承载力抗震调整系数的正确应用
第31卷第1期建 筑 结 构2001年1月
承载力抗震调整系数的正确应用
秦晓霖
(华南理工大学建筑设计研究院 广州510641)
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[提要] 针对偏心受压构件承载力抗震调整系数应用时的典型错误,分析了其表现形式与错误根源,提出了正确
理解与应用承载力抗震调整系数的思路与方法。
[关键词] 结构设计 地震作用 承载力 抗震调整系数
一、有关规范对承载力抗震调整系数γRE的规定
(G《建筑抗震设计规范》BJ11—89)在第41412条中规
在应用γRE时,与上述偏心受压构件正截面计算不同、但有联系的是偏心受压、偏心受拉构件(或节点)斜截面抗剪计算。如矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件,其斜截面抗剪承载力计算公式为[2]:
V≤[0.16fcbh0/(λ+1.5)+fyvAsvh0/s+0.0567N]/γRE
定,结构构件的截面抗震验算应采用表达式S≤R/γRE,式中:S为地震作用效应和其它荷载作用效应的基本组合,R为结构构件的承载力设计值。《混凝土结构设计规范》
(GBJ10—89)第81113条、《钢筋混凝土高层建筑结构设计(JG与施工规程》J3—91)第51111条进一步对钢筋混凝土结
偏心受拉构件斜截面抗剪承载力计算公式为[2]:
V≤[0.16fcbh0/(λ+1.5)+fyvAsvh0/s-0.16N]/γRE
构具体规定为:考虑地震作用组合的钢筋混凝土结构构件,其截面承载力应除以承载力抗震调整系数γRE。而偏心受压、受拉构件的正截面承载力在抗震与非抗震两种情况下取值相同。
二、在γRE使用中的常见错误
应该说,上述规范的规定已经明确规定了γRE的用法,即对非抗震的截面承载力,通过引入γRE,对截面承载能力加以提高,用作抗震设计时的截面承载能力。然而,在实际应用中,却常因为对γRE的理解不完全或不够重视,出现这样或那样的错误。最典型的一个例子是《一级注册结构工程
[5]
师专业考试应试题解》中第5页的[题1—2抗震偏压柱的
式中轴向力设计值N同样不能预先用γRE进行调整。但由于N对构件的承载力有影响,因此计算截面抗震承载力时,会出现用γRE对N进行调整的情况,但应该理解为是用γRE对N产生的斜截面承载力部分进行调整,它与内力的调整有着本质的不同。
三、对γRE的正确理解与应用
目前的结构设计是采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法。在各种作用、材料性能和几何参数等基本变量确定之后,结构的可靠度决定于各分项系数的取值,既定的结构构件的可靠指标需要靠一定的分项系数来保证。
地震作用属于可变作用或偶然作用,其目标可靠指标的取值应低于静力作用下的目标可靠指标。因而,从理论上说,抗震设计中采用的材料强度设计值应高于静力作用时的材料强度设计值。但设计规范为了使用方便,便于将地震作用效应与静力荷载作用效应直接比较,在抗震设计中仍采用静力设计时的材料强度设计值。但通过引入承载力抗震调整系数γRE来提高其承载力[5]。
结构构件的抗力分项系数是按构件在荷载效应组合下,对规定的可靠指标为最优的原则来确定。其表达式[1]:
γR=
R3S/∑S2∑
kj
j
j
j
j
配筋计算]中与γRE应用有关的内容有:
(1)根据柱轴压比为0112确定偏压柱γRE为0175;(2)利用γRE对柱内力进行调整:M=γREM1,N=γRE
N1,其中M1,N1为有地震作用组合的最不利内力设计值;
(3)求偏心距增大系数时,截面曲率的修正系数为ζ1=
015fcA/N。
错误就出在第(3)步中ζ1=015fcA/N。此处N取为经过γ如此用法,γRE对轴向RE调整后的轴向力N=γREN1。力的偏心距也产生了影响,进而对构件上的外荷载作用效应也产生了影响。这样一来就超出了设计规范对γRE只是用于构件抗震承载力调整的范围。
其实,这个错误出自于上述第(2)步中对内力的调整:N
=γREN1。对设计规范的表达式S≤R/γRE进行变换:γRES
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式中:γR为构件的抗力分项系数;Sj为第j种荷载效应;Rkj
为结构构件在第j种荷载效应比值下根据规定的可靠指标确定的结构构件抗力。
因此,荷载作用效应对结构构件抗力的影响因素反映在构件的抗力分项系数γR中,也就是说荷载作用效应对结构构件抗力的影响因素反映在材料强度设计值的取值上。地震作用效应对结构构件抗力的影响进一步用承载力抗震
(下转第50页)
3广东省自然科学基金资助。
≤R。于是,对地震作用下组合内力设计值用γRE进行调整,然后再进行后续的计算,这是很多设计者的习惯作法。从本质上来说,S≤R/γRE与γRES≤R并无多大差别。但从形式上看,后者的γRE等效于一个内力调整系数。久而久之,很多设计者习惯上也就将γRE当作了一个内力调整系数来用。同样的错误还出现在此应试题解第42页的[题1—
15]中。