:1080 mm2=1200 cm2*0.9%
由于采用求和再调整的方式计算构造配筋,则实际构造配筋量为:
3105 mm2=3450/3900*(2430+1080)

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图4

综上,1#边缘构件计算面积为:5747.39 mm2,构造配筋面积为:3105 mm2,构造与计算取大,最终配筋量为计算控制,即5747.39 mm2。

2.带端柱的边缘构件

以图2所示右下角带端柱剪力墙为例,墙厚300mm,钢筋合力点到构件边缘距离为250mm,抗震等级为2级,计算配筋为2319.6 mm2,墙主筋强度为360 N/ mm2,分布筋强度为300 N/ mm2,竖向分布筋配筋率为0.3%。柱单侧配筋计算面积分别为1974.12 mm2,1741.85 mm2,角筋面积为201 mm2,主筋强度为360 N/ mm2。

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图5

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图6

上图中2#边缘构件由4号墙与柱组成:
4号墙边缘构件的计算配筋面积为:
2319.6+(400-250)*300*0.3%*300/360=2432.1 mm2
柱的全截面计算配筋面积为:
1974.12*2+1741.85*2-201*4=6627.94 mm2
2#边缘构件面积为:2432.1+6627.94=9060.04 mm2(构造配筋小于计算)。


02 构造控制

1.带端柱的边缘构件

1)为说明问题,以图 7所示简单工程为例,下面手动校核图示中数字“25707.0”的得出过程。

技术干货 | 边缘构件荟萃_8
图7

程序计算的原则是:墙的计算配筋与柱的计算配筋之和,与墙的构造配筋与柱的构造配筋之和取大。本模型墙柱计算配筋简图如图 8所示。则柱与墙计算配筋之和为:
(6414.1+5072.7)×2-314×4=21717.6 mm2
(其中柱单边配筋包含两个角筋面积,所以计算总配筋时要去掉重复计算的角筋)。
墙肢截面信息如图 9所示,竖向分布筋配筋率为0.3%,暗柱长为400mm,钢筋合力点到构件边缘距离为250mm,墙厚为300mm,则墙暗柱内竖向分布筋面积为:
(400-250)×300×0.3%=135 mm2。
则边缘构件配筋面积为21717.6+3855.0+135.0=25707.6 mm2,与计算结果基本一致。

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图8

技术干货 | 边缘构件荟萃_10
图9

2)上述情况为墙的最小配筋率控制,对于带端柱的剪力墙,其构造配筋还受柱的最小配筋率影响,即柱的最小配筋率与墙的最小配筋率(或根数-直径)取大,作为最终边缘构件构造配筋。


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图10

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图11

以图10所示构件为例,抗震等级为二级,柱为角柱,纵筋级别为HRB400,柱最小配筋率为0.95%,阴影区面积为Ac=2500 cm2,根据高规7.2.16,墙构造配筋为2000 mm2=max(0.8%Ac,6φ14),柱最小配筋面积为2375 mm2=2500 cm2*0.95%,则边缘构件最终构造配筋为2375 mm2=max(2000,2375)。
由于边缘构件计算配筋面积即为柱的构造配筋,所以最终边缘构件配筋面积为:2375 mm2。

2.L 型边缘构件

以某简单工程例,其平面布置如图 12所示,Y向墙长700mm,X向墙长5000mm,墙厚均为300mm,其配筋结果如图 13所示,下面重点介绍“合并再调整”的配筋方式。

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图12

技术干货 | 边缘构件荟萃_14
图13

对于剪力墙边缘构件结果,因其阴影区内可同时设置分布筋,且需要执行规范给出的构造要求,因此其结果可直接在【计算结果】-【边缘构件】菜单下查看,而非【配筋】菜单下结果。【配筋】菜单下只给出墙端暗柱的计算面积,不包含分布钢筋,且未与构造取大,所以最终实配结果以【边缘构件】菜单输出为准。
对于剪力墙暗柱的计算,程序默认按长度400mm计算其配筋,则两个暗柱长度至少是800mm,但实际情况墙肢长度不一定能满足800mm,当墙长小于800mm时,则程序会进行所谓“合并再调整”。以图 12所示工程“L”型边缘构件为例,利用程序的“边缘构件查改” 功能查看其配筋量,操作如图 14所示,其结果如图 15所示。

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图14

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图15

图 15中结果换算原则是用实际阴影区面积与计算阴影区面积的比例,作为调整系数,调整原配筋面积。X向墙长700mm,Y向墙长5000mm,墙厚均为300mm,则实际阴影区面积为3450 cm2,节点序号如图 16所示,17号节点阴影区计算面积为:300mm×400mm=1200 cm2,其构造配筋量为:
1200 cm2×1.2%=1440 mm2。
16号节点边缘构件阴影区计算面为:
(300+300)mm×300mm+300mm×300mm=2700 cm2
其构造配筋量为:2700 cm2×1.2%=3240 mm2。
综上,实际阴影区面积与计算阴影区面积比例为:3450/(1200+2700),调整前构造配筋量为:(1440 mm2+3240 mm2)=4680 mm2,则调整后实际配筋面积为
4140.00 mm2= (3450.0/3900.0×4680.00)

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图16

03 结语

程序根据高规第七章进行剪力墙的设计,并根据轴压比确定是否为约束边缘构件。规范上对于约束边缘构件及构造边缘构件的形式分别给出,程序在此基础上又进行了补充(详见用户手册)。以上校核过程均以构造边缘构件为例,并且只有两种情况:L及带端柱形式,目的是重点介绍在校核过程中的特殊情况:墙长小于800及钢筋级别不同。对于约束边缘构件及其他一般情况,可以此文中介绍的情况进行类比校核。

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