学与思:关于嵌固端下移及其相关概念的一些商榷

▲素材:建筑结构……疑难300问(选段)

 

就本书中关于嵌固部位下落另类刚度比及其设计的相关内容,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、计算嵌固部位延性嵌固部位的混乱在前文《对《建筑结构设计疑难300问》一书中嵌固部位刚度比及其设计要点的一些商榷(读者可以自行点击标题查阅)中已经说明了素材和规范对于结构计算嵌固部位和延性嵌固部位的规定是混乱的,从而导致一系列反逻辑、反概念和潜在违规的表述和做法,使得结构设计人员长期以来陷入嵌固端的费解怪圈。

素材中标记❶在论述作为整体内力和变形计算所用的计算嵌固部位,而标记❷则在论述作为结构首先出现塑性铰的延性嵌固部位,二者在素材中混乱表达,且标记❷所谓包络设计是反逻辑和不合规的。我们在对《京施审专家委房建〔2015〕结字第1号—结构专业相关问题研讨会纪要》中抗震等级篇幅的部分纪要的商榷对《建筑结构设计疑难300问》一书中嵌固部位刚度比及其设计要点的一些商榷(读者可以自行点击标题查阅)均已论述,这里不再重复。

 

▲图一:结构计算嵌固部位和延性嵌固部位空间关系㈠
 
▲图二:结构计算嵌固部位和延性嵌固部位空间关系㈡

 

2、延性嵌固部位判别的另类刚度比刚度比作为模型简化过程中地下室对于主体结构力学嵌固程度直接量化(对应计算嵌固部位),同样作为刚度突变到该位置首先出现塑性铰的量化判别(对应延性嵌固部位)。无论是力学模型的嵌固,还是塑性铰的出现都是相邻楼层的相对刚度比较,而素材标记❸中跨空间地用负二层地下室与建筑首层做刚度比是没有意义的。一个人的腿再粗再壮,它也嵌固不住脑袋;同样一个的人腿在细再柔,也影响不到脖子是否落枕。
所以,我们认为素材中要求负二层地下室刚度与首层刚度之间的比值无论是在力学模型约束上还是在结构破坏行为上都是没有道理的。
 
▲图三:结构延性嵌固部位另类刚度比判别

 

3、延性嵌固部位的有限下落素材对于嵌固部位下落下限要求非常有意义,但是我们认为表述的不太详细。

⑴、对于计算嵌固部位,当负一层与首层刚度比大于2.0时,结构的计算嵌固部位可以采用简化建模方法设置在首层地下室顶板,也可以采用整体建模方法设置在基础顶面。所以结构的计算嵌固部位不受素材中下限的影响,且对于多层地下室,结构计算嵌固部位设置在基础顶面,同样具有理论意义。

⑵、对于延性嵌固部位当负一层与首层刚度比大于1.5时,结构的延性嵌固部位应设置在地下室顶板;当负一层与首层刚度比大于1.0但是小于1.5时,结构的延性嵌固部位宜保守的地下落到在负二层地下室顶板(负一层地下室底板),负一层地下室顶板在楼盖形式、开洞率、开洞位置、配筋率和内力调整(或者承载力调整)方面可以参考地下室顶板作为延性嵌固部位时地下室顶板的设计要求。剪力墙的底部加强部位延伸至负二层地下室顶板,但是负二层地下室顶板可以比地下室顶板作为延性嵌固部位时地下室顶板的设计要求明显放松,或者不必参考。

说明:纵然负一层地下室与首层的刚度比是处于1.0~1.5之间,结构的延性嵌固部位被设置在负二层顶板,结构首要加强位置依然是首层地下室顶板位置,次要加强位置才是往下延伸到延性嵌固部位,即负二层顶板位置(注:上述介绍的地下室均为一般地下室,不包括层高非常矮的地下管道层等)。这主要是基于大量的震害调查结果表明地下室的震害明显轻于地上结构,且越往下震害越轻,这也说明如果是多层地下室,首层地下室顶板不能作为结构延性嵌固部位时,可以直接保守的取到负二地下室顶板,再往下降低则失去了延性嵌固部位的工程意义,因为负二层顶板以下根本就不破坏。

 

▲图四:10版《高规》
▲图五:21版广东《高规》
引注资料:

 

《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ03-2010
广东《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ/T15-92-2021

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