[分享]这些不算转换结构!

发表于2021-04-06     155人浏览     1人跟帖     总热度:349  



本系列希望利用近几年完成的31个超限项目分别探讨《抗规》中6个不规则项的力学概念以及当前执行上存在的一些问题,提出了相应的修订建议以供探讨。
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本文对近几年完成的31个超限工程项目的结构体系以及高度进行分类统计,如图1和图2所示。其中框架-核心筒结构体系最多,有14个,占总数的45%。房屋高度类别较为均匀。图3表示按《抗规》判别的不规则项类型数量统计,其中扭转不规则占比较高。

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不同结构体系所占比例    不同高度类别所占比例 

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图3 31项超限工程的不规则类型数量统计
本期为第五期,主要针对“竖向抗侧力构件不连续”进行探讨。


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因建筑功能导致竖向抗侧力构件不连续的常见情况:建筑底部功能为商业或大开间,上部为住宅或办公,需通过转换实现建筑功能。现对于超限高层结构,当不落地剪力墙或框架柱数量很少时,是否将其计入一项竖向不规则项,《抗规》规定不明确,导致工程师在此类规则性判断方面无依据。


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《抗规》中竖向抗侧力构件不连续指竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水平转换构件(梁、衍架等)向下传递;美国规范UBC 97[3]  中竖向抗侧力构件不连续的定义为:竖向抗侧力单元在平面内错位距离超过单元长度。结构的竖向荷载的传力途径一般为:板—次梁—主梁—被转换的柱(墙)—转换梁—转换柱。由于转换梁的竖向刚度远小于竖向构件的轴向刚度,导致转换梁的竖向变形较大,使被转换构件和转换柱产生较大内力,形成内力突变的薄弱位置。 

当竖向抗侧力构件不连续时,上部刚性墙体的地震倾覆力矩对下部框支柱产生很大的轴向拉、压力,使框支框架在轴向力作用下发生破坏。若转换构件的刚度较弱,将产生较大挠度,会导致转换构件上部的剪力墙、柱发生破坏。


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下面以算例分析说明竖向抗侧力构件不连续对整体结构的影响。
某部分框支剪力墙结构,62层,高度197m,宽度为17.7m,长度为32.8m,由于建筑要求,3层需要部分框支转换,以X向计算结果为例,说明不落地墙截面面积占比对结构的整体侧向刚度比和楼层抗剪承载力比的影响。部分框支剪力墙结构平面布置图如图4所示。
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4  部分框支剪力墙结构平面布置图
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注:面积占比指不落地墙截面面积与总截面面积之比  

从图5侧向刚度比结果可知,当不落地墙的截面面积占比小于10%时,结构转换层的侧向刚度比大于无转换时侧向刚度比;当不落地墙的截面面积占比大于10%而小于20%时,结构转换层的侧向刚度比相比无转换时最大值减小5%。从图6抗剪承载力比结果可知,各种情况下结构转换层的抗剪承载力比都大于无转换结构的。另外,《抗规》第6.1.1条条文说明指出:仅有个别墙体不落地,例如不落地墙的截面面积不大于总截面面积的10%,只要框支部分的设计合理,仍可视为抗震墙结构。
综上所述,当不落地墙的截面面积占比小于10%时,其对转换层的刚度比和楼层抗剪承载力比均影响轻微。

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建议将《抗规》表3.4.3-1“竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水平转换构件(梁、桁架等)向下传递”修改为“竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水平转换构件(梁、桁架等)向下传递。当不落地墙的截面面积不大于总截面面积的10%,可不计入超限”。根据本文建议的不规则判别条件,重新对31个超限项目进行判别,扭转不规则项数量可由13个工程减少至9个。

来源:广东省院结构安全顾问
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 发表于2021-04-06   |  只看该作者      

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干货好文~

卡西多小怪兽

北京 东城区 | 结构设计

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