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轻钢建筑的规范条件、锚固与基础

本文介绍轻钢建筑中对墙板和立柱验算起补充作用的规范规定：地震作用的计算与分配、石膏板墙板的分担比例、结构条件、墙板锚固以及基础。墙板和立柱设计请参见轻钢墙板与立柱设计一文。

1. 地震作用：等效地震荷载与 T = 0.2 s（TBDY 10.2.6.1）​

信息

根据TBDY 10.2.6.1，轻钢建筑的地震计算采用等效地震荷载法，弹性设计谱加速度取T = 0.2 s。当建筑类型为“轻钢”时，程序以T = 0.2 s计算谱加速度、地震荷载折减系数及相关量；计算得到的周期仅供参考。

  • 若地震计算方法选择了基于振型组合的方法，则会给出“TBDY 10.2.6.1”警告和项目检查表错误（振型按各自的周期计算）。使用SAP2000模态结果时同样给出该警告。
  • 地震荷载折减系数同样以T = 0.2 s计算是偏于安全的：若计算周期大于0.2 s，折减系数会更小，地震荷载则更大。

2. 墙板刚度与承载力成比例（TBDY 10.2.6.1）​

根据规范，地震荷载按墙板的承载力及其在平面中的位置分配给轻钢墙板。当剪力分配采用有限元法时，程序使每片轻钢墙体的平面内刚度与墙板抗剪强度成比例：OSB、胶合板或钢板覆面的墙板比石膏板墙板分得更多剪力。楼层的轻钢总刚度不变（底部剪力和楼层剪力保持不变）。

  • 何时适用？ 项目总体设置中的木结构和轻钢建筑中剪力墙的荷载分配选项（墙板刚度类型）为“承载力”（默认），且墙体采用杆单元建模时。在经典剪力分配中，剪力本来就按承载力分配。该选择随项目保存；不含该信息的旧项目以“承载力”打开。
  • 只改变平面内侧向刚度；轴向和平面外刚度以及竖向荷载分担保持不变。在单一类型覆面的楼层中，系数 ≈ 1。
  • 不能参与抗剪的墙板（h/l > 4 或 l < 0.30 m）以及两面均无覆面板的墙板实际上不承受剪力；若分析剪力小于该楼层同方向墙板剪力的千分之一，则该墙板不视为“不满足”，报告中写明“ihmal edildi, panel yalnız düşey yük için tasarlandı”（已忽略，墙板仅按竖向荷载设计）；若超过千分之一，则给出错误。若某一方向上完全没有具有抗剪承载力的墙板，分析还会给出楼层–方向错误（参见轻钢墙板与立柱设计一文第3.2节）。
  • 门/窗之间的短墙板在分析中承受的剪力可能低于其承载力份额。程序在墙板、边立柱和锚固的作用效应中，将每个墙板的地震剪力和弯矩至少提高到其承载力份额；报告中写明“kapasite payı tabanıyla ×r büyütüldü”（按承载力份额下限放大 ×r）（偏于安全）。
  • 壳墙模型中不进行这种缩放；若要按承载力分配，请使用杆墙模型或经典剪力分配。

3. 石膏板墙板的地震分担比例（TBDY 10.2.7.2）​

信息

根据规范，石膏板墙板不能单独承担地震需求。程序对每个轻钢楼层和方向（X/Y）计算石膏板在墙板抗剪强度中的比例，并与TBDY表10.3的限值比较：1层建筑为80%；2层建筑上层80%、下层60%；3层建筑自上而下为80% / 60% / 40%。

  • 哪一侧算作石膏板？若轻钢墙板选项卡中的覆面板类型为“石膏板”，则为石膏板；若为OSB、胶合板或用户kφ，则不是石膏板。若类型为“未定义”，则抗剪强度 vc ≤ 3.4 kN/m 的一侧视为石膏板。新墙体的默认值为11 mm OSB（vc = 10.2 kN/m）；旧项目中类型未定义且为2.7 kN/m的墙板视为石膏板。两面均无覆面板的墙板不计入石膏板比例的计算。
  • 混合覆面：若两侧共同工作（2·较小值 ≥ 较大值），则每侧承担一半的力；若较大一侧单独起控制作用，则石膏板没有份额。
  • 超出限值时：分析警告和项目检查表中会出现“alçı levha payı”（石膏板比例）错误。解决办法：在该方向的部分墙板中使用OSB、胶合板或钢板覆面（输入vc和覆面板类型）。

4. HCBTİE第6章和表1.2的结构条件​

分析之后，对轻钢墙板验算下列条件；违反情况显示在分析警告（附相关墙体名称）、项目检查表以及立柱报告的脚注中。承载力计算不变。

  • 立柱间距 ≤ 625 mm（超出则覆面板不能视为承重：墙板抗剪承载力和kφ无效）。
  • 承重立柱为C/Σ截面，壁厚 ≥ 0.9 mm（建筑高于10.5 m时 ≥ 2 mm），腹板 ≥ 70 mm，卷边 ≥ 9 mm。
  • 若立柱高度 / 腹板深度 > 50，则应在中间高度设置一道横撑（警告；已定义横撑的墙板不给出该警告，参见本文第6节）。
  • 墙板 h/l > 4 或 l < 30 cm：不参与墙板抗剪承载力；2 ≤ h/l ≤ 4：按2l/h折减（提示）。
  • 轻钢建筑类型中，R在有限延性下不得超过3，在高延性下不得超过4；D = 2；建筑高度不得超过按地震设计类别和延性水平确定的7 / 10.5 / 14 m限值（HCBTİE表1.2）。
  • 报告说明中还提示：墙板的下导轨和上导轨应为U/C型且 t ≥ 0.8 mm，墙上悬挂橱柜荷载至少取0.5 kN/m。

5. 墙板锚固与连接（HCBTİE第8章，TBDY 10.4.1.1）​

在墙体属性窗口中，轻钢墙板选项卡旁有轻钢锚固（Hafif Çelik Ankraj）选项卡（仅在轻钢墙板墙体上显示）。

  • 受拉（抗拔）锚固：装置设计承载力以及锚杆/混凝土/楼层连接的承载力（厂家或ETA数值）、装置–立柱螺钉数量（0 = 由程序计算所需数量）、螺钉直径、装置钢板厚度及抗拉强度、螺钉杆抗剪承载力。
  • 抗剪锚固：连接类型（螺栓：基础/混凝土；螺钉：楼层楼板）、数量（0 = 按间距）及间距、直径、螺栓等级（4.6–10.9）、每个锚固点的混凝土或下部构件承载力、下导轨厚度，以及螺钉连接时下部构件的厚度。在轻钢导轨（Hafif Çelik Başlık）选项卡中选择了下导轨型材时，厚度取自该型材（参见本文第6节）。

分析结束时，对每个墙板计算每端的抗拔力（按D放大，附控制组合）、装置 / 锚杆–混凝土 / 螺钉 / 立柱受拉比值，以及每个锚固点的剪力、螺栓 / 承压 / 混凝土比值和墙板抗剪比值（TBDY 10.3.2.1）。装置承载力为所选设计方法的设计值；锚杆/混凝土及混凝土抗剪承载力在两种方法中均按YDKT设计值输入。不满足的情况显示在分析警告和项目检查表中，未输入的承载力以汇总的提示警告显示。立柱报告包括受拉锚固作用效应、受拉承载力、抗剪锚固、墙板抗剪和假定各行。

6. 墙板下导轨与上导轨及横撑（TBDY 10.3.1.3、10.3.1.4、10.4.1.1(a)；HCBTİE 第6章）​

在墙体属性窗口中，轻钢锚固选项卡旁有轻钢导轨选项卡（仅在Ultimate版本中显示）。留空或输入0的字段视为未输入，并采用默认值：

  • 下 / 上导轨型材：从型材库中选择U、C或C+型材。若未选择，则自动采用与立柱腹板高度最接近的U型材，其壁厚取锚固选项卡中的导轨壁厚（未输入时取立柱壁厚），并在报告中写明“otomatik”（自动）。建议选择实际的导轨型材：所选型材的壁厚也用于抗剪锚固（螺栓承压、螺钉式楼层连接）和楼板–上导轨螺钉的验算；此时锚固选项卡中的下导轨壁厚不再被考虑。
  • 双上导轨：两根上导轨；受拉和受压承载力取两倍。
  • 端部第一个连接 e1（mm）：距墙板端部最近的抗剪锚固（上导轨中为楼板螺钉）的距离；0 = a/2。
  • 横撑：横撑道数（0–3）、横撑壁厚t、带宽b、螺钉直径d（No.8 = 4.17 mm）、每个连接的螺钉数量、耳片长度、螺钉边距和螺钉间距（mm）。
  • 覆面板长边：竖向或水平。水平使用时，需要设置将剪力传入墙板内的水平横撑（TBDY 10.3.1.4）。

多选时，所选墙体中取值不同的字段显示为空白（框中无选择，复选框为灰色），点击“确定”时不会被更改。

分析中检查以下内容：

  • 下导轨：N = v·max(a/2; e1)，v = Vd/L（墙板锚固表中按D放大后的剪力）；受拉承载力（HCBTİE 4.4，扣除螺栓孔的净截面）和受压承载力（EGM）。a 取自抗剪锚固的数量或间距；未输入时取自所需的锚固数量。
  • 上导轨：墙板内的轴力（按楼板连接间距），以及当墙体位于轻钢楼板隔板的墙线上时的集力构件力（该线的最大轴力 + 墙板内力）。
  • 横撑：HCBTİE 6 (a)–(f) 的细节要求；支撑力F = 0.02·P（无覆面板的墙体中沿立柱累积）；连接螺钉（TBDY 10.3.4）和带材受拉（输入了带宽时；未输入时报告所需面积）。
  • TBDY 10.3.1.3和10.3.1.4：导轨应为U或C形截面且t ≥ 0.8 mm；水平覆面板时必须设有横撑。导轨腹板高度与立柱腹板相差超过10 mm（立柱无法嵌入导轨）时，以及导轨壁厚小于立柱壁厚时，给出信息提示。已定义横撑的墙板不给出h/d > 50警告。

对于无覆面板的立柱，n道横撑将弱轴和扭转屈曲长度缩短为h/(n+1)。结果显示在立柱报告的“ALT / ÜST BAŞLIK”（下 / 上导轨）和“KUŞAK”（横撑）各行中。关系式请参见轻钢设计的理论基础一文。

7. 基础：按D放大后的内力（TBDY 10.4.1.2）​

轻钢建筑中，基础按地震内力乘以超强系数D（轻钢中为2）放大后设计。程序在“有限元 - 结构基础联合分析（Sonlu Elemanlar - Yapı Temel Birlikte Analiz）”选项中应用该放大，适用于：

  • 条形基础的弯曲、轴力、剪切和扭转设计，
  • 条形基础的地基应力，
  • 筏板基础。
危险

若选择了“刚性假定-经典分析（Rijit Kabul-Klasik analiz）”，则基础计算仅采用竖向荷载，分析会报错；请在项目总体设置中选择“有限元 - 结构基础联合分析”。在用户自定义的荷载组合中，D仅应用于剪切和扭转，并会给出警告；请使用程序的组合。项目检查表中会出现“TBDY2018 M.10.4.1.2”提示行。

8. 常见问题​

每个轻钢楼层都出现“alçı levha payı”（石膏板比例）错误。 墙板的覆面被视为石膏板。根据TBDY 10.2.7.2，石膏板墙板不能单独承担地震需求；请在每个方向的部分墙板中输入OSB、胶合板或钢板覆面（vc和覆面板类型）。

在有限元求解中，OSB墙板的剪力增大了，石膏板墙板的则减小了。 根据TBDY 10.2.6.1，墙板刚度与承载力成比例；楼层总剪力不变。若OSB墙板的抗剪比值不满足，请加密螺钉间距或加强覆面。

轻钢建筑的基础配筋或地基应力比预期的大。 根据TBDY 10.4.1.2，基础内力按D（2）放大；该放大应用于条形基础和筏板的弯曲、轴力、剪切、扭转以及地基应力。

我收到“TBDY 10.4.1.2 (temel)”错误。 基础计算通过“刚性假定-经典分析”进行，且不包含地震。请在项目总体设置中选择“有限元 - 结构基础联合分析”。

为什么轻钢建筑的地震荷载与计算周期无关？ 根据TBDY 10.2.6.1，谱加速度以T = 0.2 s计算。地震计算方法必须为等效地震荷载法；若选择了振型组合，则会给出警告。