组合柱下面的独立基础按常规基础加固方法处理,在此不加以阐述。
由于钢板-砖砌体组合梁、柱由钢板、砖,甚至混凝土(本工程含有混凝土圈梁)组成,为复合材料构件,其计算分析相对而言有点复杂。为了便于计算分析,基于材料力学中的“变换截面法”,即将两种以上的材料变换为仅一种材料组成的等价横截面。所谓等价,就是指变换横截面后的梁(一种材料)必须和原梁(两种以上材料)具有相同的中性轴和抵抗弯矩的能力。
考虑到建立分析模型的需要,通过上述的等价横截面按等效抗弯刚度,将组合梁、柱变换为C20的混凝土梁、柱来计算构件的内力。因此,高度为800mm的组合梁按等效抗弯刚度进行转换,变为混凝土矩形截面,其截面尺寸为240mm×906mm;高度为1 000mm的组合梁转换为240mm×1 105mm。高度为500mm的L形组合柱按等效抗弯刚度进行转换,变为混凝土方形截面,其尺寸为508mm;高度为500mm的组合柱转换为矩形截面,其尺寸为240mm×600mm。
在计算钢板-砖砌体组合梁、柱形成的底层框架砖混结构的内力时,鉴于当时关于钢板-砖砌体组合构件受力性能的相关理论研究基本处于空白。针对该工程的实际问题,采取以下三种建议:(1)不考虑组合梁与上部墙体的共同工作,即忽略墙梁(符合墙梁条件)的作用;(2)按上述等效刚度截面计算得到的梁、柱内力后,在验算控制截面的安全性时,仅考虑钢板的作用,忽略砖砌体以及混凝土部分的作用;(3)钢板按拉、压边缘纤维达到屈服强度为其极限承载能力状态,即不考虑其塑性发展。
由于本工程处于6度抗震设防区,仅风荷载作用下的水平作用力很小,组合柱基本处于小偏心受压状态;此外,钢板的抗剪和抗压承载能力安全储备相对较高。因此,在此主要针对钢板-砖砌体组合梁的抗弯承载能力设计值进行讨论。表15-1~表15-4分别为钢板-砖砌体组合梁的控制截面最大计算弯矩以及对应点钢板边缘纤维的最大应力。计算结果表明:按上述确定的构件尺寸和钢板厚度满足结构安全性的要求。此外,按照本书第6章、第10章中的钢板-砖砌体组合梁、柱的屈曲承载力简化计算方法对上述组合梁、组合柱分别进行复核,复核结果表明其均能满足安全性要求。
值得注意的是,考虑到底层承重砖墙拆除后可能会造成层间刚度变化,导致薄弱层的出现。在处理类似工程时,有必要对层间刚度比进行验算,严格按照《砌体结构设计规范》中就6度区第二层与底层侧向刚度的比值不应大于2.5,且不应小于1.0[93]。如果发现不满足,则需要设置一定数量的混凝土抗震墙或对现有砖砌体承重墙体采用钢筋网水泥砂浆法进行加固。本工程的层间刚度比值在两个方向上经验算是满足要求的。
表15-1 轴线(1)/(B)~(F)组合梁计算结果(www.xing528.com)
表15-2 轴线(D)/(1)~(4)组合梁计算结果
表15-3 轴线(C)/(1)~(4)组合梁计算结果
表15-4 轴线(4)/(C)~(D)组合梁计算结果
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