承载力抗震调整系数得正确应用
一、有关规范对承载力抗震调整系数γ
RE
得规定
旧《建筑抗震设计规范》(QBJ 11—89)中第4.4.2条以及新《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)中第5.4.2条中规定,结构构件得截面抗震验算应采用表达式S≤R
／γ
RE
,式中:S为地震作用效应与其她荷载作用效应得基本组合,R为结构构件得承载力设计值。
《混凝土结构设计规范》(QBJ 10—89)第8.1.3条、《钢筋混凝土高层建筑结构与施工规程》(GBJ 13—91)第5.5.1条进一步对钢筋混凝土结构具体规定为:考虑地
震作用组合得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γ
RE
。而偏心受压、受拉构件得正截面承载力在抗震与非抗震两种情况下取值相同。
二、在γ
RE
使用中得常见错误
应该说,上述规范得规定已经明确规定了γ
RE
得用法,即对非抗震得截面承载力,
通过引入γ
RE
,对截面承载力加以提高,用作抗震设计时得截面承载力。然而,在实际
应用中,却常因为对γ
RE
得理解不完全或不够重视,出现这样或那样得错误。最典型得一个例子就是《一级注册结构工程师专业考试应试题解》中第5页得[题1—2抗震偏
压柱得配筋计算]中与γ
RE
,应用有关得内容有:
(1)根据柱轴压比为0.12确定偏压柱γ
RE
为0.75。
(2)利用γ
RE 对柱内力进行调整:M=γ
RE
M
1
,N=γ
RE
N
1
,其中M
1
,N
1
为有地震作用组合得
最不利内力设计值。
(3)求偏心距增大系数时,截面曲率得修正系数为ξ1=0.5fcA／N。
错误就出在第(3)步中ξ1=0.5fcA／N。此处N取为经过γ
RE
调整后得轴向力
N=γRE N 1。如此用法,γRE 对轴向力得偏心距也产生了影响,进而对构件上得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 只就是用于构件抗震承载力调整得范围。
其实,这个错误出自上述第(2)步中对内力得调整:N=γRE N 1。对设计规范得表达式S≤R／γRE 进行变换:γRE S≤R。于就是,对地震作用下组合内力设计值用γRE 进行调整,然后再进行后续得计算,这就是很多设计者得习惯作法。从本质上讲,S≤R／γRE 与γRE S≤R 并无多大差别。但从形式上瞧,后者得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。同样得错误还出现在此应试题解第42页得[题1—15]中。
在应用γRE 时,与上述偏心受压构件正截面计算不同、但有联系得就是偏心受压构件、偏心受拉构件斜截面抗剪计算。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:
偏心受拉构件斜截面抗剪承载力计算公式为:
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 对构件得承载力有影响,因此计算截面抗震承载力时,会出现用γRE 对N 进行调整得情况,但应该理解为就是用γRE 对N 产生得斜截面承载力部分进行调整,与内力得调整有着本质得不同。 三、对γRE 得正确理解与应用
目前得结构设计就是采用分项系数表达得以概率理论为基础得极限状态设计方
法。在各种作用、材料性能与几何参数等基本变量确定后,结构得可靠度决定于各分项系数得取值,既定得结构构件得可靠指标需要一定得分项系数来保证。
地震作用属于可变作用或偶然作用,其目标可靠指标得取值应低于静力作用下得目标可靠指标。因此,从理论上说,抗震设计中采用得材料强度设计值应高于静力作用时得材料强度设计值。但设计规范为了使用方便,便于将地震作用效应直接比较,在抗震设计中仍采用静力设计时得材料强度设计值。但通过引入承载力调整系数丁邢来提高其承载力。
结构构件得抗力分项系数就是按构件在荷载效应组合下,对规定得可靠指标为最优得原则来确定其表达式为:
式中:γR 为构件得抗力分项系数;S i 为第j 种荷载效应;R kj 为结构构件在第j 种荷载效应比值下根据规定得可靠指标确定得结构构件抗力。因此,荷载作用效应对结构构件抗力得影响因素反映在构件得抗力分项系数γR 中,也就就是说荷载作用效应对结构构件抗力得影响因素反映在材料强度设计值上。地震作用效应对结构构件抗力得影响进一步用承载力抗震调整系数γRE 来反映,而地震作用效应本身,即有地震作用组合时得构件内力则不受γRE 得任何影响。
γRE 就是对截面抗震承载力得调整,而不就是对荷载作用或构件内力得调整。只有当构件内力对截面承载力有影响时,γRE 才会对构件内力直接产生作用。否则,γRE 与构件内力只会在形式上相关,而不就是对内力得调整。
因此在应用中,最好直接采用S≤R／γRE 得形式。首先根据构件内力与几何尺寸确定γRE ,然后根据构件内力与几何尺寸分别计算S 、R,最后再代人S≤R／γRE 中对所求问题进行求解。
不宜采用γ
RE
S≤R得形式进行求解,特别不应采用得求解方法就是先对内力用
γ
RE 进行调整,然后再进行随后得计算。原因在于,一就是容易将γ
RE
当作内力调整系
数,引起概念上得错觉;二就是容易将经过γ
RE
调整后得内力代人随后对S、R得计算,
引起γ
RE
得不正确应用。
参考文献
[1]GB 50011—2001 建筑抗震设计规范
[2]GB 10—89 混凝土结构设计规范
[3]GBJ 13—91 钢筋混凝土高层建筑结构与施工规程
[4]施岚青.一级注册结构工程师专业考试应试题解.北京:中国建筑工业出版社,1998