不规则结构设计及规范要求

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2、不规则的判定
(1)抗震规范正文——比较含糊
3.4.2 建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性;建筑 的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料 强度宜自下而上逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
当存在表 3.4.2-1 所列举的平面不规则类型或表 3.4.2-2 所列举的竖向不规则类型时, 应符合本章第 3.4.3 条的有关规定。
表 3.4.2-1 平面不规则类型
不规则类型
定义
扭转不规则
楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层 间位移)平均值的 1.2 倍
凸凹不规则
结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方向总尺寸的 30%
楼板局部不连续
楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,例如,有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的 50%,或开洞面积大于该层楼层面积的 30%,或较大的楼层错层。
对于不落地构件通过次梁转换的问题,应慎重对待。少量的次梁转换,设计时 对不落地构件(混凝土墙、砖抗震墙、柱、支撑等)的地震作用如何通过次 梁传递到主梁、又传统到落地竖向构件要有明确的计算,方可视为有明确的 计算简图和合理的传递途径,并需采取相应的加强措施,确保大震时转换构 件不失效。
设防烈度不同,上述不规则建筑方案的界限相同,但设计要求有所不同。烈度 越高,不仅仅是需要采取的措施增加,体现各种概念设计的调整系数也要加 大。
“不规则”指的是超过表 3.4.2-1 和表 3.4.2-2 中一项及以上的不规则指标;
特别不规则,指的是多项均超过表 3.4.2-1 和表 3.4.2-2 中不规则指标或某一项超过 规定指标较多,具有较明显的抗震薄弱部位,将会引起不良后果者;
严重不规则,指的是体型复杂,多项不规则指标超过第 3.4.3 条上限值或某一项大大 超过规定值,具有严重的抗震薄弱环节,将会导致地震破坏的严重后果者。
对于底层无隔墙,上部楼层有较多隔墙的框架结构设计方案,如何考虑隔墙刚度的影响 进行计算是个难点,现有计算软件未解决这个问题,要算清楚很麻烦,所以建议底层尽量予 以加强。对于底层侧向刚度远小于相邻上一层的框架结构,必要时可在底层加设剪力墙或者 斜向支撑予以加强。
等等。
4、不规则建筑所应进行的结构计算方法
4
高位转换
5
厚板转换
6
塔楼偏置
7
复杂连接
8
多重复杂
框支转换构件位置:7 度超过 5 层,8 度超过 3 层 7~9 度设防的厚板转换结构
单塔或多塔,质心与大底盘质心偏心距大于底盘相应周长的 20% 各部分层数、刚度、布置不同的错层或连体结构
同时具有转换层、加强层、错层、连体和多塔类型中的 2 种以上
载力与其上一层的比值不宜小
控制结构竖向不规则的
4
层间受剪承载力比
重要指标
于 0.8; 对不规则结构:
受剪承载力比 小于 0.8,则判
断出薄弱层
A 级高层不应小于 0.65,B 级高 层不应小于 0.75。
上述 4 个不规则控制参数体现在设计中,表现为设计步骤的第二步。
设计步骤第一步是通过试算确定几个整体参数,如振型个数、最大地震力方向和结构基 本周期等;第二步是确定整体结构的合理性,是在第一步的基础上进行计算。
有效宽度小于 50%,开洞面积大于 30%(不计电梯
3
楼板不连续 井道,但深凹口加设连梁仍按 2a 判别),错层大于 GB50011,3.4.2 条
梁高
A 4
B
刚度突变 相邻层刚度变化大于 70%或连续三层变化大于 80% GB50011,3.4.2 条 尺寸突变 缩进大于 25%,外挑大于 10%和 4m,含多塔、连体 JGJ3,4.4.5 条
5
构件间断
上下墙、柱、支撑不连续,含加强层
GB50011,3.4.2 条
6
承载力突变
相邻层受剪承载力变化大于 80%
GB50011,3.4.2 条
只要建筑结构(包括某个楼层)布置上出现表中的一项,即存在不规则,或叫基本不规 则。
对于一般的不规则,其基本抗震加强措施见抗震规范第 3.4.3 条的规定。
的重要指标
级高层不应大于 1.5,B 级高层
不应大于 1.4
控制结构扭转效应的重 A 级高层不应大于 0.9,B 级高
2
周期比
要指标。
层不应大于 0.85。Leabharlann 结构楼层的侧向刚度不应小于
控制结构竖向不规则的
3
刚度比
相邻上一层的 70%,或小于其 判断薄弱层
重要指标
上三层刚度平均值的 80%
结构的楼层抗侧力结构受剪承
序号
不规则类型
简要涵义
备注
A 1
B
扭转不规则 按非柔性楼盖考虑偶然偏心的扭转位移比大于 1.2 GB50011,3.4.2 条
偏心布置
偏心距大于 0.15 或相邻层质心相差较大
JGJ99,3.2.2 条
A 2
B
凸凹不规则 组合平面
平面凸凹尺寸大于相应边长 30%等,含穿层柱 细腰形或角部重叠形
GB50011,3.4.2 条 JGJ3,4.3.3 条
(2)竖向不规则:
施工图审查中常见框架结构底层层高很大,二层层高较小的情况,且底层作为车库或者 架空花园使用,隔墙很少或者无任何隔墙,侧向刚度突变(高层建筑中还常见设备层层高较 小,相邻下一层层高较大的情况),对抗震极为不利,应采取加强措施处理,计算时应强制 按薄弱层处理。
底层层高很大且设有夹层,二层层高较小,软件计算未反映出该位置的侧向刚度变化, 应进行必要的补充计算(宜按不带夹层的模型复核),并按竖向不规则处理(地震剪力系数 放大 1.15 倍并加强抗震构造措施)。
结构薄弱层和薄弱部位的判别、验算及加强措施,应针对具体情况正确处理, 使其确实有效。
有关“特别不规则”的判定,先请看下表 6.3:
序号 1 2 3
不规则类型 扭转偏大
抗扭刚度弱 层刚度偏小
表 6.3 特别不规则的项目举例
简要涵义 不与裙房相连的较多楼层考虑偶然偏心的扭转位移比大于 1.4
扭转周期比大于 0.9,混合结构扭转周期比大于 0.85 本层侧向刚度小于相邻上层的 50%
对于具有转换层、加强层、错层和多塔、连体的高层混凝土结构,至少具有表 3.4.1-1 中的一项,在 JGJ3 第 10 章也给出了加强措施的规定。
对于不规则建筑方案的结构设计,还应注意:
当建筑平面有深凹口,即使在凹口处设置连梁,但该部位的楼板不足以视为刚 性楼板,只能作为弹性板计算时,则仍处于凸凹不规则,不能因设置连梁而 作为楼板开洞处理。
楼层承载力突变 抗侧力结构的层面受剪承载力小于相邻上一楼层的 80%
(2)抗震规范条文说明——稍微清晰,仍笼统
3.4.1 条之条文说明:
规则与不规则的区分,本规范在第 3.4.2 条规定了一些定量的界限,但实际上引起建 筑结构不规则的因素还有很多,特别是复杂的建筑体型,很难一一用若干简化的定量指标来 划分不规则程度并规定限制范围,但是,有经验的、有抗震知识素养的建筑设计人员,应该 对所设计的建筑的抗震性能有所估计,要区分不规则、特别不规则和严重不规则等不规则程 度,避免采用抗震性能差的严重不规则的设计方案。这里:
3、同时具有三种以上的复杂高层建筑结构类型(如带转换层、带加强层、错层、连体、多 塔等);
4、 属于超规范结构(超高、超限、新型)。
3、不规则的控制参数——共 4 个
序号
控制参数
主要控制内容
规范规定
备注
规则结构的位移比不宜大于
控制结构平面不规则性 1.2;不规则结构的位移比:A
1 位移比(层间位移比)
培训教材明确指出,所谓“特别不规则”,主要有三类:
其一,同时具有表 6.2 所列六个方面基本不规则的 3 个或 3 个以上;
其二,具有表 6.3 所列的一项不规则;
其三,具有表 6.2 所列 2 个方面的基本不规则,且其中有一项接近表 6.3 的不规则指标。
局部修订明确要求,特别不规则的建筑方案应进行专门的研究和论证。建设部第 111 号令要求,对特别不规则的高层建筑,应在初步设计阶段提出“超限设计”的可行性论证, 由建设单位向工程所在地的省级建设行政主管部门提出申请,经专家委员会审查通过并完成 行政许可手续后,方可进行施工图设计和施工图设计文件的审查。
不规则类型
表 3.4.2-2 竖向不规则类型
定义
侧向刚度不规则
该层的侧向刚度小于相邻上一层的 70%,或小于其相邻三个楼层侧向刚度平均值 的 80%;除顶层外,局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的 25%
竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑等)的内力由水平转换构件(梁、桁架 竖向抗侧力构件不连续
等)向下传递
设计第二步的重要性,即整体结构的科学性和合理性是否重要,首先体现在规范特别强 调,其次是因为一个工程的整体指标如果不满足要求,后续的配筋计算将没有任何意义。
对此类问题,施工图审查时有如下相关内容:
(1)首先要审查的即是结构超限问题。高层建筑应根据建设部建质[2003]46 号文规定, 审查是否属于超限建筑工程,尤其文中的特别不规则超限经常被忽视,计算结果某些参数超 限虽然不违反强条,但属于超限工程,超限建筑工程应进行抗震专项审查。
抗震规范原文如下:
3.4.1 建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不规则的建筑方案应按规定采取加强措 施;特别不规则的建筑方案应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;不应采用严重不 规则的建筑方案。
[修订说明]:本次修订,对建筑方案的各种不规则性,分别给出处理对策,以提高建 筑设计和结构设计的协调性。
建筑方案是否“规则”的判定及设计控制
1、不规则的划分
抗震规范把不规则的建筑方案分为三个级别,区别对待: 一般不规则——按规范、规程的有关规定采取加强措施; 特别不规则——经过专门研究和论证后采取高于规范、规程规定的加
强措施,对于高层建筑应严格按建设部令第 111 号进行抗震设防专项检查; 严重不规则——应要求建筑师予以修改、调整。
对于特别不规则的建筑方案,只要不属于严重不规则,结构设计人员应采取比抗震规范 第 3.4.3 条要求更加有效的措施。
严重不规则,指体型复杂,多项实质性的突变指标或界限超过规定或某一项大大超过规 定,具有严重的抗震薄弱环节,可能导致地震破坏的严重后果者,意味着该建筑方案在现有 经济技术条件下,存在明显的地震安全隐患。
(4)《PKPM 结构软件从入门到精通》的意见 P200~201
不规则类型
简要涵义
规则结构 1、平面和立面体形规则,结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度;结构竖向布置
均匀,结构的刚度、承载力和质量分布均匀、无突变; 2、 位移比<1.2; 3、周期比、刚度比、承载力比等参数均满足规范“不宜”的要求; 4、不具备四类不规则的特征。(四类不规则指:平面不规则、竖向不规则、复杂高层、超 规范结构) 1、结构设计方案中,仅有个别项目超过规范条款“不宜”的规定; 2、位移比:1.2<A 级高层<1.35,1.2<B 级高层<1.3; 一般不规则 3、周期比:A 级高层<0.9,B 级高层<0.85; 4、 承载力比>0.8; 5、具有某一种复杂高层结构类型(如带转换层、带加强层、错层、连体、多塔等)。 1、 结构设计方案中,有多项超过规范条款“不宜”的规定;或某一项超过规定指标较 多,具有明显的抗震薄弱部位,将会引起不良后果; 2、 位移比:1.35<A 级高层<1.5,1.3<B 级高层<1.4; 3、 周期比:A 级高层<0.9,B 级高层<0.85; 特别不规则 4、 承载力比:A 级高层>0.65,B 级高层>0.75; 5、 同时具有两种复杂高层结构类型(如带转换层、带加强层、错层、连体、多塔等); 6、 具有高位转换、复杂错层或连体、偏置多塔、厚板转换等特别复杂结构。 1、结构体形复杂,平面或立面极不规则,结构方案中有多项超过规范条款“不宜”的规定, 而且超过较多,或者有一项超过“不应”的规定,具有严重的抗震薄弱环节,将会导致地 严重不规则 震破坏的严重后果; 2、位移比、周期比、刚度比、承载力比等多项参数不满足规范要求或无法计算;
3.4.2 条之条文说明:
采用图形进行典型示例,以便理解表 3.4.2 中所列的不规则类型。参见规范。
(3)抗震设计规范管理组的统一培训教材(P93~95)——清晰
对于混凝土结构和钢结构,规则与不规则性的一些主要定量界限,见抗震规范 3.4.2 条和相关规程,大致如下表:
表 6.2 不规则建筑方案的基本类型
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