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摘要:分析了盈建科软件计算“wmass”文件中基础地面零应力区偏大的原因,建议施工图审查中对基底零应力面积百分比进行手工核算。
关键词:抗倾覆验算;基底零应力区
1、工程概况
本工程为山西太原某剪力墙住宅项目,总高为45x3+0.45=139.45m,超B级高度,根据等面积等截面惯性矩原则计算出等效宽度为17.45m,高跨比为9.19。拟建场地抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20g,设计地震分组为第二组,场地类别Ⅲ类。
2、问题提出
在建筑结构中,上部荷载通过基础传给地基土,一般情况下基础传给地基土的压力为压应力;但在高烈度区,且建筑物高宽比较大的情况下,基础和地基之间可能出现拉应力,由于地基土本身不能承受拉应力,使得基础与地基土之间会脱开而不产生应力,工程上通常将此脱开部分的应力称之为零应力区,如图一所示。
《建筑抗震设计规范》(2016版)中4.2.4条规定:在小震下,高宽比大于4的高层建筑,基础底面不宜出现零应力区。盈建科软件中wmass文件中中零应力区面积计算结果如下,已超出规范限制。
表1wmass中零应力区计算结果(不满足《高规》12.1.7)
通过对比计算书,发现wmass文件中Y向地震倾覆弯矩为2.623E+006KN•m,wzq文件中Y 向地震作用下结构的弯矩为1806198.18KN•m,wmass文件中倾覆弯矩为wzq文件中的1.45倍,两个倾覆弯矩值哪个较为合理。
3、校核两个文件中倾覆弯矩计算方式
根据《复杂高层建筑结构设计》(徐培福著)中 倾覆弯矩可采用以下公式简化计算:
Mov=V0*(2/3H+C)=28227.94*(2/3*139.4+0)= 2623316.56,
与wmass中倾覆弯矩完全吻合,“总信息文件”中倾覆弯矩采用公式“Mov=V0*(2/3H+C)”计算得出来的。
4、两种计算方式合理性分析
“总信息文件”中倾覆弯矩采用公式“Mov=V0*(2/3H+C)”计算得出来的,此假设前提为各层(各质点)水平地震作用标准值为倒三角形分布;本结构除第一阵型基本符合外,例如第二阵型顶部1/3楼层与下部楼层水平地震作用标准值方向相反,计算首层剪力时为线性叠加,但计算倾覆弯矩时各质点乘其至底部的高度,故此阵型用简化公式“Mov=V0*(2/3H+C)”计算出的结果差异太大,且阵型越高,计算出来的差距越大。故在倾覆弯矩应该采用“周期、地震力与振型输出文件”中倾覆弯矩值比较合理。
5、根据WZQ文件中倾覆弯矩,计算出零应力面积
根据《复杂高层建筑结构设计》(徐培福著)中,可推导出基底零应力区与结构整体稳定的关系,详见下表:
本工程Mr/Mov=5665000/1806198.18=3.14,查此表,本工程不出现零应力区。
6、结论:
1、工程抗倾覆验算中,忽略了地下室周边土侧限,公式Mov=V0*(2/3H+C)可看出地下室层数越多或地下室层高越大,倾覆弯矩也会增大,与工程经验不符;wmass文件中抗倾覆验算过于保守;
2、Wzq文件中倾覆弯矩亦未考虑地下室周边土侧限,但相对简化公式,CQC组合计算出的倾覆弯矩小很多,但比较准确;
3、如果wmass文件中抗倾覆验算不过的话,可以读取上部结构重力荷载代表值及其重心、塔楼基础等效轮廓、wzq中倾覆弯矩,手工核算基础零应力区面积;
参考文献:
[1] GB 50011-2010,建筑抗震设计规范【S】
[2] JGJ 3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程【S】
[3] GB 50007-2011,建筑地基基础设计规范【S】
[4] 朱炳寅•高层建筑混凝土结构技术规程 应用于分析【M】
[5] 徐培福•复杂高层建筑结构设计【M】
论文作者:曹明武
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/26
标签:弯矩论文; 应力论文; 文件论文; 基础论文; 地基论文; 公式论文; 高层建筑论文; 《基层建设》2019年第5期论文;