顶层局部框架要算刚度比吗?
一道晚霞
2023年02月24日 14:21:35
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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

某框架顶层有局部凸出屋面的小框架(图1),顶层与局部凸出屋面框架的刚度比难以满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》(简称“抗震规范”)要求,微调小框架的柱截面,都会造成刚度比的较大变化。该怎么处理?


图片

图1 某框架示意


网友讨论

1

 水木人生 

顶层小房的分析本身没有意义,并不是刚度突变,程序计算也没问题,是因为计算加上了小塔楼,小塔楼的刚度 U 是不能进入整体指标计算的,否则就乱了。

2

 人之初 

计算刚度比确实不应包括出屋面小房,需明白这个大的原则。

3

 凯 

楼顶突出的小屋面,在“抗震规范”中有要求,可以不计算在整体指标中。这个工程主要考虑竖向刚度连续规则、平面刚度规则,根据工程实际情况布置主要构件,达到按需分配刚度的原则。若刚度分配不均就可能出现扭转,引起刚度突变。

4

 昆仑土 

还是那句老话,强调概念设计,不要过于迷信“精确计算”。土建结构是粗活,而且是高次超静定体系,容许误差较大,略改动一点,不致出大事。

5

 华山开导各种负能 

曾经遇到过屋面凸出水箱间偏置的情况,整体指标计算总过不去,最后在模型中直接把水箱间取消后,整体指标就够了。

6

 笑熬浆糊 

这么矮的电梯冲顶不需要单独建一层。

7

 陈相成 

就不应该把小房子建进去,纯属画蛇添足。

8

 网上邻居 

其实,主要的问题出现在计算程序的设计者和使用者上,对规范的正确理解应用方面:一个屋顶单独的一间房,怎么能单独地算做一层呢? 退一万步讲,即使屋顶单独一间房,可做为单独的一层,从房屋的“受力”来说,它的构件尺寸,也要和它“受力”大小相匹配。这也涉及到“性能设计”的概念。


问题分析

“抗震规范”关于结构刚度比限值的本意是,如果楼层质量和其覆盖的面积大体均匀的情况下,即楼层承担的地震剪力是均匀的上小下大,按楼体面积均匀布置考虑时,控制刚度比不小于上部楼层太多,不至于因为位移过大(即楼层刚度小),形成薄弱层。


一般普通楼层刚度比,当不符合抗震规范的 0.7 或0.8 的要求时,那一定是薄弱层,但对于顶层局部凸出小房间就未必了。


局部凸出的小房间,一般层高和面积都较小,当其承受大小为 V2 的地震作用时,位移Δ2 非常小,按照“抗震规范”计算的小房间刚度 K2 =V2 / Δ2 就会非常大,虽然小房间刚度 K2 比顶层结构刚度 K1 大很多,但从体量上就可以看出,这时并不代表顶层是薄弱层。


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10期,51页。

知识点:顶层局部框架要算刚度比

关于框架结构顶层柱抗侧刚度计算的问题

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