【軸拉比定義】

《超限高層建築工程抗震設防專項審查技術要點》(建質[2015]67號)[以下簡稱《超限審查要點》]的第四章第十二條（四）款有要求。中震時出現小偏心受拉的混凝土構件應採用《高層混凝土結構規程》中規定的特一級構造。中震時雙向水平地震下牆肢全截面由軸向力產生的平均名義拉應力超過混凝土抗拉強度標準值時宜設定型鋼承擔拉力，且平均名義拉應力不宜超過兩倍混凝土抗拉強度標準值。軸拉比在現行規範中並沒有明確規定，只是在超限審查報告中有提到構件拉應力不能超過名義拉應力的2倍。因此，我們按照規範中軸壓比的規定統稱為軸拉比。

【程式中的軸拉比】

程式在計算時考慮構件的軸拉比輸出，使用者可以在後處理->軸壓比透過右側選單分層檢視軸拉比，如下圖所示。

圖 1 結果檢視位置

由於規範和《超限審查要點》中對軸拉比的計算公式沒有明確規定，程式參考規範中軸壓比的公式確定軸拉比的計算公式。

說明：《超限審查要點》中只有普通混凝土牆的軸拉比規定，因此，程式中沒有輸出內建和外包鋼板剪力牆軸拉比和組合軸拉比。

【軸拉比——組合】

1) 當前計算模型組合後處理->軸壓比基本顯示內容中的軸拉比內力和組合，均採用當前計算模型的內力和組合。當前模型為小震彈性，或者，效能設計中的中震彈性或大震彈性時，軸拉比組合程式預設為基本組合。當前模型為效能設計中的中震不屈服或大震不屈服時，軸拉比組合程式預設為標準組合。

2) 控制工況組合與規範中明確規定了不同構件的軸壓比計算公式不同（牆的軸壓比計算要求軸力採用重力荷載代表值計算；柱的軸壓比計算要求軸力採用地震組合計算），軸拉比並沒有給出明確的公式計算，因此，程式在進行計算時，按照控制工況不同進行區分。

圖 2 控制組合選擇

在進行軸拉力計算時，採用引數定義中給出的組合。在計算時，將組合分為兩種，一種組合包含地震工況，稱為地震組合；不包含地震工況的組合統稱為靜力組合，此時，組合中會包含恆活風工況組合。同時，如果構件有軸拉力時，會在構件資訊中輸出最大軸拉比控制工況和組合軸力。

圖 3 構件資訊輸出

【軸拉比——材料】

後處理->軸壓比基本顯示內容中的軸拉比計算材料，根據當前模型計算引數選擇。當前模型為小震彈性，或者，效能設計中的中震彈性或大震彈性時，計算軸拉比時採用材料設計值ft進行計算。當前模型為效能設計中的中震不屈服或大震不屈服時，計算地震控制組合下的軸拉比時採用材料標準值ftk進行計算，非地震組合採用設計值進行計算。引數中給出了驗算條件限制，使用者可以手動定義超限範圍。

【標準組合拉應力】

《超限審查要點》中軸拉比規定是針對中震計算，同時要求採用標準組合和標準值進行驗算。一般大家只是對結構的小震進行計算分析，所以有使用者提到能否直接在小震下計算後給出中震下的軸拉比驗算，因此，程式專門在後處理增加了標準組合拉應力的控制。

【內力】

結構中恆載、活載以及風荷載等工況計算與結構阻尼比、地震影響係數等無關，均採用程式計算內力標準值。地震內力計算，考慮到影響結構地震工況最大的是地震影響係數最大值，程式中給出了小震影響係數最大值和中震影響係數最大值，地震工況按照二者之比線性放大，此時，未考慮中震下阻尼比變化以及連梁剛度折減等在中震下的變化。

圖 4 標準組合拉應力

圖 5 標準組合拉應力

如圖所示，構件資訊中給出小震下結構計算軸力。以Y向地震作用為例進行計算。透過構件資訊我們知道，在Y向地震作用下，軸力為110.19KN，構件資訊中給出的數值按照我們通常力學概念，拉為正，壓為負。因此，透過剛剛的描述，我們知道，在Y向地震作用下，地震軸力計算公式為：

其他地震工況以此類推，得到中震作用下內力。

【組合】

在本選單下，無論程式採用的是小震模型，還是中大震效能設計模型，軸拉力計算組合均選用標準組合。

【軸拉比計算】

本選單下，無論程式採用的是小震模型，還是中大震效能設計模型，軸拉比驗算時採用的材料強度均採用材料標準值。為了方便校核，現在將其他工況刪減，只留下恆活地震工況。以下圖為例，我們進行手工校核。

圖 6 標準組合軸拉比驗算

透過剛剛的公式，我們對比可以知道，最大軸拉力為：

中震標準組合下的軸拉比採用材料標準值驗算：

與圖面輸出結果一致。

【偏拉判斷】

《福建省住宅工程設計若干技術規定》結構專業第二章剪力牆部分第二十三條規定：應複核高層建築在風荷載和中震標準組合下豎向構件的受拉情況：1 風荷載和中震工況下豎向構件出現小偏心受拉時，應按抗震等級特一級構造。2 剪力牆或框架柱出現受拉，當拉應力超過ftk時，拉力應由型鋼來承擔……因此，在此處進行標準組合拉應力計算時，程式也判斷在該牆肢在各個組合是處於軸拉狀態，還是偏拉狀態。程式在標準組合組合下計算拉應力，並按照驗算條件中給出的限值在圖面標紅顯示，同時，在圖形中給出最大組合軸拉力。軸拉力控制組合由設定中選項檢視確定。程式會標準組合下的每個組合都進行軸力和彎矩的計算，並進行大小偏拉判斷，如果組合中只有大偏拉，則會輸出DPL，只有小偏拉的情況則會輸出XPL，當組合中大小偏拉都存在時，直接輸出PL。在顯示內容項中，由於構件在驗算時已經進行了偏拉驗算，因此，在軸壓比整體輸出下部顯示是否偏拉。

圖 7 標準組合拉應力資訊展示

【組合軸拉比】

在軸壓比選單下，有兩個地方有組合軸拉比，這兩個地方除了組合型別、內力選取不同外，計算核心是一致的。(1) 範圍選取有專家認為牆在計算時需要考慮相互影響，對T型L型截面，翼緣不大於腹板面積的一半、翼牆每側外伸長度不大於其厚度的6倍時，也可採用各牆肢的組合軸壓比。由於軸壓比和軸拉比的相似性，程式將組合軸拉比也引入了展示項。使用者可以透過“設定”自定義翼緣有效範圍，檢視靜力控制組合和地震控制組合下的軸拉比。

圖 8 翼緣範圍考慮

(2) 內力計算使用者選擇了相應的翼緣範圍後，軸力在計算時也考慮了翼緣的軸力進行計算，同時，在軸拉比驗算時，面積也考慮了翼緣構件的面積。此時在進行組合軸力計算時，腹板和翼緣的組合是一致的，因此，可能會出現組合軸拉比和單肢牆軸拉比有差異的情況，因為，單肢牆的最大軸力組合未必是組合牆的軸力最大軸力組合。(3) 邊框柱軸拉比驗算時，會看到單個柱子和邊框柱的軸拉比輸出，在組合軸拉比中，邊框柱會作為牆的翼緣，與牆體一起輸出，不進行單獨驗算。(4) 型鋼剪力牆型鋼剪力牆是大家都很關心的內容，《超限要點》規定：中震時雙向水平地震下牆肢全截面由軸向力產生的平均名義拉應力超過混凝土抗拉強度標準值時宜設定型鋼承擔拉力，且平均名義拉應力不宜超過兩倍混凝土抗拉強度標準值。因此，一般大家都會增加型鋼重新驗算軸拉比，此時，需要勾選“組合軸拉比”進行驗算，此時，不單獨輸出型鋼軸拉比。參照《高規》11.4.14對型鋼混凝土剪力牆軸壓比的，程式中型鋼混凝土剪力牆的軸拉比按下式計算：

說明：程式在進行型鋼剪力牆判斷時，只有牆兩端節點都配置型鋼，程式才會判斷為型鋼剪力牆（如圖6所示），在構件資訊中使用者可以看到構件設計屬性為型鋼混凝土牆，程式在進行驗算時正截面會考慮型鋼影響，同時會按照型鋼剪力牆進行斜截面驗算。

圖 9 程式型鋼剪力牆判斷

小結：1. 單構件在驗算時已經輸出了最大軸拉比，同時，在後處理->軸壓比選單中可以按照控制工況輸出不同工況下軸拉比；2. 後處理->軸壓比中可以定義剪力牆翼緣範圍，輸出組合軸拉比；3. 對於中震下的標準組合下的軸拉比，有兩種計算方式：1）透過效能設計進行計算，在引數定義中定義中震不屈服計算包絡，後續在後處理->軸壓比中直接檢視軸拉比，此時，使用者可以定義結構在中震下的阻尼比和連梁剛度折減等引數。

2）僅對模型進行小震計算，程式自動按照中震與小震地震影響係數進行放大，並採用標準組合計算構件內力，採用材料標準值進行地震組合下的軸拉比驗算。