不規則結構設計及規範要求

2022-05-24 13:21:04 字數 3012 閱讀 8902

建築方案是否「規則」的判定及設計控制

1、不規則的劃分

抗震規範把不規則的建築方案分為三個級別,區別對待:

一般不規則——按規範、規程的有關規定採取加強措施;

特別不規則——經過專門研究和論證後採取高於規範、規程規定的加強措施,對於高層建築應嚴格按建設部令第111號進行抗震設防專項檢查;

嚴重不規則——應要求建築師予以修改、調整。

抗震規範原文如下:

3.4.1 建築設計應符合抗震概念設計的要求,不規則的建築方案應按規定採取加強措施;特別不規則的建築方案應進行專門研究和論證,採取特別的加強措施;不應採用嚴重不規則的建築方案。

[修訂說明]:本次修訂,對建築方案的各種不規則性,分別給出處理對策,以提高建築設計和結構設計的協調性。

2、不規則的判定

(1)抗震規範正文——比較含糊

3.4.2 建築及其抗側力結構的平面布置宜規則、對稱,並應具有良好的整體性;建築的立面和豎向剖面宜規則,結構的側向剛度宜均勻變化,豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小,避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。

當存在表3.4.2-1所列舉的平面不規則型別或表3.4.2-2所列舉的豎向不規則型別時,應符合本章第3.4.3 條的有關規定。

表3.4.2-1 平面不規則型別

表3.4.2-2 豎向不規則型別

(2)抗震規範條文說明——稍微清晰,仍籠統

3.4.1條之條文說明:

規則與不規則的區分,本規範在第3.4.2條規定了一些定量的界限,但實際上引起建築結構不規則的因素還有很多,特別是複雜的建築體型,很難一一用若干簡化的定量指標來劃分不規則程度並規定限制範圍,但是,有經驗的、有抗震知識素養的建築設計人員,應該對所設計的建築的抗震效能有所估計,要區分不規則、特別不規則和嚴重不規則等不規則程度,避免採用抗震效能差的嚴重不規則的設計方案。

這裡:「不規則」指的是超過表3.4.2-1和表3.4.2-2中一項及以上的不規則指標;

特別不規則,指的是多項均超過表3.4.2-1和表3.4.2-2中不規則指標或某一項超過規定指標較多,具有較明顯的抗震薄弱部位,將會引起不良後果者;

嚴重不規則,指的是體型複雜,多項不規則指標超過第3.4.3條上限值或某一項大大超過規定值,具有嚴重的抗震薄弱環節,將會導致**破壞的嚴重後果者。

3.4.2條之條文說明:

採用圖形進行典型示例,以便理解表3.4.2中所列的不規則型別。參見規範。

(3)抗震設計規範管理組的統一培訓教材(p93~95)——清晰

對於混凝土結構和鋼結構,規則與不規則性的一些主要定量界限,見抗震規範3.4.2條和相關規程,大致如下表:

表 6.2 不規則建築方案的基本型別

只要建築結構(包括某個樓層)布置上出現表中的一項,即存在不規則,或叫基本不規則。

對於一般的不規則,其基本抗震加強措施見抗震規範第3.4.3條的規定。

對於具有轉換層、加強層、錯層和多塔、連體的高層混凝土結構,至少具有表3.4.1-1中的一項,在jgj3第10章也給出了加強措施的規定。

對於不規則建築方案的結構設計,還應注意:

當建築平面有深凹口,即使在凹口處設定連梁,但該部位的樓板不足以視為剛性樓板,只能作為彈性板計算時,則仍處於凸凹不規則,不能因設定連梁而作為樓板開洞處理。

對於不落地構件通過次梁轉換的問題,應慎重對待。少量的次梁轉換,設計時對不落地構件(混凝土牆、磚抗震牆、柱、支撐等)的**作用如何通過次梁傳遞到主梁、又傳統到落地豎向構件要有明確的計算,方可視為有明確的計算簡圖和合理的傳遞途徑,並需採取相應的加強措施,確保大震時轉換構件不失效。

設防烈度不同,上述不規則建築方案的界限相同,但設計要求有所不同。烈度越高,不僅僅是需要採取的措施增加,體現各種概念設計的調整係數也要加大。

結構薄弱層和薄弱部位的判別、驗算及加強措施,應針對具體情況正確處理,使其確實有效。

有關「特別不規則」的判定,先請看下表6.3:

表6.3 特別不規則的專案舉例

培訓教材明確指出,所謂「特別不規則」,主要有三類:

其一,同時具有表6.2所列六個方面基本不規則的3個或3個以上;

其二,具有表6.3所列的一項不規則;

其三,具有表6.2所列2個方面的基本不規則,且其中有一項接近表6.3的不規則指標。

區域性修訂明確要求,特別不規則的建築方案應進行專門的研究和論證。建設部第111號令要求,對特別不規則的高層建築,應在初步設計階段提出「超限設計」的可行性論證,由建設單位向工程所在地的省級建設行政主管部門提出申請,經專家委員會審查通過並完成行政許可手續後,方可進行施工圖設計和施工圖設計檔案的審查。

對於特別不規則的建築方案,只要不屬於嚴重不規則,結構設計人員應採取比抗震規範第3.4.3條要求更加有效的措施。

嚴重不規則,指體型複雜,多項實質性的突變指標或界限超過規定或某一項大大超過規定,具有嚴重的抗震薄弱環節,可能導致**破壞的嚴重後果者,意味著該建築方案在現有經濟技術條件下,存在明顯的**安全隱患。

(4)《pkpm結構軟體從入門到精通》的意見p200~201

3、不規則的控制引數——共4個

上述4個不規則控制引數體現在設計中,表現為設計步驟的第二步。

設計步驟第一步是通過試算確定幾個整體引數,如振型個數、最大**力方向和結構基本週期等;第二步是確定整體結構的合理性,是在第一步的基礎上進行計算。

設計第二步的重要性,即整體結構的科學性和合理性是否重要,首先體現在規範特別強調,其次是因為乙個工程的整體指標如果不滿足要求,後續的配筋計算將沒有任何意義。

(1)首先要審查的即是結構超限問題。高層建築應根據建設部建質[2003]46號文規定,審查是否屬於超限建築工程,尤其文中的特別不規則超限經常被忽視,計算結果某些引數超限雖然不違反強條,但屬於超限工程,超限建築工程應進行抗震專項審查。

(2)豎向不規則:

施工圖審查中常見框架結構底層層高很大,二層層高較小的情況,且底層作為車庫或者架空花園使用,隔牆很少或者無任何隔牆,側向剛度突變(高層建築中還常見裝置層層高較小,相鄰下一層層高較大的情況),對抗震極為不利,應採取加強措施處理,計算時應強制按薄弱層處理。

底層層高很大且設有夾層,二層層高較小,軟體計算未反映出該位置的側向剛度變化,應進行必要的補充計算(宜按不帶夾層的模型複核),並按豎向不規則處理(**剪力係數放大1.15倍並加強抗震構造措施)。

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