《高规》框架剪力比强势解读

《高规》框架剪力比强势解读
《高规》第9.1.11条抗震设计时,筒体结构的框架部分按侧向刚度分配的楼层地震剪力标准值应符合下列规定：
2.当框架部分分配的地震剪力标准值的最大值小于结构底部总地震剪力标准值的10%时,各层框架部分承担的地震剪力标准值应增大到结构底部总地震剪力标准值的15%；此时,各层核心筒墙体的地震剪力标准值宜乘以增大系数1.1,但可不大于结构底部总地震剪力标准值,墙体的抗震构造措施应按抗震等级提高一级后采用,已为特一级的可不再提高.
框筒结构是外周框架与核心筒协同工作的双重抗侧力结构体系.实际工程设计中,常出现外周框架刚度过低,核心筒刚度过高,结构底部剪力主要由核心筒承担的情况.这种情况遇到强震时,核心筒墙体如果损伤严重,外周框架将会承担较大地震作用,故《高规》第9.1.11条,对筒体结构承担的地震剪力做了相关规定.由于篇幅所限,本文主要针对《高规》第
9.1.11-2条（第9.1.11-3条同理）进行软件解读,并结合工程实例,让
我们明明白白做设计.
1
软件实现方式
当框架部分地震剪力小于结构底部总地震剪力10%时,意味着筒体结构的外周框架刚度过弱,此时1.5Vf,max可能远小于0.2V0.如果仍按框
剪方式调整的话,则调整后框架承担的总剪力仍较小.根据《高规》第
9.1.11-2条,此时各层框架剪力按照结构底部总地震剪力的15%进行调整,同时要求对核心筒的设计剪力和抗震构造措施予以加强.
软件的调整方式为max[0.15V
0,min(0.2V
,1.5Vf,max)]即先取
0.2V
0和1.5V
f,max
较小值,然后再取和0.15V
比较的较大值作为最终的调
整值,输出调整系数,并对剪力墙地震剪力放大1.1,抗震构造措施的抗震等级提高一级.
以PKPM-SATWE软件为例,程序可以自动计算框架部分承担的地震剪力比,在[新版文本结果查看]-[通用的0.2V
调整系数]中,程序会输出本
层的框架剪力,以及对应的0.2V
0、1.5V
f,max
,以及0.15V0对应的剪力值,
根据以上三者综合判断,输出最终调整后的剪力值V
c_f
,并输出各层对应的调整系数,如下图所示.
2
工程实例校核
某框筒结构,地上34层,地下3层,地震设防烈度7度(0.15g),第二组,Ⅲ场地类别,结构轴侧三维效果如下图：
以X向地震工况为例,计算后,通过查询[新版文本结果查询]-[竖向构件地震剪力]可获知结构底部总剪力.程序取调整范围内起始层的地震剪力作为此段结构总剪力,我们建议对结构±0以上结构进行调整计算.本工程3层地下室,二道防线调整起始层号填4,结构底部总剪力大小为=26342.7kN,前处理参数填写情况及计算结果如下图所
V
示.
第4层框架柱承担的地震剪力为该段中的最大值
V
4=2406kN<10%V
=2634.2kN,故执行《高规》第9.1.11-2条.该层调整
后地震剪力Vc_f4=
max[0.15V0,min(0.2V0,1.5Vf,max)]=max[3951.48,min(5268.7,3811.
8)]=3951.48kN,其他层同理.程序计算结果如下图所示.
第4层调整系数Coef2=3954.48/2406.7=1.64,其他层计算同理.同时,各层核心筒墙体地震剪力需放大1.1,抗震构造措施按抗震等级提高一级.程序计算结果如下图所示.这里需要说明的是,规范要求对核心筒墙体做内力调整,但目前程序暂时不能判断哪些墙体为核心筒墙体,故对所有墙肢均进行了放大.
若需要对与二道防线调整的柱子相连的梁弯矩、剪力进行相应调整,可在前处理【高级参数】中相关选项进行控制.程序根据《高规》规定默认勾选,如果需考虑《广东高规》第9.1.10条不进行调整,可取消勾选,具体如下图所示.
对于带加强层的工程,由于其层刚度较大,地震剪力相对其他楼层也会相应增大.程序会根据《高规》第9.1.11条,框架部分地震剪力最大值自动剔除加强层及加强层上下层的框架部分剪力.
3
精细化的前处理设置
对于二道防线调整,PKPM-SATWE软件前处理提供了非常细致的参数信息,具体介绍如下：
Alpha、beta
分别为V0和Vf,max前系数.对于钢筋砼结构或混合结构,默认为0.2和1.5；对于钢结构,根据《抗规》第8.2.3-3条为0.25和1.8.
0.2V
调整方式的选择
“规范方法”中,软件既提供规范的各层框架总剪力取0.2V0和
1.5Vf,max二者较小值方式,也提供二者取大的调整方式.这主要是考虑达到对于某些超限工程,审查专家建议此处两者取大,故程序增加此功能.
分段调整
若框架柱数量沿竖向有规律分段变化时,按规范精神应分段调整.定义分段后,程序取分段后各段范围内底层剪力作为对应的底部总剪力.因各段范围内地震剪力最大值不同,故可能会按照《高规》第9.1.11-2或第9.1.11-3条进行调整.
以某高层框筒结构为例,二道防线分2段调整,第1段1-19层,第2段20-44层,具体参数设置如下：
以第1段中第6层为例,结构底部剪力V
为
33451.5kN,Vc_p6=5753.7kN介于（10%V
0,20%V
）,故执行《高规》第
9.1.11-3条,调整后地震剪力Vc_f6=max[0.15V
0,min(0.2V
,1.5V
f,ma x
)]
0.2V
=6690.27kN,墙内力不放大.程序计算结果如下图所示.
以第2段中第20层为例,结构底部剪力V
为
17520kN,Vc_p20=1162.7kN<10%V
=1752kN,故执行《高规》第9.1.11-
2条,调整后地震剪力Vc_f20=max[0.15V
0,min(0.2V
,1.5V
f,ma x
)]
=0.15V
=2628.13kN,墙体地震内力放大1.1,抗震构造措施提高一级,程序计算结果如下图.
考虑弹塑性内力重分布计算调整系数
针对复杂工程,例如立面开大洞、布置大量斜柱外立面收进、连体等情况,规范调整算法已不适用,故PKPM软件提供一种基于性能设计理念的新调整系数计算方法.新方法基本计算原理、操作流程可参见“satwe用户手册第九章第二节”。