学与思:关于回字形建筑是否判定为楼板开洞不规则问题的一些商榷

▲素材:建筑结构……疑难300问(选段)

 

就本书中关于回字形建筑是否判定为楼板开洞不规则问题的一些内容,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设计的基本概念、逻辑和做法,本书中也有其他关于盲目包络的问题,我们在之前的文章中也在逻辑上和合规上做了论述,这里也不再浪费笔墨。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、回字形建筑根据素材介绍这里可以把结构平面内中间开洞且洞边到建筑外轮廓之间有抗侧力结构的建筑称之为“回字形建筑”,又根据洞口开设的位置将回字形建筑分为“中心回字形建筑”和“偏心回字形建筑”。相比于偏心回字形建筑而言,中心回字形建筑由于结构对称,所以其结构整体性较好、扭转效应较小、楼板水平传力效果受洞口影响较小。但是上述优点是具有相对性的,能否因为上述相对性的优点就可以判定楼板洞口面积与楼面面积之比大于30%甚至更大都不属于结构平面不规则呢?

 

下面我们用两个最优的正方形平面案例从两个方面定性分析中心回字形建筑洞口对于楼板连续性的影响:

⑴、子板幅面内刚度影响:刚性楼板假定的实现对于结构传力的效率和形式至关重要,当楼板的连续性受到明显削弱后,子板块可能达不到刚性楼板的面内刚度要求,进而就不能强行使用刚性楼板假定进行设计,需要考虑局部楼板面内变形对于结构传力的影响。如图一所示,长度和宽度均为50m且中心洞口宽度均为30m的中心回字形建筑平面,其中阴影区为开洞后的子板块。按照有些资料的要求,板幅的长宽比不大于3可以认为板幅的面内刚度满足刚性要求,这里姑且按该比值取。最终计算结果,保证各个板幅具有足够刚性的条件下,楼板的开洞率可以放宽到36%,确实较规范要求的30%有所突破。

但是有效楼板宽度与典型楼板宽度之比却达到了40%,明显低于规范限值的50%。那这又说明什么呢?说明满足该刚性需求长宽比的有效楼板有能力保持面内刚度足够大而协调洋红色主区段的协调变形,但是长宽比毕竟是个相对值,当有效宽度比较小的时候,可能会导致面内承载力之和不足以承担承担洋红色区域主板幅变形差而产生的内力。

⑵、板幅面内承载力影响:如果我们把阴影区子板幅面内承载力作为第一考虑对象,同样采用相同外轮廓的平面进行对比,如图二所示。当控制子板幅有效楼板宽度之和与典型楼板宽度之比为50%时,可以认为子板幅的面内承载力满足要求,进而可以算出开洞率为25%满足30%规范限值要求,且子板幅的长宽比为2满足资料推荐值3的要求。

所以我们通过上述简化分析可知,中心回字形建筑如果仅仅关注楼板刚性要求可以将开洞率放宽到36%(仅仅针对于案例平面),但是子板幅的面内承载力可能是不够的。

 

故而我们认为,素材中对于能够让结构保持双轴对称的回字形建筑不再控制开洞率和有效楼板宽度比就判定为整体性较好,可以不认为是结构平面不规则的观点,极有可能是有很大问题的。

 

 

▲图一:子板幅刚度要求下结构平面规则性
 
▲图二:子板幅承载力要求下结构平面规则性
 
2、规范规定再看10版《抗规》图示,其中下图就是满足素材中回字形建筑,规范依然将其视为平面不规则。
 
▲图三:10版《抗规》(16修订版)

 

 

引注资料:
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016局修)

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