關(guān)于軸壓比的問題思考

   日期：2017-06-16

軸壓比可是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要控制指標(biāo)之一，指柱（墻）的軸壓力設(shè)計值與柱（墻）的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積之比值。它反映了柱（墻）的受壓情況。軸壓比的規(guī)范如下：

01 柱構(gòu)件

《混規(guī)》11.4.16 條注1：
軸壓比指柱地震作用組合的軸向壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積之比值，即：μ=N/(fcA)

02 墻構(gòu)件

《混規(guī)》11.7.16 條注：
剪力墻肢軸壓比指在重力荷載代表值作用下墻的軸壓力設(shè)計值與墻的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積的比值。

03 混合結(jié)構(gòu)型鋼混凝土構(gòu)件

《高規(guī)》11.4.4 條：



那么問題來了：

01 為何軸壓比計算公式中沒有考慮鋼筋的貢獻(xiàn)，而在混合結(jié)構(gòu)型鋼混凝土柱中卻可以計入型鋼的貢獻(xiàn)？

    首先我們要清楚軸壓比軸壓比限值的依據(jù)是理論分析和試驗研究并參照國外的類似條件確定的，其基準(zhǔn)值是對稱配筋柱大小偏心受壓狀態(tài)的軸壓比分界值。通過試驗可知，柱子在反復(fù)受力時的滯回曲線捏縮效應(yīng)明顯，滯回耗能性能不好，通俗點就是開裂后由于軸力大，在反復(fù)受力時，裂縫馬上閉合，此時鋼筋對能量耗散的貢獻(xiàn)小，混凝土成為主導(dǎo)受力材料。

    因此小編認(rèn)為對于混凝土柱軸壓比沒有計入鋼筋的貢獻(xiàn)一是由于其貢獻(xiàn)較小，二是由于無論試驗還是實際工程鋼筋的配置情況都不好把控，因此規(guī)范軸壓比計算公式上只是全截面面積乘以混凝土抗壓強(qiáng)度。

    但是，對于型鋼混凝土構(gòu)件，型鋼混凝土柱有其特殊性，在一定軸力的長期作用下，隨著軸向塑性的發(fā)展以及長期荷載作用下混凝土的徐變收縮會產(chǎn)生內(nèi)力重分布，鋼筋混凝土部分承擔(dān)的軸力逐漸向型鋼部分轉(zhuǎn)移。因此，計算時可用計入型鋼的貢獻(xiàn)。

02 為何設(shè)置芯柱或配置井字復(fù)合箍等方式可以增大軸壓比限值？

    國內(nèi)外試驗研究結(jié)果表明，設(shè)置芯柱，采用井字復(fù)合箍筋等配筋方式，能進(jìn)一步提高對核心混凝土的約束效應(yīng)，改善柱的位移延性性能。軸壓比本質(zhì)是控制延性的，但是我國規(guī)范為考慮到其他因素。

    諸如：柱截面尺寸、縱筋配筋率等方面的影響，可以說偏于嚴(yán)格。而且軸壓比這個規(guī)定是“中國特色”，歐美規(guī)范沒有這個規(guī)定，但是有考慮偏心或強(qiáng)度不足等意外因素引入了一個降低系數(shù)。

03 剪力墻軸壓比為何用重力荷載代表值而不是軸力設(shè)計值？框架結(jié)構(gòu)的軸壓比用的卻是設(shè)計值？

    關(guān)于這個問題小編在此拋磚引玉，歡迎大家討論。先說我看到的一些觀點：

1）地震作用下，剪力墻部分受拉部分受壓，拉壓平衡，所以剪力墻軸壓比不考慮地震作用。
2）對剪力墻結(jié)構(gòu)而言，剪力墻主要承受水平剪力，從上述列表中可以看出其控制限值較框架結(jié)構(gòu)更為嚴(yán)格。所以不必考慮地震作用組合也是OK的，影響不大。
3）某位大師級人物曾批判過此事，表明剪力墻軸壓比不考慮地震作用組合的做法是錯誤的，并進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

小編觀點：

    我曾經(jīng)查看過一些模型在地震作用下的軸力，并不大，占比較?。ó?dāng)然這可能是我的樣本容量并不足夠大，也許并不足以說明什么），從02版規(guī)范條文說明中可以看出對于剪力墻這個叫名義軸壓比，所以我認(rèn)為要么是一種簡化算法，要么就是當(dāng)時規(guī)范規(guī)定這條的時候確實有某些原因?qū)е铝艘稽c錯誤。若是后者，不知下一版本是否會修正