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如何利用软件准确计算砖砌带壁柱墙的抗压承载力

发布时间:2020-07-02 17:15      浏览: 0
作者:江苏同丰工程技术有限公司

一、概述

      事实上,不仅是空斗墙的计算,目前计算软件对砌体结构的验算还存在其他许多不足之处的。本期主要针对计算软件对早期砌体结构中比较常见的砖砌带壁柱墙抗压承载力的验算做一些探讨。

二、规范要求

1.抗压承载力验算

       对于带壁柱墙的验算,《砌体结构设计规范》GB50003-2011规定按T形截面进行验算,其4.2.8条规定了T形截面翼缘宽度的要求。

image.png

      而根据规范4.2.5条,对于单层房屋的带壁柱墙而言,可视为上端不动铰支座,下端嵌固于基础的竖向构件,对多层房屋的带壁柱墙而言,可视为两端铰支的竖向构件。对于本层梁端传来的竖向荷载,应考虑对带壁柱墙的偏心影响,而由上部楼层传来的荷载,在视为作用在上一楼层柱的截面重心处。其计算简图如下图所示。

image.png

     由规范的规定可知,对有楼面梁的带壁柱墙的抗压承载力验算,应考虑上端和下端两个截面,其相关截面参数如形状、折算高度等应按T形截面考虑。

2.高厚比验算

      根据规范6.1.2条,计算带壁柱墙的高厚比时,应考虑整片墙和壁柱间墙等两个高厚比验算,当验算整片墙的高厚比时,采用折算厚度hT,确定计算高度H0时,s取与之相交相邻墙之间的距离,当计算壁柱间墙的高厚比时,s应取相邻壁柱间的距离。

三、实例分析

       为了比较软件的验算结果与规范的验算结果,构建如下一个四层的砖混结构房屋,房屋各层层高均为3.3m,2轴和3轴位置为混凝土梁,纵墙在2轴和3轴位置设置有扶壁柱,砌筑用砖强度为MU10,砌筑砂浆强度为M5,楼、屋面恒、活载分别为4.0kN/m2和2.0kN/m2。根据以上的计算参数,我们可以对2/A轴位置处的壁柱间墙进行抗压承载力验算。

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1.按规范方法计算

     按规范方法对2/A轴位置处的壁柱间墙进行抗压承载力验算,验算结果见表1。

表1  2/A轴位置处的壁柱间墙抗压承载力验算结果

计算内容

结果

计算高度H0

3300mm

折算厚度hT

395mm

高厚比β

8.35

影响系数ψ

0.90

抗压承载力Nu=ψfA

805.3kN

竖向压力N

666.4kN

抗力/荷载效应之比

1.21

2.软件计算结果

      由于PKPM和YJK均无法直接按带壁柱墙建模计算,实际验算中常见有四种处理方法,如表2所示。

表2 软件建模时四种建模方式

编号

建模方式

1

不考虑扶壁柱

2

扶壁柱位置加横墙

3

扶壁柱位置为纵墙变截面

4

扶壁柱位置加砖柱

      四种建模方式的计算结果如下(前一个是PKPM的计算结果图,后一个是YJK的计算结果图):

模型1:不考虑扶壁柱

image.png

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模型2:扶壁柱位置加横墙

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模型3:扶壁柱位置为纵墙变截面

image.png

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模型4:扶壁柱位置加砖柱

image.png

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四、对规范和软件验算结果的分析

       由以上对四种建模方式的软件验算结果可知,四种建模方式的计算结果均与规范的计算结果不同,存在较大的计算误差,具体分析结果如表3所示。

表3  软件计算结果与规范计算结果分析

编号

建模方式

PKPM与规范结果的误差

YJK与规范结果的误差

误差原因

1

不考虑扶壁柱

-24.0%

-24.0%

未考虑扶壁柱的有利作用,结果过于保守

2

扶壁柱位置加横墙

19.0%

26.0%

软件把纵墙和横墙分别计算,对纵墙而言,增加了侧向支撑点,因此高厚比偏小,高估了纵墙承载力,对横墙而言,取影响系数为1,高估了横向承载力,若取两者的平均值作为评价标准,结果偏于不安全

3

扶壁柱位置为纵墙变截面

-7.4%

-9.1%

软件计算墙体的折算厚度时未按扶壁柱偏置计算,而按居中计算,因此折算厚度比实际折算厚度小,结果偏于保守

4

扶壁柱位置加砖柱

-18.2%

-33.1%

PKPM计算高厚比与规范规定的一致,但在计算抗压承载力Nu时,墙体面积未考虑扶壁柱的面积,且在计算荷载时重复统计了砖柱与墙体重合部分的荷载,结果偏于保守

YJK未考虑扶壁柱的有利作用,仍按无柱的墙体计算,且荷载统计时增加了柱的自重,结果更加保守

      由以上的验算结果可以看出,PKPM的QITI用户手册中指出的若两个相交的墙体计算平均值大于1.0,可以认为两个墙段受压承载力满足要求的结论存在较大的问题。

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五、结论与建议

1.对砖壁柱间墙的计算,目前常用软件无法按实际情况建模,各种变通的建模方式,其计算结果均存在较大的误差。

2.若要粗略估计,建议采用模型3:扶壁柱位置为纵墙变截面的建模方式,该方式偏于保守,但保守系数相对较小,比较接近实际情况。

3.若要准确验算扶壁柱的承载力,建议采用PKPM的模型4:扶壁柱位置加砖柱的建模方式,但计算结果应乘以T型截面面积与不考虑扶壁柱的墙体截面面积之比。

4.由于扶壁柱位置一般来说均搁置有横向梁,会带来一定的偏心,因此尚应补充对扶壁柱上端截面的验算。QITI用户手册中有如下说明,而YJK用户手册无说明。

image.png

5.PKPM模型4:扶壁柱位置加砖柱的建模方式对有扶壁柱的整片墙的高厚比验算是准确的,但缺少壁柱间墙的验算,YJK则无法准确验算带壁柱墙的高厚比。

6.目前计算软件对混凝土部分的验算相对比较准确,对砌体部分的验算分析相对比较粗略,难以满足实际工程的需要。


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