3.2.1
合理的结构布置(包括平面布置及竖向布置)无论在非抗震设计还是抗震设计中都具有非常重要的意义,结构的平面和竖向布置宜简单、规则、均匀,这就需要结构工程师与建筑师密切协调配合,兼顾建筑功能与结构功能的合理性。关于结构布置中对规则性的要求,本规程提出:异形柱结构宜采用规则的结构设计方案,抗震设计的异形柱结构应符合抗震概念设计的要求,不应采用特别不规则的结构设计方案,比现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对一般钢筋混凝土结构的有关规定有所加严,这是根据异形柱结构抗震性能和抗震设计特点而提出的。
关于”r;规则的结构设计方案”是指体型(平面和立面形状)简单,抗侧力体系的刚度和承载力上下连续均匀地变化,平面布置基本对称,即在平面、竖向的抗侧力体系或计算图形中没有明显的、实质的不连续(突变);”r;特别不规则的结构设计方案”是指多项不规则指标均超过国家现行标准或本规程有关的规定,或某一项超过规定指标较多,具有较明显的抗震薄弱部位,将会导致不良后果者。
3.2.2
在异形柱结构抗震设计时,首先应对结构设计方案关于平面和竖向布置的规则性进行判别。对不规则异形柱结构的定义和设计要求,除应符合国家现行标准对一般钢筋混凝土结构的有关要求外,尚应符合本规程第3.2.4条和第3.2.5条的有关规定。
为方便异形柱结构的抗震设计,这里列出现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对平面不规则类型及竖向不规则类型的定义,作为对异形柱结构不规则类型判别的依据。
表3.2.2.1
平面不规则的类型 |
|
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 |
凹凸不规则 |
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面面积的30%,或较大的楼层错层 |
表3.2.2.2
竖向不规则的类型 |
|
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%,或小于其上相邻3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% |
竖向抗侧力构件不连续 |
竖向抗侧力构件(柱、剪力墙)的内力由水平转换构件(梁、桁架等)向下传递 |
楼层承载力突变 |
抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一层楼的80% |
※注:
抗侧力结构的楼层层间受剪承载力是指考虑的水平地震作用方向上,该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和。
3.2.3
本规程根据异形柱结构的特点及抗震概念设计原则,对结构平面布置提出应符合的要求。
本规程3.2.1条规定:异形柱结构宜采用规则的设计方案,相应地在对结构柱网轴线的布置方面,本条提出了纵、横柱网轴线宜分别对齐拉通的要求。震害表明,若柱网轴线不对齐,形不成完整的框架,地震中因扭转效应和传力路线中断等原因可能造成结构的严重震害,因此在设计中宜尽量使纵、横柱网轴线对齐拉通。
异形柱的肢厚较薄,其中心线宜与梁中心线对齐,尽量避免由于二者中心线偏移对受力带来的不利影响。
对异形柱框架—剪力墙结构中剪力墙的最大间距提出了限制要求,其限值较现行国家标准对一般钢筋混凝土结构的相关规定有所加严。底部抽柱带转换层异形柱结构的剪力墙间距宜符合本规程附录A的有关规定。
3.2.4
本规程根据异形柱结构的特点及抗震概念设计原则,对结构竖向布置提出应符合的要求。
异形柱结构体系中,除异形柱上下连续贯通落地的一般框架结构之外,根据建筑功能之需要尚可采用底部抽柱带转换层的异形柱框架-剪力墙结构,这种结构上部楼层的一部分异形柱根据
建筑功能的要求,并不上下连续贯通落地(即底部抽柱),而是落在转换大梁上(即梁托柱),完成上部小柱网到底部大柱网的转换,以形成底部大空间结构,但剪力墙应上下连续贯通房屋全高。
3.2.5
当异形柱结构的扭转位移比(即楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值之比)大于1.20时,根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定,可界定为”r;扭转不规则类型”,但本规程规定此时控制扭转位移比不应大于1.45,较现行国家标准的规定有所加严。目的是为了限制结构平面布置的不规则性,避免过大的扭转效应。
当异形柱结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%时,根据现行国家标准的有关规定,可界定为”r;楼层承载力突变类型”,其薄弱层的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%,且薄弱层的地震剪力应乘以1.20的增大系数,较现行国家标准的相应规定有所加严。
本规程中的底部抽柱带转换层异形柱结构,根据现行国家标准的有关规定,可界定为”r;竖向抗侧力构件不连续类型”,且该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以1.25~1.5的增大系数,但本规程建议此时可按该系数的较大值取用。
抗震设计时,对异形柱结构中处于受力复杂、不利部位的异形柱,例如结构平面柱网轴线斜交处的异形柱,平面凹进不规则等部位的异形柱,提出采用一般框架柱的要求,以改善结构的整体受力性能。