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    带转换层高层建筑结构非抗震与抗震设计的差异分析.pdf

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    带转换层高层建筑结构非抗震与抗震设计的差异分析.pdf

    移城 建设 [文章编号]1672-7045200809-0045-03 ◆ 范 丘 毅 摘要本文分析了带转换 层高层建筑结构非抗震与六度设 防抗震设计的差异,为广大工程 设计人员加深理解,针对不同情 况采取不同的设计措施以达到经 济、安全的目的提供参考。 关键词带转换层高层建筑 非抗震设计差异 [中图分类号]TU375.1 [文献标识码]A 六度抗震地区与非抗震地区 在带转换层高层建筑结构设计上 的存在差异,不同区域的建筑结 构设计,根据抗震等级不同也存 在差异,对不同地区进行整体结 构概念设计,应避免在实际设计 工程中造成不必要的浪费或者安 全度偏大,以达到节省建筑工程 造价的目的。 1建筑结构平面布置 关于建筑物的结构平面布 置,仅在高层建筑混凝土结构技 术规程 表4.3.3中对建筑物在考 虑地震作用时的平面长宽比以及 局部凹凸进行明确规定;并且在 4.3.5条中对建筑物的位移比和 周期比进行严格的限制。 非抗震设计时,由于对周期 比没有严格的限制,故在设计转 换层以上的小开间住宅部分的竖 向构件时,可以只按照竖向构件 的承载力进行设计;作抗震设计 时,为了使周期比满足规范要求 的限值,必须对建筑物周围的竖 向构件进行加强处理,这就人为 地增大了转换层上部的建筑物结 构刚度,也增加了竖向构件的数 量或者截面,同时也会引起转换 层下部刚度相应增大。 2建筑结构竖向布置 2.1规范要求 考虑地震作用下,仅在高层 建筑混凝土结构技术规程 中 4.4.2和4.4.3条对建筑物的侧向 刚度进行限制,保证建筑物的侧 向刚度的连续。4.4.5条对建筑 物的竖向收进和外挑进行限制。 非抗震与抗震设计的羞异分析 带转换层高层建筑结构 城撼建设 2.2转换层匕、下结构侧向刚度规定 1底部大空间为1层时,可 近似采用转换层上、下层结构等 效剪切刚度比v表示转换层上、 下层结构刚度的变化,Y宜接近 1,非抗震设计时Y不应大于3,抗 震设计时Y不应大于2。 2底部大空间层数大于1层 时,其转换层上部与下部结构的 等效侧向刚度比Y e宜接近1,非 抗震设计时Y e不应大于2,抗震 设计时Y e不应大于1.3。 由于转换层结构上部建筑多 为住宅,根据建筑住宅使用功能 的要求,房间分隔较小且对结构 梁高进行限制,故造成上部住宅 部分的竖向构件柱子或短肢剪力 墙数量较多,梁较密。并且转换 层上部住宅部分层高一般比下部 大开间的商场部分小得多。这些 都是造成转换层上部结构刚度远 远大于下部结构刚度的客观原 因。为了增加下部结构刚度,只 能在适当位置处增加竖向构件或 原竖向构件的截面尺寸。上、下 部刚度越要求接近,则增加的下 部竖向构件越多或者截面越大。 因此,高层建筑转换层结构 设计时一定要注意按照转换层所 在位置的三种不同情况,分别采 用三种不同的控制方法,特别要 注意的是当转换层在3层及3层 以上时,应采用同时满足等效剪 切刚度比和楼层侧向刚度比的两 个控制条件,才能满足安全的要 求 。 结构构件承载力设计的差异 高层建筑混凝土结构技术 规程 4.7.I条中规定无地震作 用时,构件承载力设计值大于等 于结构作用效应组合的设计值与 结构重要性系数的乘值结构重 要性系数的取值在1.0~1.1之 间;有地震作用组合时,构件承 载力设计值大于等于结构作用效 应组合的设计值与结构构件承载 力抗震调整系数的乘值结构构 件承载力抗震调整系数的取值在 1.0~1.33之间。 以上分析均针对非抗震设计 和抗震设计在结构概念设计上的 差异,属于确定建筑方案前需要 考虑的结构体系对建筑物的总体 影响,是非抗震设计和抗震设计 在性能设计上的根本差异,需要 在建筑方案确定前进行经济综合 性比较分析。整体结构概念设计 是实现非抗震结构性能经济性设 计的根本方向。 4具体建筑构件单项比较分析 4.1框支梁 梁上、下部纵向钢筋的最小 配筋率,非抗震设计时不应小于 0.30%;抗震设计时,特一、一和二 级不应小于0.60%、0.50%和 0.4O% 加密区箍筋最小面积含箍率 在非抗震设计时不应小于0.9ft/ fyv;抗震设计时,特一、一和二级 不应小于1.3ft/fyv、1.2ft/fyv 和1.ift/fyv。 梁截面高度在抗震设计时不 应小于计算跨度的i/6,非抗震设 计时不应小于计算跨度的i/8; 框支梁截面组合的最大剪力 设计值应符合下列要求 无地震作用组合时, V≤0.2 6 cfcbhO; 有地震作用组合时, V≤0.15 D cfcbhO/Y RE。 4.2框支柱 框支柱截面组合的最大剪力 设计值应符合下列要求 无地震作用组合时, V≤0.2 B cfcbhO; 有地震作用组合时, V≤0.15 B cfcbhO/Y RE。 柱截面宽度,非抗震设计时 不宜小于400mm,抗震设计时不应 小于450mm;柱截面高度,非抗震 设计时不宜小于框支梁跨度的 I/]5,抗震设计时不宜小于框支 梁跨度的]/12; 非抗震设计时,框支柱宜采 用复合螺旋箍或井字复合箍,箍 筋体积配箍率不宜小于0.8%,箍 筋直径不宜小于lOmm,箍筋间距 不宜大于150mm。 4.3剪力墙 部分框支剪力墙结构,剪力 墙底部应加强部位墙体的水平和 竖向分布钢筋最小配筋率,抗震 设计时不应小于0.3%,非抗震设 计时不应小于0.25%; 错层处平面外受力的剪力 墙,其截面厚度,非抗震设计时不 应小于200mm,抗震设计时不应小 于250mm,并均应设置与之垂直的 墙肢或扶壁柱;抗震等级应提高 一级采用。错层处剪力墙的混凝 土强度等级不应低于C30,水平和 竖向分布钢筋的配筋率,非抗震 设计时不应小于0.3%,抗震设计 时不应小于0.5%。 4.4一般框架梁、柱、抗震墙 根据对国内外规范最小配筋 率取值情况的研究成果 ,可知 各国设计规范梁类构件受拉钢筋 最小配筋率取值存在两种体系。 o -9. 城携建设 一种是对抗震及非抗震情况取用 相同的最小配筋率,如美国、新西 兰规范。另一种是对抗震及非抗 震情况分别取用大小不同的最小 配筋率,如欧共体混凝土结构设 计规范EC2和抗震设计规范EC8。 后者非抗震最小配筋率的取值水 准比第一种取值体系明显偏低。 结合我国现行规范分析如下 1 混凝土结构设计规范 GB500102002第9.5.1条规定 在非抗震的情况下,钢筋混凝土 结构构件中纵向受力钢筋的最小 配筋百分率。具体规定如下 ①受压构件。全部纵向钢筋最小 配筋百分率0.6%;一侧纵向钢筋 最小配筋百分率0.2%。②受弯构 件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧 的受拉钢筋最小配筋百分率0.2 和45ft/fy中的较大值。 2建筑抗震设计规范 GB5001卜2001第6.3.3条规定 在考虑抗震的情况下,梁端截面 的底面和顶面纵向钢筋配筋量的 比值,除按计算确定外,一级不应 小于0.5,二、三级不应小于0.3。 混凝土结构设计规范 GB500102002第10.2.6条规定 当梁端实际受到部分约束但按简 支计算时,应在支座区上部设置 纵向构造钢筋,其截面面积不应 小于梁跨中下部纵向受力钢筋计 算所需截面面积的0.25。故在非 抗震的情况下部分符合该情况的 梁局部支座负筋可比考虑抗震时 低25%左右。 3 建筑抗震设计规范 GBSO01卜2001第6.3.8.1条规 定在考虑抗震的情况下,根据抗 震等级的不同,中柱和边柱截面 纵向钢筋的最小总配筋率由0.6% 逐步递增到1.o%;角柱、框支柱截 面纵向钢筋的最小总配筋率由 0.870逐步递增到1.2%。故在非抗 震的情况下,当柱截面配筋均为 构造配筋时,柱截面纵向钢筋仅 为考虑抗震时的5070~75%左右。 4 建筑抗震设计规范 GB50011-2001第6.4.3条规定 在考虑抗震的情况下,一、二、三 级抗震墙的竖向和横向分布钢筋 最小配筋率不应小于0.2570;四级 抗震墙不应小于0.2070。故当剪 力墙竖向和横向配筋均为构造配 筋时,在非抗震的情况下的剪力 墙配筋与四级情况下的剪力墙配 筋相同,但仅为考虑地震作用时 一、二、三级剪力墙配筋的80%左 右。 5结束语 综上分析可知,抗震设计与 非抗震设计在具体结构构件梁、 柱及剪力墙的构造配筋上均存在 一定差异,结构设计时应进行区 分。在安全可靠的前提下,最大 限度地利用规范允许的条件,对 结构构件进行精心设计,可以避 免不必要的浪费。 参考文献 [11莫钸锵.对控制转换层上下 侧向刚度比的理解[J].深圳土木与 建筑,200602. [2】余瑜,谭周玲,傅剑平,白绍 良.非抗震梁受拉钢筋最小配筋率 取值分析与建议[J].重庆建筑大学 学报,20030239~44. [3】黄玲.非抗震钢筋混凝土受 弯构件最小配筋率分析[J].南昌航 空工业学院学报自然科学版, 200501. [4]GB500102002,混凝土结构 设计规范【s]. [5】GB5001卜2001,建筑抗震设 计规范[s]. [6]JGJ3-2002,高层建筑混凝 土结构技术规程[s]. 作者单位广西建筑科学研究 设计院,广西南宁530011

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