对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷

 

《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网
▲京施审专家委房建〔2015〕结字第1号会议纪要(选段)
 

就本纪要中关于执行抗震等级部分的内容,段老师给出一些非正式的看法,旨在较为准确的在宏观上理解结构的基本概念和逻辑。由于水平有限,讨论内容可能在表达方式和知识准确性方面有不妥之处,欢迎广大同行批评指正!

 

1、大跨度框架结构本纪要中刻意指出规范中并没有“大跨度框架结构”这一结构类型,其实这一强调是多余的。“大跨度”仅仅是对于框架结构跨长的修饰,就像单跨仅仅是对于框架结构跨数的修饰一样。仅仅作为框架结构某一特点的修饰,怎么会另起炉灶做一种新的结构体系定义呢?但是这也并不影响我们平日交流用”大跨度框架结构“,就类比“单跨框架结构”是一个道理的。

由于框架结构是典型的平面结构体系,其组成是由若干榀相同或者不同的框架组成,比如部分多跨框架与部分单跨框架的组合、全部多跨框架的组合、全部单跨框架的组合;部分一般跨度框架与大跨度框架的组合、全部一般跨度框架的组合、全部大跨度框架的组合等。

纪要中强调”大跨度框架“是构件,这里就让人匪夷所思了,大跨度框架当然是结构了,典型的一榀框架结构啊,怎么能是构件呢?结构力学中把构件看做是结构的基本组成单元,而一榀框架明摆着是平面结构,其构件单元为框架梁构件和框架柱构件

《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网

▲图一:10版《抗规》

 

《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网

▲图二:某施工中的框架结构

2、嵌固端与底部加强部位:《抗规》和《高规》均有类似的表达即”当结构计算嵌固端位移地下一层的底板或者以下时,底部加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固端“。尽管本条在《抗规》和《高规》都有,我个人认为这两本规范是相互借鉴的,亦或是一本借鉴了另一本的。本条应将“计算嵌固端”改为”嵌固端“,这样无论是从工程震害的特点理解,还是结构设计的概念中理解都变得合理且顺理成章。
我认为目前规范对于”计算嵌固端“和“嵌固端”的概念是混乱的,同时规范也没有对二者进行详细的区分。相反,这里程序对于二者概念都比较清晰。
计算嵌固端,属于结构计算模型的“”,原则上说就是基础顶所在的标高,如果人为简化的话,亦可设置在符合简化条件的位置。如图七所示的计算模型,有三层地下室,设计人员把地上结构和地下室均建模入程序的话,不管是pkpm还是yjk,该模型的计算嵌固端所在的标高就是基础顶所在的标高。
嵌固端(我平时习惯称之为“延性嵌固端”),在地震作用下,结构预先出现“塑性铰的位置。同样如图七所示的计算模型,设计人员把地上结构和地下室均建模入程序,不管是pkpm还是yjk,该模型的嵌固端都是需要根据负一层与首层刚度比计算的结果,然后经人为判别嵌固端的位置,最后在程序前处理中填写嵌固端所在的层号(注:pkpm和yjk在前处理对于嵌固端所在层号规定的方法有差异)
再看《抗规》和《高规》中对于剪力墙底部加强部位往下延伸的规定,同行们不难看出来,只要有地下的项目,地下室顶板永远是首要起始加强位置,然后往上延伸一定的高度。当地下室顶板不能作为上部结构嵌固部位的时候,宜考虑将底部加强部位延伸到“嵌固端”。因为大量的震害都表明,地下室的震害远远小于主体结构,当地下室顶板不能作为上部结构嵌固部位的时候,上部结构的塑性铰可能对地下一层有少量影响,故而规范用词为“宜”延伸到计算嵌固端计算二字不对,应删除)
相比较而言,我们广东省的《高规》整体上更加合理,但是也有一丢丢小缺陷。如图八所示,广东省《高规》推荐结构的计算嵌固端宜设置在基础顶板或者地下室底板面,简化计算的话结构的计算嵌固端可以设置在地下室顶板面(但是要满足计算嵌固要求)。如图五和图六所示,广东省《高规》直接不要求底部加强部位下落到结构的计算嵌固端,而是下落到一整层地下室。这里广东《高规》包含两种情况,当负一层地下室顶不能满足嵌固部位时,结构的嵌固端会稍微往下移,但是负一层地下室底是塑性铰几乎不可能达到的位置。故而设计中可以偏于安全的把结构的嵌固端设置在负一层地下室底,所以结构底部加强部位下落到结构嵌固端是符合概念且偏于安全的。负一层地下室顶能满足嵌固部位时按照行标《高规》首层边缘构件的纵筋要下落到负一层地下室,故而广东省《高规》相比于行标《高规》偏于安全的让底部加强部位也直接下落到。反观《抗规》和《高规》居然把底部加强部位的设计概念与模型计算有关的计算嵌固端联系在一起,这是没有任何逻辑性的。比如图八中的模型,如果设计人员按照地下室和主体整体建模,即结构的计算嵌固端就在负三层地下室底,难道结构底部加强部位还要下降到负三层地下室吗?结构的塑性铰怎么可能会往下延伸这么多呢,与实际震害调查不吻合啊!这就是由于基本概念混乱而导致的逻辑混乱,最终导致设计违背实际震害。
 
《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网
图三:10版《抗规》
 
《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网
▲图四:10版《高规》
 
《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网
▲图五:13版广东《高规》
 
《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网
▲图六:21版广东《高规》
 
《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网
▲图七:某带三层地下室的结构模型
 
《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网
▲图八:广东《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ15-92-2013
 
《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网
▲图九:延性嵌固部位和计算嵌固部位

部分说明和声明:

1、文中的“延性嵌固端”仅仅为本人口语表达,对应于规范中的嵌固端,仅仅是为了与计算嵌固端形成对比。有些非正式资料亦称之为抗震嵌固端、刚度嵌固端等。

2、文中出现的嵌固端和嵌固部位严格的说是同一个位置的两个不同归属的概念,例如当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,嵌固端为上部结构的最底端。这个有点像材料力学中的“截面法”,从地下室顶顶板所在标高截开,下截面及其所属的部位为“嵌固部位”,上截面所属的上部结构的最底端为“嵌固端”。

3、尽管《高规》、《抗规》以及广大的工程师均以地下一层与首层刚度比不小于2界定地下室顶板可以作为上部结构的嵌固部位,但是本文并没有肯定这个量化,本文仅仅是说地下一层与首层刚度比满足嵌固端的要求。文本认可地下一层与首层刚度比不小于2可以界定地下室顶板能作为上部结构的计算嵌固部位,用于不建模地下室时计算主体结构的内力和变形。后续有机会,我们再讨论延性嵌固部位和计算嵌固部位所需要的刚度比限值要求,由于内容展开太多实在不好往下再写,望谅!

引注资料:
建筑抗震设计规范GB50011-2010(2016版)
高层建筑混凝土结构技术规程JGJ03-2010
高层建筑混凝土结构技术规程DBJ15-92-2013
高层建筑混凝土结构技术规程DBJ/T15-92-2021

《【结构讲坛】|学与思,对大跨度框架和延性嵌固部位抗震等级选取的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网

本文来自公众号「结构微理论」,不代表本站立场。
文章版权归作者结构微理论所有,如需转载请先经得作者确认授权(可通过本站私信文章作者)。文中图片出处为水印文字,由文章作者整理上传,若有侵权请告知翻身猫处理。

0
分享海报
显示验证码