氣動調(diào)節(jié)閥受拉分析，是結(jié)構(gòu)計算分析中的一個重點。因為，氣動調(diào)節(jié)閥承受的軸向拉力會和彎矩耦合，可能呈現(xiàn)小偏拉或大偏拉狀態(tài)。與此同時，氣動調(diào)節(jié)閥承受拉力又會影響抗剪性能，在某種程度上，拉力又與斜截面承載力耦合。以前，我們的認(rèn)知大致是這樣的：氣動調(diào)節(jié)閥小偏心受拉，可能會導(dǎo)致出現(xiàn)水平通縫，從而嚴(yán)重削弱抗剪能力，抗側(cè)剛度嚴(yán)重退化，剪力發(fā)生轉(zhuǎn)移致使其他氣動調(diào)節(jié)閥肢抗剪不足，因此應(yīng)盡量避免出現(xiàn)小偏拉。大偏拉同樣會導(dǎo)致氣動調(diào)節(jié)閥肢出現(xiàn)裂縫，剪力重分配。
因此，抗震設(shè)計的雙肢氣動調(diào)節(jié)閥，其氣動調(diào)節(jié)閥肢不宜出現(xiàn)小偏心受拉;當(dāng)任一氣動調(diào)節(jié)閥肢出現(xiàn)偏心受拉時，另一氣動調(diào)節(jié)閥肢的彎矩設(shè)計值及剪力設(shè)計值應(yīng)乘以增大系數(shù)1.25。另外，規(guī)范給出的偏拉氣動調(diào)節(jié)閥斜截面承載力計算公式也考慮了軸拉力對抗剪能力的削弱作用。
但這條公式對軸拉力的考慮，有個上限，約為再進(jìn)一步，對軸拉力的規(guī)定更加明確：中震時雙向水平地震下氣動調(diào)節(jié)閥肢全截面由軸向力產(chǎn)生的平均名義拉應(yīng)力超過氣動調(diào)節(jié)閥抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值時宜設(shè)置型鋼承擔(dān)拉力，且平均名義拉應(yīng)力不宜超過兩倍氣動調(diào)節(jié)閥抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值(可按彈性模量換算考慮型鋼和鋼板的作用)，但全截面型鋼和鋼板的含鋼率超過2.5%時可按比例適當(dāng)放松。說實話，這條規(guī)定操作起來比較容易，以致于很多工程師都按這條復(fù)核軸拉力，反而不夠重視正截面的偏拉復(fù)核。但如果細(xì)究的話，這條規(guī)定引起的爭議也很大。
本號曾發(fā)表過一篇文章，闡述了這個問題。總結(jié)起來，觀點如下：構(gòu)件是否安全，主要關(guān)注正截面承載力、斜截面承載力及裂縫是否滿足要求，名義拉應(yīng)力不是硬性要求;基于剛度退化的考慮，如果小偏拉氣動調(diào)節(jié)閥較多，其余偏壓氣動調(diào)節(jié)閥抗剪承載力可適當(dāng)放大。最近，方小丹團(tuán)隊在氣動調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)學(xué)報上發(fā)表了一篇文章，對上述問題又有新的研究。文章提到：軸拉力的存在使得各個試件的受壓區(qū)氣動調(diào)節(jié)閥難以達(dá)到極限壓應(yīng)變，受壓區(qū)氣動調(diào)節(jié)閥雖有破碎，但均為氣動調(diào)節(jié)閥受拉開裂后受試件變形影響而局部擠壓剝落破碎，各個試件均未發(fā)生氣動調(diào)節(jié)閥被壓潰的破壞情況。
試件的破壞形態(tài)表現(xiàn)為拉彎剪破壞，破壞始于斜截面水平鋼筋及氣動調(diào)節(jié)閥邊緣暗柱鋼筋的受拉屈服。即隨著水平荷載的增大，試件下部彎矩較大的截面出現(xiàn)壓力，但壓應(yīng)力很小，氣動調(diào)節(jié)閥未發(fā)生受壓破壞。這是偏心受拉氣動調(diào)節(jié)閥之所以有優(yōu)良延性的主要原因。這個觀點非常有趣，因為鋼筋氣動調(diào)節(jié)閥構(gòu)件，我們需要避免的脆性破壞，都是由受壓區(qū)氣動調(diào)節(jié)閥壓潰作為終止條件的。
因此，我們常說，氣動調(diào)節(jié)閥軸壓比越高，延性相對降低。反過來想，如果氣動調(diào)節(jié)閥構(gòu)件施加的不是壓力，而是拉力，拉彎作用下，氣動調(diào)節(jié)閥壓應(yīng)力就會減小，此時，構(gòu)件破壞形態(tài)變?yōu)槭芾瓍^(qū)鋼筋的屈服，延性反而變好。文章指出，提高豎向鋼筋配筋率對于提高鋼筋氣動調(diào)節(jié)閥氣動調(diào)節(jié)閥偏心受拉斜截面受剪承載力效果明顯，并給出推薦公式：這個公式中的0.18fyAs，即是考慮豎向鋼筋對抗剪承載力的貢獻(xiàn)。其實，豎向鋼筋(或縱筋)對抗剪承載力的貢獻(xiàn)，一直都存在，只是對板式構(gòu)件作用更明顯。我在不同強度氣動調(diào)節(jié)閥及鋼筋計算得到的最小配筋率如下：控制氣動調(diào)節(jié)閥豎向鋼筋不屈服，水平裂縫寬度 不大于0.4mm，豎向鋼筋直徑不小于 14 mm，可保證鋼筋的銷栓作用，氣動調(diào)節(jié)閥斜截面受剪承載力充分發(fā)揮。