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钢结构热点探析|何时计算双向地震作用?

编者按

钢结构因其经济和技术的优越性、低碳减排、循环经济以及可工业化、产业化发展,而被广泛应用。《钢结构(中英文)》自创刊以来,即以推动钢结构领域学术水平的提升和发展,加快钢结构产业的进步和繁荣为目标,坚持以技术方针政策和技术发展趋向的指导性、推动科技工作发展的针对性、解决生产建设中重大技术问题的实用性和促进技术进步的创新性为宗旨,以引领钢结构科技发展的未来与方向。随着科学技术的飞速发展,信息资源开发利用的理念、技术和方法都发生了重大变化。为了充分利用互联网信息海量、方便、快捷的特点,更好地发挥学术期刊的权威性和技术优势, 从2020年第2期开始,由《钢结构(中英文)》编辑部土木吧微信公众号联手推出“钢结构热点探析”栏目, 就实际工作中遇到的有关钢结构的热点问题展开讨论,并给出简明建议, 以实现平面媒体与网络媒体的互动, 全方位、多途径、多层次地开发利用期刊、网络等重要资源, 为读者服务。也希望广大读者朋友踊跃参加讨论,积极投稿,将论坛办得有生气、有意义、有价值,为钢结构事业的蓬勃发展贡献力量。

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问题引入

GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》(简称《抗规》)第5.1.1.3条规定“质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;”但何为“质量和刚度分布明显不对称的结构”呢?

网友讨论

@张利军

2001版系列规范是我国建筑结构设计规范的一次大发展、大跨越,引入了许多新理念、新指标、新要求。2004年4月,建研院专家(也是规范组专家)以内部资料的形式,对2001版系列规范做了进一步解读,其中对“何时考虑双向地震作用”做了具有实操性的指导。

以不考虑偶然偏心下的楼层最大位移与平均位移的比值(位移比)为指标,并区别A级高度和B级高度建筑:当A级高度建筑位移比大于1.4、B级高度建筑或复杂建筑位移比大于1.3时,需要考虑双向地震作用。

该意见对计算双向地震作用的前提条件还是比较宽松的,突出了“质量和刚度分布明显不对称”这一特点。对统一认识、较好地执行规范起了很好的指导作用。

广东DBJ 15-92—2013《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定考虑了三个因素:位移角、扭转、位移比。在考虑偶然偏心的情况下,当位移比大于1.35~1.50时,考虑双向地震作用。

@张利军

《建筑抗震设计规范应用与分析》中提到,在考虑偶然偏心的情况下,只要位移比大于1.2,即需计算双向地震作用。

在《抗规》中,偶然偏心下位移比大于1.2,是对扭转不规则的判断指标,能不能算作“质量和刚度分布明显不对称的结构”值得商榷。《抗规》第3.4.4—1(1)条对扭转不规则只提出“计入扭转影响”的要求,并未要求计算双向地震作用。

@王千秋

规定很简单,执行很复杂。比如某30层的高层建筑,有15个振型,有30×25=750个位移比,其中只有一个振型中一层的位移比超过1.2 和有4个振型中100个位移比超过1.2,它们结构的不规则程度是不一样的。

@国之胜

个人支持朱炳寅老师的意见,即:当位移比大于1.2时应考虑双向水平地震作用下的扭转效应。理由如下:“质量与刚度分布明显不对称的结构”将会出现明显的扭转效应,而对于如何判断“扭转效应明显”,JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》(简称《高规》)第4.3.12条给出了明确的规定:“表4.3.12中所说的扭转效应明显的结构,是指楼层最大水平位移(或层间位移)大于楼层平均水平位移(或层间位移)1.2倍的结构。”

@Tree

广东地区现在超限审查也是按位移比是否大于1.2来判断是否计入双向地震作用。

@Lzhq

最直接判断就是次向地震作用与主向地震作用产生的构件内力(MNV)的效应比,结构不同部位构件的比值也不同,一般是周边构件较明显。对于扭转效应不明显的结构,即使考虑双向地震,地震作用的效应也与不考虑时相同(可以打开计算程序看下)。对于所谓“可不考虑双向地震的结构”,考虑了也不会增加什么造价。

问题分析

现行《抗规》未给出“质量和刚度分布明显不对称的结构”的定量判断,就是因为实际工程中所遇的情况千变万化,难以定量判断。

考虑到《高程》在4.3.12的条文说明中明确指出,“扭转效应明显的结构,是指楼层最大水平位移(或层间位移)大于楼层平均水平位移(或层间位移)1.2倍的结构。”故在实际工程中,当项目所在地无特殊规定时,一般可按位移比是否超1.2并结合结构布置情况来初步判断是否考虑双向地震作用,并注意查看考虑双向地震作用后,结构成本的变化是否在业主可接受范围内,以便针对性地采取相应措施。

参考文献:

[1] 朱炳寅.建筑抗震设计规范应用与分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.

作者:

邹安宇(天津大学建筑设计规划研究总院有限公司)

来源:

本文刊登于《钢结构(中英文)》2020年35卷第12期,58页。

本文来自网络,不代表钢构人的立场,转载请注明出处。搜索工程类文章,就用钢构人网站。 https://www.ganggouren.com/2021/12/1fefa0913e/

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作者: ganggouren

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