1.1.7 设计中通过设置柱墩来解决首层层高过高的问题,柱墩与柱的刚度比取多少合理?
答复:框架柱下部的柱墩顶面作为近似嵌固端,应保证带柱墩与不带柱墩结构计算模型的刚度、强度偏差控制在工程允许范围以内。工程意义上的嵌固端很难做到底部完全嵌固,嵌固端以下结构侧向刚度大于上部结构刚度一定比例可认为近似嵌固(如地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2的嵌固要求)。
以两端嵌固的变刚度柱单元为例,如图 1.1.7(a) 所示,当下段柱线刚度约为上段线刚度的110 倍左右时,图 1.1.7(a)、图 117(b) 所示的两个单元抗侧刚度偏差在10%以内,也能保证图 1.1.7(a)、图 1.1.7(b)顶部发生单位位移时,上段柱弯矩偏差在10%以内。因此,力学意义上做到上段柱下部近似嵌固对柱墩的刚度要求较高。
当然,以上为理想的两端嵌固模型,实际结构计算结果也表明,柱墩线刚度达到上部柱线刚度的 20 倍以上时,二者的配筋计算结果差异在工程允许范围以内,但不带柱墩模型会高估首层结构侧向刚度,所得的层间位移角(偏小)、首层与二层侧向刚度比(偏大)等值偏差较大。
因此,柱墩顶面作为嵌固端时,考虑到柱墩周边回填土约束效果,建议柱墩线刚度大于上段柱线刚度的 10 倍(式 1.1.7),同时对首层层间位移角、楼层侧向刚度比采取更严的要求(建议采用带柱墩模型复核),柱墩的纵向钢筋不应小于上柱的实际配筋,其截面受弯承载力不应小于上柱的 1.1倍。
参考文献:建筑结构设计疑难300问