山東科鼎LED鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司之混凝土排架柱柱頭位移限值探討.docx

螣蛇的夢結(jié)構(gòu)筆記系列混凝土排架柱柱頭位移限值探討螣蛇的夢整理一、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范5.5.1 表5.5.1所列各類結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行多遇地震作用下的抗震變形驗(yàn)算，其樓層內(nèi)最大的彈性層間位移應(yīng)符合下式要求：思考：該表未包括混凝土排架結(jié)構(gòu)。混凝土排架柱頭水平位移參考框架按1/550是不是太嚴(yán)格呢？需要進(jìn)一步論證！二、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范5.5.1條文說明：在多遇地震作用下，建筑主體結(jié)構(gòu)不受損壞，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(包括圍護(hù)墻、隔墻、幕墻、內(nèi)外裝修等)沒有過重破壞并導(dǎo)致人員傷亡，保證建筑的正常使用功能；在罕遇地震作用下，建筑主體結(jié)構(gòu)遭受破壞或嚴(yán)重破壞但不倒塌。根據(jù)各國規(guī)范的規(guī)定、震害經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果及工程實(shí)例分析，采用層間位移角作為衡量結(jié)構(gòu)變形能力從而判別是否滿足建筑功能要求的指標(biāo)是合理的。本段主要講了“位移角和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞程度之間的關(guān)系”，該關(guān)系也可以查看丁蕓孫鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)誤區(qū)與釋義 百問百答P3：6.變形對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響:【計(jì)算注意事項(xiàng)】計(jì)算時(shí)，一般不扣除由于結(jié)構(gòu)重力P-效應(yīng)所產(chǎn)生的水平相對位移；高度超過150m或H/B6的高層建筑【H28m或者層數(shù)10的住宅建筑；H24m的其他高層民用建筑】，可以【不強(qiáng)制】扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲所產(chǎn)生的樓層水平絕對位移值，因?yàn)橐詮澢冃螢橹鞯母邔咏ㄖY(jié)構(gòu)，這部分位移在計(jì)算的層間位移中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，加以扣除比較合理。如未扣除，位移角限值可有所放寬【目前軟件沒有扣除】?？蚣芙Y(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果表明，對于開裂層間位移角，不開洞填充墻框架為1/2500，開洞填充墻框架為1/926；有限元分析結(jié)果表明，不帶填充墻時(shí)為1/800，不開洞填充墻時(shí)為1/2000。本規(guī)范不再區(qū)分有填充墻和無填充墻，均按89規(guī)范的1/550采用，并仍按構(gòu)件截面彈性剛度計(jì)算。對于框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻，其開裂層間位移角：試驗(yàn)結(jié)果為1/33001/1100，有限元分析結(jié)果為1/40001/2500，取二者的平均值約為1/30001/1600。2001規(guī)范統(tǒng)計(jì)了我國當(dāng)時(shí)建成的124幢鋼筋混凝土框-墻、框-筒、抗震墻、筒結(jié)構(gòu)高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算結(jié)果，在多遇地震作用下的最大彈性層間位移均小于1/800，其中85小于1/1200。因此對框-墻、板柱-墻、框-筒結(jié)構(gòu)的彈性位移角限值范圍為1/800；對抗震墻和筒中筒結(jié)構(gòu)層間彈性位移角限值范圍為1/1000，與現(xiàn)行的混凝土高層規(guī)程相當(dāng)；對框支層要求較框-墻結(jié)構(gòu)加嚴(yán)，取1/1000。鋼結(jié)構(gòu)在彈性階段的層間位移限值，日本建筑法施行令定為層高的1/200。參照美國加州規(guī)范(1988)對基本自振周期大于0.7s的結(jié)構(gòu)的規(guī)定，本規(guī)范取1/250。單層工業(yè)廠房的彈性層間位移角需根據(jù)吊車使用要求加以限制，嚴(yán)于抗震要求，因此不必再對地震作用下的彈性位移加以限制；彈塑性層間位移的計(jì)算和限值在本規(guī)范第5.5.4和第5.5.5條有規(guī)定，單層鋼筋混凝土柱排架為1/30。因此本條不再單列對于單層工業(yè)廠房的彈性位移限值。多層工業(yè)廠房應(yīng)區(qū)分結(jié)構(gòu)材料(鋼和混凝土)和結(jié)構(gòu)類型(框、排架)，分別采用相應(yīng)的彈性及彈塑性層間位移角限值，框排架結(jié)構(gòu)中的排架柱的彈塑性層間位移角限值，在本規(guī)范附錄H第H1節(jié)中規(guī)定為1/30。思考：本條文指明：吊車對變形的要求高于抗震對變形的要求，也即按吊車要求的位移角限值控制時(shí)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞程度要輕一些！實(shí)際上，混凝土柱排架結(jié)構(gòu)的墻體、門窗等構(gòu)件按規(guī)范一般在排架柱外側(cè)與柱柔性連接，對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的保護(hù)相對有利。那么無吊車情形怎么辦？是否可以參考輕級(jí)單梁吊車排架情形呢？需要進(jìn)一步論證！三、對有吊車的排架柱在吊車作用下的柱頭位移限值，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范沒有規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（2003版）附錄A：A.2.1 在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，框架柱頂水平位移和層間相對位移不宜超過下列數(shù)值：1、無橋式吊車的單層框架的柱頂位移 H/150；【應(yīng)包括無吊車和單梁吊車兩種情形】2、有橋式吊車的單層框架的柱頂位移 H/400；3、多層框架的柱頂位移 H/500；4、多層框架的層間相對位移 h/400；H 為自基礎(chǔ)頂面至柱頂?shù)目偢叨?；h為層高。注：1、對室內(nèi)裝修要求較高的民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)，層間相對位移宜適當(dāng)減小。無墻壁的多層框架結(jié)構(gòu)，層間相對位移可適當(dāng)放寬。【可見位移限值主要用來保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件】2、對輕型框架結(jié)構(gòu)的柱頂水平位移和層間位移均可適當(dāng)放寬。A.2.2：在冶金工廠或類似車間中設(shè)有A7、A8級(jí)吊車的廠房柱和設(shè)有中級(jí)和重級(jí)工作制吊車的露天棧橋柱，在吊車梁或吊車桁架的頂面標(biāo)高處，由一臺(tái)最大吊車水平荷載（按荷載規(guī)范取值）所產(chǎn)生的計(jì)算變形值，不宜超過表A.2.2所列的容許值。表A.2.2 柱水平位移（計(jì)算值）的容許值注：1、Hc為基礎(chǔ)頂面至吊車梁或吊車桁架頂面的高度。2、計(jì)算廠房或露天棧橋柱的縱向位移時(shí)，可假定吊車的縱向水平制動(dòng)力分配在溫度區(qū)段內(nèi)所有柱間支撐或縱向框架上。3、在設(shè)有A8級(jí)吊車的廠房中，廠房柱的水平位移容許值宜減小10。4、在設(shè)有A6級(jí)吊車的廠房柱的縱向位移宜符合表中的要求。對比門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程3.4.2：單層門式剛架的柱頂位移設(shè)計(jì)值，不應(yīng)大于表3.4.2-1規(guī)定的限值?！静贿m用于排架，僅用來和鋼規(guī)比較】表3.4.2-1 剛架柱頂位移設(shè)計(jì)值的限值吊車情況其它情況柱頂位移極限無吊車當(dāng)采用輕型鋼墻板時(shí)當(dāng)采用砌體墻時(shí)h/60h/240有橋式吊車當(dāng)?shù)踯囉旭{駛室時(shí)當(dāng)?shù)踯囉傻孛娌僮鲿r(shí)h/400h/180注：表中h為鋼架柱高度?！酒鲶w圍護(hù)地操橋式按1/240.無單梁吊車的規(guī)定，按地操吊車項(xiàng)，單梁運(yùn)行相比橋式卡軌更常見】思考：吊車位移要求高于地震，按吊車對位移的要求當(dāng)然可以，既然是吊車對位移有決定性作用，那么位移限值對鋼結(jié)構(gòu)和混凝土排架來說應(yīng)該一樣。四、機(jī)械工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對混凝土排架柱也沒有專門規(guī)定。9.1.10:風(fēng)荷載作用下，單層鋼結(jié)構(gòu)廠房柱頂?shù)奈灰葡拗狄朔舷铝幸?guī)定：【和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相同】1、無橋式起重機(jī)的單層廠房的柱頂位移宜為基礎(chǔ)頂面至柱頂?shù)目偢叨鹊?/150；2、有橋式起重機(jī)的單層廠房的柱頂位移宜為基礎(chǔ)頂面至柱頂?shù)目偢叨鹊?/400；3、輕型且無橋式起重機(jī)廠房柱頂?shù)奈灰葡拗悼稍诒緱l第1款的基礎(chǔ)上適當(dāng)放寬【低于1/150】。9.1.11：廠房柱與露天棧橋柱在起重機(jī)梁頂面標(biāo)高處的橫向和縱向變形值，可按一臺(tái)最大起重機(jī)橫向或縱向水平制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值(不計(jì)動(dòng)力系數(shù))作用在起重機(jī)梁頂面標(biāo)高處分別計(jì)算確定。橫向計(jì)算時(shí)，露天棧橋柱可假定為嵌固在基礎(chǔ)頂面的懸臂柱。廠房柱和露天棧橋柱的橫向和縱向變形限值，宜符合表9.1.11規(guī)定。【與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范有不同，規(guī)定更細(xì)致】表9.1.11廠房柱與露天棧橋柱在起重機(jī)梁頂面標(biāo)高處的橫向和縱向變形限值(mm)注：1、對起重量較大、起重機(jī)工作級(jí)別為A4A6的廠房，廠房柱的橫向位移宜按表中對A7工作級(jí)別的規(guī)定適當(dāng)放寬；2、Hc為基礎(chǔ)頂面到起重梁(桁架)頂面的高度；3、計(jì)算廠房或露天棧橋柱的縱向位移時(shí)，可假定起重機(jī)的縱向水平制動(dòng)力分配在溫度區(qū)段內(nèi)所有柱間支撐或縱向框架柱列上。思考：1、沒有找到關(guān)于混凝土排架柱柱頭位移的明文規(guī)定，建議按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄A控制；2、沒有找到關(guān)于無吊車混凝土排架柱柱頭位移規(guī)定，建議按H/150控制！參考文獻(xiàn)：1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)誤區(qū)與釋義 百問百答 丁蕓