轴压比验算
轴压比计算例题
选择题：轴压比是指哪个力与哪个力的比值？A. 弯矩与剪力B. 轴力与弯矩（正确答案）C. 剪力与轴力D. 扭矩与轴力在进行轴压比计算时，通常需要考虑哪个因素？A. 构件的截面尺寸（正确答案）B. 构件的材质颜色C. 构件的生产厂家D. 构件的使用环境轴压比的计算公式中，通常包含哪个参数？A. 构件的长度B. 构件的轴力（正确答案）C. 构件的重量D. 构件的弯矩下列哪个选项不是影响轴压比的因素？A. 构件的截面形状（正确答案）B. 构件的受力状态C. 构件的材料性质D. 构件的支撑条件在进行轴压比计算时，如果轴力增大，轴压比会如何变化？A. 减小B. 增大（正确答案）C. 保持不变D. 无法确定轴压比的大小对构件的稳定性有何影响？A. 轴压比越大，稳定性越好B. 轴压比越小，稳定性越好（正确答案）C. 轴压比对稳定性无影响D. 轴压比与稳定性无关下列哪个选项是关于轴压比计算的正确说法？A. 轴压比计算不需要考虑构件的受力状态B. 轴压比计算时，轴力应取设计值（正确答案）C. 轴压比计算与构件的截面尺寸无关D. 轴压比计算只适用于特定类型的构件在进行轴压比验算时，验算结果应满足哪个条件？A. 轴压比应大于规定限值B. 轴压比应小于或等于规定限值（正确答案）C. 轴压比应等于规定限值D. 轴压比与规定限值无关下列哪个选项不是轴压比计算的目的？A. 评估构件的稳定性（正确答案）B. 确定构件的截面尺寸C. 验证构件的受力状态是否合理D. 保证构件在轴力作用下的安全性。
建筑结构设计中的十个比值
建筑结构设计中的十个比值随着计算机技术及CAD技术的发展，当前我们进行建筑结构设计越来越倚重计算软件；对计算软件依赖加深，往往会使我们变得懒于独立思考判断，而是直接引用计算结果作为设计的依据。
这样对于普通的规则的建筑往往没有大问题，但是一遇到特殊的建筑，其计算结果就会失真，必须人工进行调整干预才能得出正确的结果。
《高层建筑混凝土技术规程》第5.1.16条明确指出：对结构分析软件的计算结果，应进行分析判断，确认合理有效后方可作为工程设计的依据。
这一条文明确指出我们设计人员是设计的主体，软件只是我们的辅助工具，任何时候都不能丧失独立判断分析的能力。
分析一个计算结果正确与否，有十个比值非常关键，它们是轴压比，剪重比，刚度比，位移比，周期比，刚重比，楼层最大位移与层高比（层间位移角），倾覆力矩比，剪跨比以及剪压比。
（1）轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗震规范第6.3.6条和6.4.5条。
轴压比是指柱组合轴力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。
需要注意的是荷载组合下柱轴压比不能过大，从《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.3.1条可以看出当轴压力N>0.9φfc时，所增加的轴力全部由钢筋来承担，很不经济，尤其是地下室柱更应注意对截面的控制。
根据以往经验，合理的柱截面应该其配筋为构造配筋（配筋率0.7%~1.0%），当柱计算配筋面积很大时应加大柱截面。
（2）剪重比：是指结构任一楼层的水平剪力与该层及以上各层总重力荷载代表值之比。
一般特指底层水平剪力与结构总重力荷载代表值之比。
剪重比主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见《抗震规范》第5.2.5条。
剪重比在某种程度上反映了结构的刚柔程度，它应该在一个合理的范围内。
如果结构太刚，剪重比过大，则地震力增加，造成浪费；如果结构太柔，剪重比过小，层间位移比就不满足规范规定的变形要求。
pkpm中要检查的参数
高层建筑结构设计必须检查的计算结果输出信息1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.7和6.4.6。
2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，参见《高规》的表3.3.13；地震规范的表5.2.5同。
程序对算出的“楼层最小地震剪力系数”如果不满足规范的要求，将给出是否调整地震剪力的选择。
根据规范组的解释，如果不满足，就应调整结构方案，直到达到规范的值为止，而不能简单的调大地震力。
（A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%，B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的75%。
注：楼层层间抗侧力结构受剪承载力是指在所考虑的水平地震作用方向上，该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和。
）见wmass.out3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。
新抗震规范附录E2.1规定，转换层结构上下层的侧向刚度比不宜大于2。
新高规的4.4.3条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值的80%新高规的5.3.7条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。
新高规的10.2.6条规定,底部大空间剪力墙结构,转换层上部结构与下部结构的侧向刚度,应符合高规附录D 的规定。
D.0.1：底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构,可近似采用转换层上、下层结构等效刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化,非抗震设计时γ不应大于3,抗震设计时不应大于2D.0.2：底部为2-5层大空间的部分框支剪力墙结构,其转换层下部框架一剪力墙结构的等效侧向刚度与相同或相近高度的上部剪力墙结构的等效侧向刚度比γe宜接近1,非抗震设计时不应大于2,抗震设计时不应大于1.3。
(整理)各类超筋信息.
8.4.4.1 混凝土梁、人防梁超筋超限信息图8.4.4-1 混凝土梁超筋超限信息（1）受压区高度超限验算（非抗震）x>[x]=xi_b*h0：表示非抗震梁受压区高度超限，表格中以红色显示；（1级）x>[x]=0.25*h0：表示抗震等级为1级的梁受压区高度超限，表格中以红色显示；（2、3级）x>[x]=0.35*h0：表示抗震等级为2、3级的梁受压区高度超限，表格中以红色显示；其中：x ——受压区高度；[x] ——界限受压区高度；xi_b ——非抗震时允许的相对受压区高度；h0 ——梁截面有效高度。
（2）最大配筋率超限验算ρs>ρsmax：表示单边配筋率超限，表格中以红色显示；其中：ρs ——梁截面一边的配筋率；ρsmax ——规范允许的最大配筋率。
（3）斜截面抗剪超限验算V >[V]=axfcbho：表示抗剪截面超限，表格中以红色显示；其中：V ——控制剪力；[V] ——截面抗剪承载力；ax ——截面系数；fc ——混凝土抗压强度；b,h0 ——截面宽度和有效高度。
（4）剪扭超限验算V+T=V/(bh0)+T/Wt>[V+T]=0.25fc：表示抗剪截面超限，表中以红色显示；其中：V，T ——控制验算的剪力和扭矩；b，h0 ——截面宽度和有效高度；Wt ——截面的受扭塑性抵抗矩；fc ——混凝土抗压强度。
（5）人防梁延性比超限验算β=0.5/(x/ho)>[β]：表示人防梁延性比超限，表格中以红色显示；其中：β ——梁截面计算延性比；x/h0 ——截面受压区相对高度；[β] ——允许延性比。
功能说明8.4.4.2 混凝土柱超筋超限信息图8.4.4-2 混凝土柱超筋超限信息（1）轴压比超限验算（抗震）k>[k]：表示抗震设计时轴压比超限，表格中以红色显示；其中：k ——计算轴压比；[k] ——允许轴压比。
（2）最大配筋率超限验算ρs > ρsmax：表示全截面配筋超限，表格中以红色显示；ρsy > ρsymax：表示单边配筋率超限，表格中以红色显示；ρsz > ρszmax：表示单边配筋率超限，表格中以红色显示；其中：ρs ——柱全截面配筋率；ρsmax ——柱全截面允许的最大配筋率；ρsy,ρsz ——分别为矩形截面柱单边（B边和H边）的配筋率；ρsymax,ρszmax ——分别为矩形截面柱单边（B边和H边）的最大配筋率。
超筋超限信息
4.5.7 超筋超限信息（WGCPJ*.OUT）超筋超限信息随着配筋一起输出，既在WPJ*.OUT中输出，也在WGCPJ*.OUT中输出，计算几层配筋，WPJ*.OUT中就有几层超筋超限信息，并且下一次计算会覆盖前次计算的超筋超限内容，因此要想得到整个结构的超筋信息，必须从首层到顶层一起计算配筋，超筋超限信息亦写在了每层配筋文件中。
程序认为不满足规范规定，均属于超筋超限，在配筋简图中以红色字符显示。
第一部份:混凝土、型钢混凝土柱、支撑的超限验算。
（1）轴压比超限验算（仅对柱）：**（Lcasc）N、Uc=N/(Ac*fc)>Ucf其中：（Lcasc）-----控制轴力的内力组合号。
N-----控制轴压比的轴力。
（）Uc-----计算轴压比。
Ac-----截面面积。
Fc-----混凝土抗压强度。
Ucf----允许轴压比。
（2)最大配筋率超限验算：**Rs> 表示全截面配筋率超限。
**Rsx>1.2% 表示矩形截面单边配筋率超限。
**Rsy>1.2% 表示矩形截面单边配筋率超限。
其中：Rs-----柱全截面配筋率Rsmax-----柱全截面允许的最大配筋率Rsx、Rsy-----B、H边的配筋率。
（3）斜截面抗剪超限验算：**（Lcasc）Vx、Vx>Fvx=Ax*fc*B*Ho**（Lcasc）Vy、Vy>Fvy=Ay*fc*Bo*H其中：（Lcasc）-----控制轴力的内力组合号。
Vx、Vy-----X、Y向剪力。
Fvx、Fvy-----X、Y向的抗剪承载力。
Ax、Ay-----X、Y向的计算系数。
fc-----混凝土抗压强度。
B、Bo-----截面宽、截面有效宽。
H、Ho-----截面高、截面有效高。
第二部份:墙-柱超限验算。
（1）最大配筋率超限验算：Rs>Rsmax其中：Rs-----墙--柱端暗柱的配筋率或按柱配筋时全截面的配筋率。
Rsmax-----规范允许最大配筋率。
轴压比详解——精选推荐
轴压⽐详解轴压⽐详解公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-第⼀章轴压⽐2014.7.17⼀、定义：柱(墙)轴压⽐指柱(墙)轴压⼒设计值与柱(墙)的全截⾯⾯积和混凝⼟轴⼼抗压强度设计值乘积之⽐。
⼆、计算公式：三、控制⽬的：它是影响墙柱抗震性能的主要因素之⼀，为了使柱墙具有很好的延性和耗能能⼒，规范采取的措施之⼀就是限制轴压⽐。
四、规范要求：①《砼规》条、《抗规》6.3.6条、《⾼规》②《砼规》11.7.16条、《⾼规》7.2.13条同时规定:抗震设计时，⼀⼆三级抗震等级的剪⼒墙底部加强部位，其重⼒荷载代表值作⽤下墙肢的轴压⽐不宜超过下表中限值：表剪⼒墙轴压⽐限值注：剪⼒墙肢轴压⽐指在重⼒荷载代表值作⽤下墙的轴压⼒设计值与墙的全截⾯积和混凝⼟轴⼼抗压强度设计值乘积的⽐值。
③《砼规》11.7.17条、《⾼规》7.2.14条同时规定：剪⼒墙两端和洞⼝两侧应设置边缘构件且应符合下列要求：1.⼀、⼆、三级抗震等级剪⼒墙，在重⼒荷载代表值作⽤下，当墙肢底截⾯轴压⽐⼤于表表11.7.17剪⼒墙设置构造边缘构件的最⼤轴压⽐五、SATWE看图形即可，红⾊为超限六、规律及调整：??1抗震等级越⾼的建筑结构，其延性要求也越⾼，因此对轴压⽐的限制也越严格。
对于框⽀柱、⼀字形剪⼒墙等情况⽽⾔，则要求更严格。
抗震等级低或⾮抗震时可适当放松，但任何情况下不得⼩于1.05。
2.限制墙柱的轴压⽐，通常取底截⾯(最⼤轴⼒处)进⾏验算，若截⾯尺⼨或混凝⼟强度等级变化时,还验算该位置的轴压⽐。
SATWE验算结果详，当计算结果与规范不符时，轴压⽐数值会⾃动以红⾊字符显⽰。
3.需要说明的是，对于墙肢轴压⽐的计算时，规范取⽤重⼒荷载代表值作⽤下产⽣的轴压⼒设计值（即恒载分项系数取1.2,活载分项系数取1.4）来计算其名义轴压⽐,是为了保证地震作⽤下的墙肢具有⾜够的延性,避免受压区过⼤⽽出现⼩偏压的情况,⽽对于截⾯复杂的墙肢来说,计算受压区⾼度⾮常困难,故作以上简化计算。
5.4 框架柱的抗震设计解析
解：2.斜截面受剪承载力
（1）剪力设计值
u l V 1.2(M c Mc ) / Hn
1.2
770 730 521.74kN 4.2 0.75
（2）剪压比应满足
V 1 1
RE
(0.2 f c bh0 )
RE
(0.2 f c bh0 )
1 521.74kN (0.2 15 500 565 ) 997kN 0.85
解：3.轴压比验算
N / bhf c 2710000 0.63 0.80 （可） 14.3 500 600
4.体积配筋率验算
由轴压比 N 0.63, 根据表v 0.136，采用井字复合箍筋（见教材P150） 配箍率为：sv n1 As1l1 n2 As 2l2 4 78.5 450 4 78.5 550 1.27% Acor s 450 550 100
为了不使框架底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、二、三级框 架底层柱底截面组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.5、1.25、1.15。
（2）在弯曲破坏前不发生剪切破坏
（a）柱剪力设计值的调整
t b V Vc (M c Mc ) / Hn
9度时和一级框架尚应符合
t b V 1.2(M cua M cua ) / Hn
V---柱端组合剪力设计值；
Hn
---柱的净高；
t b Mc 、M c --分别为柱上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯 矩设计值; t b M cua 、M cua ---分别为偏心受压柱上下端顺时针或逆时针方向根 据实配钢筋面积和材料强度标准值和轴压力等计算的 抗震承载力所对应的弯矩值；
Vc ---柱的剪力增大系数，一级为1.4,二级为1.2,三级为1.1。
结构设计的七个控制指标
之所以要限制比值， 因为两者接近时， 由于振动偶联的影响， 结构的扭转效应明显增大。 3.3.周期比不满足时的调整方法： 3.3.1．程序调整：SATWE 程序不能实现。
3.3.2．人工调整：只能通过人工调整改变结构布置，提高结构的扭转刚度；总的调整原 则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度。 当第一振型为扭转时，说明结构的扭转刚度相对于其两个主轴（一般都靠近 X 轴和 Y 轴）方向的侧移刚度过小，此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度，并适当削弱结构内部 的刚度。 当第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大，结构的扭转刚 度相对其中一主轴（侧移刚度较小方向）的侧移刚度是合理的；但相对于另一主轴（侧移刚 度较大方向）的侧移刚度则过小，此时宜适当加强结构外围（主要是沿侧移刚度较大方向） 的刚度，并适当削弱结构内部沿侧移刚度较大方向的刚度。 例：24 层剪力墙结构的模型，位移比、周期比、刚度比等都满足，只第二振型是扭转， 第一振型平动系数是 1.0，第二振型平动系数是 0.3，第三振型平动系数是 0.7；第三振型 转角 1.97，第一振型转角 91.20； 当第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大，结构的扭转刚 度相对其中一主轴（第一振型转角方向）的侧移刚度是合理的；但相对于另一主轴（第三振 型转角方向） 的侧移刚度则过小， 此时宜适当削弱结构内部沿“第三振型转角方向”的刚度， 并适当加强结构外围（主要是沿第三振型转角方向）的刚度。 第三振型转角 1.97，靠近 X 轴；第一振型转角 91.20，靠近 Y 轴；先看下位移比、周 期比，如果位移比很小的话，可以增大小结构外围 X 方向的刚度，适当削弱内部沿 X 方向的 刚度（墙肢变短、开洞等） 。 注：平 1、扭、平 2，既然扭转没有跑到平 1 前面去，则说明平 1 方向的扭转周期小于 平 1 方向的平动周期，即平 1 方向的扭转刚度足够；加强平 2 方向外围的墙体，扭转刚度比 平动刚度增大的更快，于是扭转周期跑到了平 2 后面，变成了平平扭。 a.最有效原则： 削弱内部刚度，增强周边刚度，尽量周边均匀对称连续。 b.有较大凹入的部位加拉梁。 c.看看位移，将位移大的地方加拉梁，或者加大梁截面，加厚板。 d.增加外围梁截面，特别加强角部，和抗震墙部位的梁截面。 3.4.电算结果的判别与调整要点： 3.4.1：计算结果详周期、地震力与振型输出文件(WZQ.OUT) 。因 SATWE 电算结果中并 未直接给出周期比,故对于通常的规则单塔楼结构，需人工按如下步骤验算周期比: a．根据各振型的两个平动系数和一个扭转系数(三者之和等于 1)判别各振型分别是扭 转为主的振型（也称扭振振型）还是平动为主的振型（也称侧振振型） 。一般情况下， 当扭 转系数大于 0.5 时,可认为该振型是扭振振型,反之应为侧振振型。 当然， 对某些极为复杂的 结构还应结合主振型信息来进行判断。 b．周期最长的扭振振型对应的就是第一扭振周期 Tt，周期最长的侧振振型对应的就是 第一侧振周期 T1。 c.计算 Tt / T1，看是否超过 0.9(0.85)。对于多塔结构周期比，不能直接按上面的方 法验算，这时应该将多塔结构分成多个单塔，按多个结构分别计算、分别验算(注意不是在 同一结构中定义多塔，而是按塔分成多个结构)。 3.4.2：对于刚度均匀的结构，在考虑扭转耦连计算时，一般来说前两个或几个振型为 其主振型，但对于刚度不均匀的复杂结构，上述规律不一定存在。总之在高层结构设计中， 使得扭转振型不应靠前，以减小震害。SATWE 程序中给出了各振型对基底剪力贡献比例的计 算功能, 通过参数 Ratio(振型的基底剪力占总基底剪力的百分比 )可以判断出那个振型是 X 方向或 Y 方向的主振型，并可查看以及每个振型对基底剪力的贡献大小；必要时，在“结
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
测试题目：剪力墙轴压比验算结构类型：20层框剪
测试步骤：取不同的墙肢，按9度一级、7度、8度一级、7度二级来分别验算
规范要求：一级和二级抗震墙，底部加强部位在重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比，一级（9度）时不宜超过0.4，一级（7、8度）时不宜超过0.5，二级不宜
超过0.6。
==================================================================== 9度1级(第一层)
N-WC= 1 (I= 43 J= 59) B*H*Lwc(m)= 0.30* 2.50* 3.30
aa= 300(mm) Nfw= 1 Rcw= 25.0fc=11.9
** N= -4919. Uc= 0.55 > 0.40
(iCase) Shear-X Shear-Y Axial Mx-Btm My-Btm Mx-Top My-Top
N-Wc = 1 (Node-i= 43, Node-j= 59) DL= 2.500(m) Angle= 1.571
( 5) 4.7 145.0 -3678.2 65.6 -4.9 -316.5 10.4
( 6) 1.6 35.0 -841.6 14.1 -1.6 -68.5 3.7
N=-3678.2+0.5*(-841.6)=-4099 1.2N=1.2*(-4099)=-4918.8 (轴力放大1.2)
Uc= N/（fc*A）=4918.8/(11.9*0.3*2.5)=0.551>0.4 (符合规范要求:9度一级Uc≤0.4)
8度一级(第一层)
N-WC= 2 (I= 60 J= 65) B*H*Lwc(m)=0.30* 2.00* 3.30
aa= 300(mm) Nfw= 1 Rcw= 25.0 fc=11.9
** N= -4097. Uc= 0.57 > 0.50
N-Wc = 2 (Node-i= 60, Node-j= 65) DL= 2.000(m) Angle= 1.571
( 5) -1.0 -0.9 -3056.6 3.3 0.0 -1.4 -0.5
( 6) -0.3 0.0 -715.3 0.0 0.0 0.0 0.1
N=-3056.6+0.5*(-715.3)=-3414.25 1.2N=1.2*(-3414.25)=-4097.1(轴力放大1.2) Uc= N/（fc*A）=4097/(11.9*0.3*2.0)=0.573>0.5 (符合规范要求:8度一级Uc≤0.5) 7度一级(第一层)
N-WC= 3 (I= 66 J= 45) B*H*Lwc(m)= 0.30* 2.50* 3.30
aa= 300(mm) Nfw= 1 Rcw= 25.0fc=11.9
** N= -4815. Uc= 0.54 > 0.50
N-Wc = 3 (Node-i= 66, Node-j= 45) DL= 2.500(m) Angle= 1.571
( 5) 4.3 -142.3 -3591.7 -49.8 4.6 297.5 9.6
( 6) 1.6 -35.0 -841.7 -14.1 1.6 68.5 3.7
N=-3591.7+0.5*(-841.7)=-4012.55 1.2N=1.2*(-4012.55)=-4815.06(轴力放大1.2) Uc= N/（fc*A）=4815.06/(11.9*0.3*2.5)=0.539>0.5 (符合规范要求:7度一级Uc≤0.5) 7度二级(第一层)
N-WC= 4 (I= 49 J= 61) B*H*Lwc(m)= 0.30* 2.50* 3.30
aa= 300(mm) Nfw= 2 Rcw= 25.0 fc=11.9
** N= -5571. Uc= 0.62 > 0.60
N-Wc = 4 (Node-i= 49, Node-j= 61) DL= 2.500(m) Angle= 1.571
( 5) -0.4 137.3 -4091.6 53.0 0.8 -381.6 -0.5
( 6) 0.0 36.5 -1101.6 14.4 0.2 -104.0 0.2
N=-4091.6+0.5*(-1101.6)=-4642.4 1.2N=1.2*(-4642.4)=-5570.88(轴力放大1.2)
Uc= N/（fc*A）=5570.88/(11.9*0.3*2.5)=0.624>0.6 (符合规范要求:7度二级Uc≤0.6)。