某輸煤廊道設(shè)計(jì)思考

任紅梅 彭功生

(1.上海市浦東新區(qū)建設(shè)工程設(shè)計(jì)文件審查事務(wù)中心，上海 201204； 2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032)

某輸煤廊道設(shè)計(jì)思考

任紅梅1彭功生2

(1.上海市浦東新區(qū)建設(shè)工程設(shè)計(jì)文件審查事務(wù)中心，上海 201204； 2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032)

以某條輸煤廊道為例，使用PKPM軟件按不同建模方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)計(jì)算所得的樓層受剪承載力結(jié)果進(jìn)行了分析比較，以驗(yàn)證程序在計(jì)算樓層受剪承載力時(shí)的不足之處。

規(guī)則性判斷，抗震，設(shè)計(jì)，樓層承載力

0 引言

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為使建筑結(jié)構(gòu)布置更有利于抗震設(shè)計(jì)，規(guī)范要求建筑的形體要滿足相關(guān)規(guī)則性要求。GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[1]中，對(duì)建筑物的規(guī)則性分為平面和豎向兩大類，對(duì)每一類又進(jìn)一步進(jìn)行了細(xì)分，并給出了每一個(gè)細(xì)分部分的規(guī)則性判別指標(biāo)。其中有些指標(biāo)的判別，設(shè)計(jì)人員只能通過電算結(jié)果進(jìn)行分析。而電算結(jié)果是否準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)人員往往只能從表象進(jìn)行粗略的分析，至于計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度卻無法掌握。本文以一條輸煤廊道為例，在PKPM中，按不同方式進(jìn)行建模計(jì)算，對(duì)計(jì)算所得的樓層受剪承載力結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，說明程序電算結(jié)果存在的誤差，希望引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的注意。

1 樓層受剪承載力及計(jì)算

GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第3.4.3的表3.4.3-2中，對(duì)豎向不規(guī)則的樓層承載力突變進(jìn)行了明確的判別標(biāo)準(zhǔn)：抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%時(shí)，結(jié)構(gòu)便屬于豎向不規(guī)則。同時(shí)，第3.4.4-2(3)條更進(jìn)一步要求，樓層承載力突變時(shí)，薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于相鄰上一樓層的65%。

對(duì)于樓層受剪承載力如何計(jì)算，GB 50023—2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[2]附錄C給出了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樓層受剪承載力計(jì)算公式：

Vy=∑Vcy+0.7∑Vmy+0.7∑Vwy

(1)

其中，Vy為樓層現(xiàn)有受剪承載力；∑Vcy為框架柱層間現(xiàn)有受剪承載力之和；∑Vmy為磚填充墻框架層間現(xiàn)有受剪承載力之和；∑Vwy為抗震墻框架層間現(xiàn)有受剪承載力之和。

同時(shí)，參考文獻(xiàn)[2]給出了對(duì)于矩形框架柱層間現(xiàn)有受剪承載力，可按下列兩式進(jìn)行計(jì)算，并取較小值：

(2)

(3)

對(duì)于對(duì)稱配筋的矩形截面偏壓柱，現(xiàn)有樓層受彎承載力可按下式計(jì)算：

當(dāng)N≤ξbkfcmkbh0時(shí)：

(4)

當(dāng)N>ξbkfcmkbh0時(shí)：

(5)

ξ=[(ξbk-0.8)N-ξbkfykAs]/[(ξbk-0.8)fcmkbh0-fykAs]

(6)

對(duì)于Vmy，Vwy的計(jì)算公式，由于本工程中不涉及，因此文中不再引用，詳情可以參見文獻(xiàn)[2]附錄C中的相關(guān)內(nèi)容。

2 算例介紹

廊道投影長(zhǎng)度為30 m，縱向柱網(wǎng)尺寸為9.0 m，橫向柱網(wǎng)尺寸為8.8 m(見圖1)。廊道面標(biāo)高為變化值，起端廊道面距地面高差為3.0 m，終端廊道面距地面高差為8.0 m。廊道面至屋面高度為4.0 m。廊道上部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，廊道面樓層采用混凝土多孔磚圍護(hù)，底部敞開。廊道所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震加速度值為0.1g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地土類別為Ⅲ類。

采用PKPM軟件按照以下兩種方式對(duì)廊道建模計(jì)算：第一種(方案一)：第一層樓面標(biāo)高以終端標(biāo)高計(jì)算，樓面其余各處節(jié)點(diǎn)標(biāo)高按降低上節(jié)點(diǎn)標(biāo)高的方式進(jìn)行修改；第二種(方案二)：第一層樓面標(biāo)高以起端標(biāo)高計(jì)算，樓面區(qū)域各處節(jié)點(diǎn)標(biāo)高按增加上節(jié)點(diǎn)標(biāo)高的方式修改。

3 計(jì)算結(jié)果分析

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，柱斷面均取600 mm×600 mm?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C35，縱筋采用HRB400級(jí)鋼，箍筋采用HPB300級(jí)鋼，梁柱鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為25 mm。底層柱子編號(hào)如圖2所示。

從兩個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果可以看出(見表1)，2層X向的受剪承載力相同，Y向受剪承載力相差2.7%，兩個(gè)方向基本相同。而1層的X向和Y向受剪承載力卻相差很多，分別相差67%和63%。為什么相同的幾何尺寸，計(jì)算出來的結(jié)果會(huì)相差這么大，我們將程序計(jì)算的結(jié)果摘錄出來，如表2所示。

表1 樓層受剪承載力及其承載力比值計(jì)算結(jié)果

表2 樓層受剪承載力PKPM結(jié)果

對(duì)表2計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析可以看出：1)在恒載和活載作用下，兩個(gè)模型計(jì)算出的柱內(nèi)力完全相同；2)相同位置的框架柱，兩個(gè)模型下，柱子自動(dòng)配筋面積有差異；3)在計(jì)算單根柱受剪承載力時(shí)，兩個(gè)模型計(jì)算的結(jié)果相差較大。按照式(2)，單根柱的受剪承載力受自身的配筋面積影響，相同位置的框架柱程序自動(dòng)配筋面積不同，但通過簡(jiǎn)單的比較可以發(fā)現(xiàn)，配筋上的差異幅度不可能引起受剪承載力的差異幅度。

為了進(jìn)一步對(duì)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，我們采用式(2)～式(6)對(duì)每根框架柱的受剪承載力進(jìn)行計(jì)算(柱寬均為600 mm，柱高均為565 mm)，并與程序計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。計(jì)算結(jié)果如表3所示。

由于手算和PKPM的計(jì)算中，混凝土保護(hù)層厚度以及鋼筋受力中心至構(gòu)件邊緣距離等參數(shù)取值可能存在差異，因此，兩者的計(jì)算結(jié)果不可能完全一致。但分別對(duì)比表2和表3可以發(fā)現(xiàn)：對(duì)方案一，手算結(jié)果與程序計(jì)算結(jié)果差異較大，最大誤差65%；而對(duì)于方案二，手算結(jié)果與程序計(jì)算結(jié)果卻比較接近，最大誤差不超過6%。將所有框架柱高度統(tǒng)一按方案一中的最高凈高取7.7 m，再按式(2)～式(6)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表4所示。

表3 樓層受剪承載力手算結(jié)果

表4 樓層受剪承載力PKPM結(jié)果(框柱凈高均取7.7 m)

對(duì)比表2和表4的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，兩者結(jié)果相當(dāng)接近，最大誤差為7.8%。因此，我們可以得出下列結(jié)論：1)式(2)～式(6)的計(jì)算方法與PKPM程序采用的計(jì)算公式基本相近；2)當(dāng)幾何建模按方案一進(jìn)行建模，PKPM計(jì)算框架柱受剪承載力時(shí)，柱凈高按最大凈高的框架柱進(jìn)行統(tǒng)一取值；3)當(dāng)幾何建模按方案二進(jìn)行建模時(shí)，PKPM計(jì)算框架柱受剪承載力時(shí)，按各個(gè)框架柱實(shí)際凈高進(jìn)行計(jì)算。

4 結(jié)語

本文以兩端高差較大的某輸煤廊道為算例，利用PKPM設(shè)計(jì)軟件分別按廊道兩端的不同層高進(jìn)行幾何建模計(jì)算，并對(duì)PKPM計(jì)算的樓層受剪承載力進(jìn)行分析和比較，總結(jié)出在某些建模情形下PKPM計(jì)算結(jié)果會(huì)發(fā)生失真的現(xiàn)象，希望本文的分析結(jié)論對(duì)廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員具有參考借鑒作用。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50023—2009，建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

On design for some coal conveying passage

Ren Hongmei1Peng Gongsheng2

(1.ConstructionEngineeringDesignDocumentsInspectionAffairsCenterinPudongDistrictofShanghai,Shanghai201204,China;2.CCCCThirdHarborConsultantsCo.,Ltd,Shanghai200032,China)

Taking some coal conveying passage as the example, the paper adopts PKPM software to undertake the design with different model establishment approaches, and analyzes and compares the floor shearing loading capacity from the calculation, so as to prove the shortages of the program to calculate the shearing loading capacity.

regular judgment, anti-seismic, design, floor loading capacity

2015-02-02

任紅梅(1981- )，女，工程師; 彭功生(1979- )，男，高級(jí)工程師

1009-6825(2015)11-0031-02

TD529

A