某输煤廊道设计思考

任红梅 彭功生

(1.上海市浦东新区建设工程设计文件审查事务中心，上海 201204； 2.中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200032)

某输煤廊道设计思考

任红梅1彭功生2

(1.上海市浦东新区建设工程设计文件审查事务中心，上海 201204； 2.中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200032)

以某条输煤廊道为例，使用PKPM软件按不同建模方式进行设计，并对计算所得的楼层受剪承载力结果进行了分析比较，以验证程序在计算楼层受剪承载力时的不足之处。

规则性判断，抗震，设计，楼层承载力

0 引言

进行建筑结构设计时，为使建筑结构布置更有利于抗震设计，规范要求建筑的形体要满足相关规则性要求。GB 50011—2010建筑抗震设计规范[1]中，对建筑物的规则性分为平面和竖向两大类，对每一类又进一步进行了细分，并给出了每一个细分部分的规则性判别指标。其中有些指标的判别，设计人员只能通过电算结果进行分析。而电算结果是否准确，设计人员往往只能从表象进行粗略的分析，至于计算结果准确度却无法掌握。本文以一条输煤廊道为例，在PKPM中，按不同方式进行建模计算，对计算所得的楼层受剪承载力结果进行对比分析，说明程序电算结果存在的误差，希望引起结构设计人员的注意。

1 楼层受剪承载力及计算

GB 50011—2010建筑抗震设计规范第3.4.3的表3.4.3-2中，对竖向不规则的楼层承载力突变进行了明确的判别标准：抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%时，结构便属于竖向不规则。同时，第3.4.4-2(3)条更进一步要求，楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。

对于楼层受剪承载力如何计算，GB 50023—2009建筑抗震鉴定标准[2]附录C给出了钢筋混凝土结构楼层受剪承载力计算公式：

Vy=∑Vcy+0.7∑Vmy+0.7∑Vwy

(1)

其中，Vy为楼层现有受剪承载力；∑Vcy为框架柱层间现有受剪承载力之和；∑Vmy为砖填充墙框架层间现有受剪承载力之和；∑Vwy为抗震墙框架层间现有受剪承载力之和。

同时，参考文献[2]给出了对于矩形框架柱层间现有受剪承载力，可按下列两式进行计算，并取较小值：

(2)

(3)

对于对称配筋的矩形截面偏压柱，现有楼层受弯承载力可按下式计算：

当N≤ξbkfcmkbh0时：

(4)

当N>ξbkfcmkbh0时：

(5)

ξ=[(ξbk-0.8)N-ξbkfykAs]/[(ξbk-0.8)fcmkbh0-fykAs]

(6)

对于Vmy，Vwy的计算公式，由于本工程中不涉及，因此文中不再引用，详情可以参见文献[2]附录C中的相关内容。

2 算例介绍

廊道投影长度为30 m，纵向柱网尺寸为9.0 m，横向柱网尺寸为8.8 m(见图1)。廊道面标高为变化值，起端廊道面距地面高差为3.0 m，终端廊道面距地面高差为8.0 m。廊道面至屋面高度为4.0 m。廊道上部结构采用钢筋混凝土框架结构，廊道面楼层采用混凝土多孔砖围护，底部敞开。廊道所在地区抗震设防烈度为7度，设计地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组，场地土类别为Ⅲ类。

采用PKPM软件按照以下两种方式对廊道建模计算：第一种(方案一)：第一层楼面标高以终端标高计算，楼面其余各处节点标高按降低上节点标高的方式进行修改；第二种(方案二)：第一层楼面标高以起端标高计算，楼面区域各处节点标高按增加上节点标高的方式修改。

3 计算结果分析

结构设计时，柱断面均取600 mm×600 mm。混凝土强度等级为C35，纵筋采用HRB400级钢，箍筋采用HPB300级钢，梁柱钢筋的混凝土保护层厚度为25 mm。底层柱子编号如图2所示。

从两个模型的计算结果可以看出(见表1)，2层X向的受剪承载力相同，Y向受剪承载力相差2.7%，两个方向基本相同。而1层的X向和Y向受剪承载力却相差很多，分别相差67%和63%。为什么相同的几何尺寸，计算出来的结果会相差这么大，我们将程序计算的结果摘录出来，如表2所示。

表1 楼层受剪承载力及其承载力比值计算结果

表2 楼层受剪承载力PKPM结果

对表2计算结果对比分析可以看出：1)在恒载和活载作用下，两个模型计算出的柱内力完全相同；2)相同位置的框架柱，两个模型下，柱子自动配筋面积有差异；3)在计算单根柱受剪承载力时，两个模型计算的结果相差较大。按照式(2)，单根柱的受剪承载力受自身的配筋面积影响，相同位置的框架柱程序自动配筋面积不同，但通过简单的比较可以发现，配筋上的差异幅度不可能引起受剪承载力的差异幅度。

为了进一步对模型计算结果进行比对，我们采用式(2)～式(6)对每根框架柱的受剪承载力进行计算(柱宽均为600 mm，柱高均为565 mm)，并与程序计算结果进行比较。计算结果如表3所示。

由于手算和PKPM的计算中，混凝土保护层厚度以及钢筋受力中心至构件边缘距离等参数取值可能存在差异，因此，两者的计算结果不可能完全一致。但分别对比表2和表3可以发现：对方案一，手算结果与程序计算结果差异较大，最大误差65%；而对于方案二，手算结果与程序计算结果却比较接近，最大误差不超过6%。将所有框架柱高度统一按方案一中的最高净高取7.7 m，再按式(2)～式(6)进行计算，结果如表4所示。

表3 楼层受剪承载力手算结果

表4 楼层受剪承载力PKPM结果(框柱净高均取7.7 m)

对比表2和表4的结果可以发现，两者结果相当接近，最大误差为7.8%。因此，我们可以得出下列结论：1)式(2)～式(6)的计算方法与PKPM程序采用的计算公式基本相近；2)当几何建模按方案一进行建模，PKPM计算框架柱受剪承载力时，柱净高按最大净高的框架柱进行统一取值；3)当几何建模按方案二进行建模时，PKPM计算框架柱受剪承载力时，按各个框架柱实际净高进行计算。

4 结语

本文以两端高差较大的某输煤廊道为算例，利用PKPM设计软件分别按廊道两端的不同层高进行几何建模计算，并对PKPM计算的楼层受剪承载力进行分析和比较，总结出在某些建模情形下PKPM计算结果会发生失真的现象，希望本文的分析结论对广大结构设计人员具有参考借鉴作用。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[2] GB 50023—2009，建筑抗震鉴定标准[S].

On design for some coal conveying passage

Ren Hongmei1Peng Gongsheng2

(1.ConstructionEngineeringDesignDocumentsInspectionAffairsCenterinPudongDistrictofShanghai,Shanghai201204,China;2.CCCCThirdHarborConsultantsCo.,Ltd,Shanghai200032,China)

Taking some coal conveying passage as the example, the paper adopts PKPM software to undertake the design with different model establishment approaches, and analyzes and compares the floor shearing loading capacity from the calculation, so as to prove the shortages of the program to calculate the shearing loading capacity.

regular judgment, anti-seismic, design, floor loading capacity

2015-02-02

任红梅(1981- )，女，工程师; 彭功生(1979- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)11-0031-02

TD529

A