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作者：金波

《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99-2015第3.3.2條將“抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%”定義為樓層承載力突變，并且列為豎向不規(guī)則的一項指標，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011-2010將其定義為薄弱層?！陡邔用裼媒ㄖ摻Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99-2015第3.3.3條規(guī)定：樓層承載力突變時，薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于相鄰上一樓層的65%?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》GB 50011-2010、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 3—2010也有類似規(guī)定。

受剪承載力如何計算？《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 3—2010第3.5.3條給出了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受剪承載力的定義：樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力是指在所考慮的水平地震作用方向上，該層全部柱、剪力墻、斜撐的受剪承載力之和。并在其條文說明中進一步說明：柱的受剪承載力可根據(jù)柱兩端實配的受彎承載力按兩端同時屈服的假定失效模式反算；剪力墻可根據(jù)實配鋼筋按抗剪設(shè)計公式反算；斜撐的受剪承載力可計及軸力的貢獻，應(yīng)考慮受壓屈服的影響。

對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受剪承載力，主流的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件PKPM根據(jù)《建筑抗震鑒定標準》GB 50023-2009附錄C《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樓層受剪承載力》計算，計算公式如下：

那么鋼結(jié)構(gòu)的受剪承載如何計算？規(guī)范中沒有明確規(guī)定。目前國內(nèi)的主流設(shè)計軟件PKPM采用以下方法計算鋼柱、鋼支撐的受剪承載力（史建鑫《樓層受剪承載力的計算方法與軟件實現(xiàn)》.第二十三屆全國高層建筑結(jié)構(gòu)學術(shù)會議論文集.2014）。

1.鋼柱的受剪承載力

鋼柱一般是先彎曲出現(xiàn)塑性鉸，因此鋼柱受剪承載力應(yīng)該是柱上下端出現(xiàn)塑性鉸接時對應(yīng)的剪力：

式中：

《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99-2015第8.1.5條：構(gòu)件拼接和柱腳計算時，構(gòu)件的受彎承載力應(yīng)考慮軸力的影響。構(gòu)件的全塑性受彎承載力

（1） 對H 形截面和箱形截面構(gòu)件應(yīng)符合下列規(guī)定：

1） H 形截面（繞強軸）和箱形截面

式中：

下面以PKPM2010（V5.1版本）為例，手算鋼柱受剪承載力與軟件計算結(jié)果對比。

            SATWE鋼柱信息

構(gòu)件的軸向屈服承載力

構(gòu)件軸力設(shè)計值

因此

鋼柱受剪承載力

，與程序輸出結(jié)果不一致。

軟件輸出結(jié)果中顯示，鋼柱全塑性受彎承載力

鋼柱受剪承載力

，與程序輸出結(jié)果493.1kN不一致。

如果柱凈高取為4-0.6=3.4m，則

鋼柱受剪承載力

，與程序輸出結(jié)果493.1kN基本一致。

2.鋼支撐的受剪承載力

首先計算鋼支撐能承擔的軸壓力最大值

式中：

支撐在X、Y方向的歐拉臨界力

下面以PKPM2010V5.1為例，手算鋼支撐受剪承載力與軟件計算結(jié)果對比。

           SATWE鋼支撐信息

            SATWE鋼支撐內(nèi)力

根據(jù)支撐的截面積求得的抗壓承載力

支撐在重力荷載代表值作用下的軸力

支撐在X方向的歐拉臨界力

支撐在Y方向的歐拉臨界力

鋼支撐能承擔的軸壓力最大值

鋼支撐的受剪承載力

與軟件計算出的鋼支撐受剪承載力

由鋼支撐、鋼柱的受剪承載力計算可以看出，鋼支撐的受剪承載力遠高于鋼柱的受剪承載力。

3.關(guān)于鋼構(gòu)件的受剪承載力，有以下幾點需要讀者注意：

（1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屋頂鋼構(gòu)架，一般不需要比較混凝土大屋面層與鋼構(gòu)架層的受剪承載力。

（2）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中有鋼支撐時，PKPM軟件對鋼支撐受剪承載力做一定的折減。理由如下：

在水平荷載作用下，樓層中混凝土構(gòu)件和鋼構(gòu)件的層間位移-水平荷載曲線如下圖所示。圖中鋼構(gòu)件還沒達到其受剪承載力，混凝土構(gòu)件就已經(jīng)超過峰值，進入下降段。因此，對于混合結(jié)構(gòu)，在疊加各構(gòu)件受剪承載力來計算樓層受剪承載力時，需要對鋼構(gòu)件的受剪承載力做一定的折減。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)和混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)層間位移角限值的比例關(guān)系，SATWE對混合結(jié)構(gòu)中的鋼支撐計算得到的受剪承載力乘以了0.25的折減系數(shù)。

不同材料構(gòu)件的層間位移-水平荷載曲線