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文檔簡介
第4章鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)4.1多、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)概述4.2框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置4.3框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖及荷載4.4豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)算4.5水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算4.6荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)4.7框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求4.8混凝土結(jié)構(gòu)的防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)4.1多、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)概述4.1.1結(jié)構(gòu)類型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu):目前我國多、高層建筑結(jié)構(gòu)的主要類型。型鋼/鋼管混凝土結(jié)構(gòu):由型鋼/鋼管混凝土制作。具有鋼結(jié)構(gòu)自重輕、截面尺寸小、施工進(jìn)度快、抗震性能好等特點(diǎn);兼有混凝土結(jié)構(gòu)承載能力和剛度大、耐久性和耐火性好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。近年來在我國發(fā)展迅速?;旌辖Y(jié)構(gòu):由鋼(或型鋼混凝土、鋼管混凝土)框架與鋼筋混凝土筒體(或剪力墻)組成的高層建筑結(jié)構(gòu)。
上海環(huán)球金融中心大廈
陜西信息大廈辦公樓層平面
廣州南航大廈典型層結(jié)構(gòu)平面
4.1.2結(jié)構(gòu)體系1.框架結(jié)構(gòu)體系(1)結(jié)構(gòu)組成框架:由梁和柱通過節(jié)點(diǎn)連接組成的結(jié)構(gòu)單元框架結(jié)構(gòu):指整個(gè)房屋的骨架均由框架組成,即豎向承重體系或抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系均為框架。(2)梁、柱的連接形式根據(jù)梁、柱在節(jié)點(diǎn)的連接方式不同,框架結(jié)構(gòu)按施工方法可分為三類:
整體式:梁、柱、板全現(xiàn)澆或梁柱現(xiàn)澆
裝配式:梁、柱、板均為預(yù)制。
裝配整體式:梁、柱、板均為預(yù)制,做現(xiàn)澆層。地震區(qū):多采用梁、柱、板全現(xiàn)澆或梁柱現(xiàn)澆、板預(yù)制非地震區(qū):可采用梁、柱、板均預(yù)制(3)框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):平面布置靈活,可大空間、可小空間;立面容易處理;結(jié)構(gòu)自重較輕;計(jì)算理論比較成熟;在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低。缺點(diǎn):側(cè)向剛度較小,側(cè)移較大。(4)適用范圍和高度范圍:各類的民用和工業(yè)建筑最大適用高度最大適用高寬比(H/B)非抗震設(shè)計(jì)70m5抗震設(shè)計(jì)6度60m47度50m48度40m39度----------H——室外地面到主要屋面高度。
框架結(jié)構(gòu)平面及剖面示意圖
異形柱框架結(jié)構(gòu)平面示例
剪力墻結(jié)構(gòu)體系
(1)結(jié)構(gòu)組成◆由RC墻或SRC墻組成,承受豎向荷載和水平荷載。◆由于這種鋼筋混凝土墻有時(shí)主要用于承受水平荷載,使墻體受剪和受彎,故稱為剪力墻(shearwall);抗震規(guī)范成為“抗震墻”;ACI規(guī)范稱為“結(jié)構(gòu)墻”(StructuralWalls)剪力墻結(jié)構(gòu)房屋平面布置示意圖
◆受力和變形特點(diǎn)
在豎向荷載作用下,剪力墻是受壓的薄壁柱。
在水平荷載作用下,剪力墻則是下端固定、上端自由的懸臂柱
在兩種荷載共同作用下,剪力墻各截面將產(chǎn)生軸力、彎矩和剪力,并引起變形。對于高寬比較大的剪力墻,其側(cè)向變形呈彎曲型?!魞?yōu)、缺點(diǎn)側(cè)向剛度大;建筑平面布置受限制。底部大空間剪力墻
底層或底部幾層采用部分框支剪力墻、部分落地剪力墻,形成底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)。在底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)中,一般應(yīng)把落地剪力墻布置在兩端或中部,并將縱、橫向墻圍成筒體;應(yīng)采取增大墻體厚度、提高混凝土強(qiáng)度等措施加大落地墻體的側(cè)向剛度,使整個(gè)結(jié)構(gòu)的上、下部側(cè)向剛度差別減小。上部則宜采用開間較大的剪力墻布置方案。3.筒體結(jié)構(gòu)體系實(shí)腹筒:由鋼筋混凝土剪力墻圍成的筒體這種筒體布置在房屋內(nèi)部或中間部位,故稱為核心筒;框筒:布置在房屋四周、由密排柱和高跨比很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架圍成的筒體稱為框筒;桁架筒:將筒體的四側(cè)做成桁架,就形成桁架筒。筒體結(jié)構(gòu)(tubestructure)體系:指由一個(gè)或幾個(gè)筒體作為豎向承重結(jié)構(gòu)的高層建筑結(jié)構(gòu)體系。剪力滯后現(xiàn)象筒體結(jié)構(gòu)的空間受力性能只有在其高度較高或高寬比較大時(shí)才能發(fā)揮出來,故筒中筒結(jié)構(gòu)的高度不宜低于80m,高寬比不宜小于3;框架-核心筒結(jié)構(gòu)的高度不宜低于60m。
4.1.3結(jié)構(gòu)總體布置結(jié)構(gòu)平面布置:應(yīng)有利于抵抗水平荷載和豎向荷載,受力明確,傳力直接,力求均勻?qū)ΨQ,減少扭轉(zhuǎn)的影響。在地震作用下,建筑平面力求簡單、規(guī)則。
結(jié)構(gòu)平面布置的基本原則:盡量避免結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)和局部應(yīng)力集中,平面宜簡單、規(guī)則、對稱,剛心與質(zhì)心或形心重合。結(jié)構(gòu)豎向布置:從結(jié)構(gòu)受力及對抗震性能要求而言,多、高層建筑結(jié)構(gòu)的承載力和剛度宜自下而上逐漸減小,變化宜均勻、連續(xù),不應(yīng)突變。
結(jié)構(gòu)豎向布置的基本原則:要求結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力自下而上逐漸減小,變化均勻、連續(xù),不突變,避免出現(xiàn)柔軟層或薄弱層。
4.1.4結(jié)構(gòu)分析方法◆精細(xì)分析方法
空間桿計(jì)算模型:將多、高層建筑結(jié)構(gòu)離散為桿單元,再將桿單元集合成結(jié)構(gòu)體系,采用矩陣位移法計(jì)算(或稱為桿件有限元法)。空間桿-帶剛域桿模型和空間桿-薄壁桿件模型:梁、柱、支撐等線形構(gòu)件均采用空間桿單元,如將剪力墻簡化為帶剛域桿,則為空間桿-帶剛域桿模型;如將剪力墻簡化為空間薄壁桿件單元,則為空間桿-薄壁桿件模型。空間組合結(jié)構(gòu)計(jì)算模型:將多、高層建筑結(jié)構(gòu)離散為桿單元、平面或空間的墻、板單元,然后將這些單元集合成結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析,稱為組合結(jié)構(gòu)法(或稱為組合有限元法)。在這種模型中,梁、柱、支撐等線形構(gòu)件仍采用空間桿單元,剪力墻采用平面應(yīng)力單元或基于殼元理論的墻元單元。
◆簡化分析方法平面協(xié)同計(jì)算模型:將空間結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。兩條假定:①樓板在自身平面內(nèi)為絕對剛性,在平面外的剛度為零。②各軸線上的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在自身平面內(nèi)的剛度遠(yuǎn)大于平面外剛度,即假定各抗側(cè)力平面結(jié)構(gòu)只在其平面內(nèi)具有剛度,不考慮其平面外剛度。
結(jié)構(gòu)體系有n個(gè)樓層,就有n個(gè)基本未知量,兩個(gè)方向的平面結(jié)構(gòu)各自獨(dú)立,可分別計(jì)算。由于此法假定與荷載作用方向正交的構(gòu)件不受力,所以亦稱為平面協(xié)同計(jì)算。◆空間協(xié)同計(jì)算模型
兩條假定:樓板平面內(nèi)無限剛性假定和各抗側(cè)力平面結(jié)構(gòu)只在其平面內(nèi)具有剛度,不考慮其平面外剛度的假定。如果結(jié)構(gòu)的平面布置不對稱,或每個(gè)方向水平荷載的合力不作用在對稱平面內(nèi),則各層樓面不僅將產(chǎn)生剛體平移,而且將產(chǎn)生在自身平面內(nèi)的剛體轉(zhuǎn)動。此時(shí)每個(gè)樓層有3個(gè)自由度,即沿兩個(gè)主軸方向的平移和繞結(jié)構(gòu)剛度中心的轉(zhuǎn)角;各平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在同一樓層處的側(cè)移一般都不相等,但仍具有相同的位移參數(shù)。
4.1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求承載力要求:對多、高層建筑的所有承重構(gòu)件進(jìn)行承載力計(jì)算。剛度要求:為了保證多、高層建筑中的承重構(gòu)件在風(fēng)荷載或多遇地震作用下基本處于彈性受力狀態(tài),非承重構(gòu)件基本完好,避免產(chǎn)生明顯損傷,應(yīng)進(jìn)行彈性層間側(cè)移驗(yàn)算。對于高度超過150m的高層建筑結(jié)構(gòu),尚應(yīng)進(jìn)行風(fēng)荷載作用下的舒適度驗(yàn)算。上述驗(yàn)算實(shí)際上是對構(gòu)件截面尺寸和結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的控制。延性要求:一般結(jié)構(gòu)的延性需求主要是通過抗震構(gòu)造措施來保證,對于高層建筑結(jié)構(gòu),一般還需進(jìn)行預(yù)估的罕遇地震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算,以檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)是否滿足延性需求。整體穩(wěn)定和抗傾覆要求:為控制風(fēng)荷載或水平地震作用下,重力荷載產(chǎn)生的二階效應(yīng)不致過大,以免引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)倒塌,應(yīng)進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算。當(dāng)高寬比較大、風(fēng)荷載或水平地震作用較大、地基剛度較弱時(shí),則可能出現(xiàn)整體傾覆問題,通過控制高層建筑的高寬比及基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力區(qū)的面積來避免。4.2
框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置-確定柱網(wǎng)和梁的位置4.2.1柱網(wǎng)和層高
工業(yè)建筑
柱網(wǎng)、層高由生產(chǎn)工藝確定常用柱網(wǎng)內(nèi)廊式、等跨式內(nèi)廊式跨度邊跨6~8m,中間跨2~4m等跨式跨度6~12m柱距常6m層高3.6~5.4m民用建筑柱網(wǎng)和層高根據(jù)建筑使用功能確定住宅、賓館、辦公樓柱網(wǎng)小柱網(wǎng)、大柱網(wǎng)兩類小柱網(wǎng)柱距3.3m,3.6m,4.0m大柱網(wǎng)柱距6.0m,6.6m,7.2m,7.5m常用跨度4.8m,5.4m,6.0m,6.6m,7.2m,7.5m4.2.2框架結(jié)構(gòu)的承重方案◆按豎向荷載承重劃分橫向框架承重;縱向框架承重;縱、橫向框架承重◆按抗側(cè)力作用劃分應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向梁柱抗側(cè)力體系,除個(gè)別部位外,不應(yīng)采用鉸接.4.2.3梁柱相交位置
梁、柱軸線宜重合,梁、柱中心線偏心距不宜大于柱截面寬度1/4。如不滿足,可增設(shè)梁的水平加腋。
4.2.4結(jié)構(gòu)縫的設(shè)置
◆結(jié)構(gòu)縫(structuraljoint):根據(jù)結(jié)構(gòu)功能需求而采取的分割混凝土結(jié)構(gòu)間隔的總稱,包括伸縮縫、沉降縫、防震縫、構(gòu)造縫、防連續(xù)倒塌的分割縫等?!舴肋B續(xù)倒塌的分割縫:對于重要的混凝土結(jié)構(gòu),為防止局部破壞引發(fā)結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌,可采用防連續(xù)倒塌的分割縫,將結(jié)構(gòu)分為幾個(gè)區(qū)域,控制可能發(fā)生連續(xù)倒塌的范圍。◆結(jié)構(gòu)縫的設(shè)置應(yīng)考慮對建筑功能(如裝修觀感、止水防滲、保溫隔聲等)、結(jié)構(gòu)傳力(如結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件傳力)、構(gòu)造做法和施工可行性等造成的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及建筑尺度、形狀、使用功能,合理確定結(jié)構(gòu)縫的位置和構(gòu)造形式;宜控制結(jié)構(gòu)縫的數(shù)量,并應(yīng)采取有效措施減少設(shè)縫的不利影響;應(yīng)遵循“一縫多能”的設(shè)計(jì)原則,采取有效的構(gòu)造措施。4.3框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖
截面尺寸→計(jì)算簡圖→荷載4.3.1梁、柱截面尺寸
◆梁、柱截面形狀框架梁:現(xiàn)澆樓蓋時(shí),以T形為主;裝配樓蓋時(shí),可做成矩形、T形、梯形和花籃形;裝配整體式時(shí),一般為花籃形框架柱:一般為矩形或正方形◆梁、柱截面尺寸的估算原則:滿足承載力、剛度、延性等要求。通常先由經(jīng)驗(yàn)估算截面尺寸,再進(jìn)行承載力和變形驗(yàn)算,若不滿足,在調(diào)整截面尺寸,直至滿足為止。(1)梁截面尺寸
框架主梁不宜(防止梁發(fā)生剪切破壞)不宜不宜(保證梁側(cè)向穩(wěn)定)扁梁
不宜當(dāng)跨度較大時(shí),為節(jié)省材料和有利于建筑空間,可設(shè)計(jì)成加腋形式。(2)柱截面尺寸柱截面尺寸可參考同類建筑直接憑經(jīng)驗(yàn)確定,也可先根據(jù)其所受軸力估算。當(dāng)采用柱軸力估算柱截面時(shí),對非抗震設(shè)計(jì)
Nv為按柱支承的樓面面積計(jì)算由重力荷載產(chǎn)生的軸力值;重力荷載可根據(jù)實(shí)際荷載取值,也可近似按(12~14)kN/m2計(jì)算.
柱截面邊長不宜小于250mm,圓柱的截面直徑不宜小于350mm,截面高寬比不宜大于3,柱凈高與截面長邊之比宜大于4,或柱剪跨比宜大于2。多層框架中,柱截面沿房屋高度可根據(jù)實(shí)際情況作2~3次改變。當(dāng)柱截面變化時(shí),邊柱和角柱宜使截面外邊線重合,中間柱宜使上下柱軸線重合。(3)梁截面慣性矩內(nèi)力與位移計(jì)算中,每一側(cè)翼緣的有效寬度:現(xiàn)澆式樓面按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》表4-9取值裝配整體式樓面按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》表4-9取值裝配式樓面樓板作用不予考慮簡化計(jì)算時(shí),也可按下式近似確定梁截面慣性矩I:樓面梁剛度增大系數(shù),可根據(jù)翼緣厚度與梁截面高度的比例取1.3~2.0.現(xiàn)澆樓面的邊框架梁可取1.5,中框架梁可取2.0;有現(xiàn)澆面層的裝配式樓面梁:可適當(dāng)減小。
4.3.2框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖
1.計(jì)算單元
按三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí),取整個(gè)房屋或某一區(qū)段作為計(jì)算單元。對于平面布置較規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)房屋,按簡化方法計(jì)算時(shí),通?;癁槿舾蓚€(gè)橫向或縱向平面框架進(jìn)行分析,每榀平面框架為一計(jì)算單元。在豎向荷載下,根據(jù)承重方案,截取橫向或縱向平面框架;在水平荷載下,組成結(jié)構(gòu)的若干平面框架共同抵抗與平面框架平行的水平力,與水平力垂直的平面框架不參與受力;風(fēng)荷載作用下:按計(jì)算單元承受的風(fēng)荷載計(jì)算。水平地震作用下:按各平面框架側(cè)向剛度比例所分配到的水平力
2.計(jì)算簡圖將復(fù)雜的空間框架結(jié)構(gòu)簡化為平面框架之后,再轉(zhuǎn)化為力學(xué)模型,就成為計(jì)算簡圖。梁、柱用其軸線表示梁柱之間的連接用節(jié)點(diǎn)表示梁計(jì)算跨度柱軸線之間的距離柱計(jì)算高度橫梁形心軸線間的距離各層梁截面尺寸相同時(shí),除底層外,為各層層高。梁、柱、板均為現(xiàn)澆時(shí),梁截面形心線可近似取至板底。底層柱下端一般取至基礎(chǔ)頂面;有整體剛度很大的地下室;且地下室樓層側(cè)向剛度>2倍相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度時(shí),可取至地下室結(jié)構(gòu)的頂板處。柱變截面且形心軸不重合時(shí)近似取頂層柱的形心線作為整個(gè)柱子的軸線內(nèi)力和變形分析中,各層梁的計(jì)算跨度及線剛度仍應(yīng)按實(shí)際情況取尚應(yīng)考慮上、下層柱軸線不重合,將頂層柱的形心線作為整個(gè)柱子的軸線,并應(yīng)考慮上、下層柱軸線不重合,由上層柱傳來的軸力在變截面處所產(chǎn)生的力矩。此力矩應(yīng)視為外荷載,與其他豎向荷載一起進(jìn)行框架內(nèi)力分析4.3.3框架結(jié)構(gòu)上的荷載
豎向荷載:恒載、樓(屋)面活荷載
水平荷載:風(fēng)荷載、水平地震作用在第2、3章的基礎(chǔ)上,補(bǔ)充如下:
(1)樓面活荷載
設(shè)計(jì)樓板時(shí)可以直接按《荷載規(guī)范》取用。
計(jì)算梁、墻、柱、基礎(chǔ)時(shí),應(yīng)乘以折減系數(shù),以考慮所給樓面活荷載在樓面上滿布的程度。1)樓面梁,主要考慮梁的承載面積,承載面積愈大,荷載滿布的可能性愈小。
設(shè)計(jì)樓面梁時(shí),當(dāng)樓面梁的從屬面積(按梁兩側(cè)各延伸1/2梁間距的范圍內(nèi)的實(shí)際面積確定)超過25m2時(shí),折減系數(shù)取0.9。
2)墻、柱、基礎(chǔ),應(yīng)考慮計(jì)算截面以上各樓層活荷載的滿布程度,樓層數(shù)愈多,滿布的可能性愈小。具體折減系數(shù)見4-1。(2)風(fēng)荷載◆垂直于建筑物表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值
基本風(fēng)壓,按《荷載規(guī)范》,對風(fēng)荷載較敏感的高層建筑(與體型、結(jié)構(gòu)體系和自振特性等有關(guān)),承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)按基本風(fēng)壓的1.1倍取用。
風(fēng)載體型系數(shù),按《荷載規(guī)范》,需要更細(xì)致進(jìn)行風(fēng)荷載計(jì)算的場合,可按附表3.2或用風(fēng)洞試驗(yàn)確定。多棟或群集的高層建筑相互較近時(shí),宜考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng),一般可將單棟建筑的乘以相互干擾增大系數(shù)。風(fēng)振系數(shù),對高度大于30m,且高寬比大于1.5的框架結(jié)構(gòu)房屋,應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù)來考慮風(fēng)壓脈動對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生順風(fēng)向風(fēng)振的影響?!舸怪庇趪o(hù)結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)力作用在建筑物表面上,壓力分布很不均勻,在角隅、檐口、邊棱處和在附屬結(jié)構(gòu)的部位(如陽臺、雨篷等外挑構(gòu)件),局部風(fēng)壓會超過平均風(fēng)壓。式中,為高度z處的陣風(fēng)系數(shù).建筑物外表面的正壓區(qū)按附表3-2采用。建筑物外表面的負(fù)壓區(qū)對墻面取-1.0;對墻角邊取-1.8;對屋面局部部位(周邊和屋面坡度大于10°的屋脊部位),取-2.2;對檐口、雨篷、遮陽板等突出構(gòu)件,取-2.0。墻角邊和屋面局部部位的局部風(fēng)荷載作用寬度,取房屋寬度的0.1和房屋平均高度的0.4的較小者,但不小于1.5m。對于封閉式建筑物,考慮到建筑物內(nèi)實(shí)際存在個(gè)別孔口和縫隙,以及機(jī)械通風(fēng)等因素,室內(nèi)可能存在正負(fù)不同的氣壓,所以按建筑物外表面風(fēng)壓的正、負(fù)情況取-0.2或0.2。4.4豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)算
精細(xì)方法:力法、位移法、矩陣位移法等結(jié)構(gòu)力學(xué)方法
近似方法:迭代法、分層法、彎矩分配法、系數(shù)法等4.4.1分層法1.豎向荷載下框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及內(nèi)力計(jì)算假定對荷載和結(jié)構(gòu)不對稱框架,力法或位移法的精確計(jì)算結(jié)果如圖所示。圖中括號為不考慮側(cè)移影響。
4.4豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的近似計(jì)算4.4.1分層法1.受力特點(diǎn)及計(jì)算假定精確計(jì)算結(jié)果表明:
1)側(cè)移對內(nèi)力影響較小。當(dāng)時(shí),即使結(jié)構(gòu)和荷載不對稱,側(cè)移較小,對桿端彎矩影響也較小。2)各層橫梁上的豎向荷載只對本層橫梁及與之相連的上、下層柱的彎矩影響較大,對其他各層梁、柱的彎矩影響較小??刹捎煤喕俣ǎ?)不考慮框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移對其內(nèi)力的影響。2)每層梁上的荷載僅對本層梁及其上、下柱的內(nèi)力產(chǎn)生影響,對其他各層梁、柱內(nèi)力的影響可忽略不計(jì)。上述假定中所指內(nèi)力不包括柱軸力。
2.計(jì)算要點(diǎn)及步驟
1)分層(無側(cè)移敞口框架)。2)各柱端均為固定端。除底層柱外,其他各柱線剛度乘0.9。3)計(jì)算各敞口框架的桿端彎矩(無側(cè)移框架,彎矩分配法)。4)梁端M:各層計(jì)算結(jié)果柱端M:上、下層柱端相加節(jié)點(diǎn)不平衡M:再分配一次傳遞系數(shù):底層柱、各層梁均取1/2,其他各層柱改用1/3。5)梁端V、梁跨中M:用靜力平衡條件計(jì)算柱軸力N:逐層疊加柱上豎向荷載(節(jié)點(diǎn)集中力、柱自重等)、梁端V。4.4.2彎矩二次分配法
假定節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩只對與該節(jié)點(diǎn)相交的各桿件的遠(yuǎn)端有影響,可將彎矩分配法的循環(huán)次數(shù)簡化到彎矩二次分配和其間的一次傳遞,即彎矩二次分配法。計(jì)算步驟:(1)計(jì)算桿端M分配系數(shù)、梁固端M。(2)全部節(jié)點(diǎn)不平衡M進(jìn)行第一次分配。(3)所有桿端M向其遠(yuǎn)端傳遞(剛接框架傳遞系數(shù)均取1/2)。(4)對新的不平衡M進(jìn)行第二次分配,使各節(jié)點(diǎn)處于平衡狀態(tài)。(5)各桿端固端M+分配M+傳遞M,即得各桿端M。各桿端M求得后,與分層法類似,可計(jì)算梁端V、梁跨中M、柱軸力N。4.5水平荷載下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移的近似計(jì)算
精細(xì)方法:力法、位移法、矩陣位移法
近似方法:迭代法、反彎點(diǎn)法、D值法、門架法等4.5.1水平荷載下框架結(jié)構(gòu)的受力及變形特點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)水平力作用下,節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生側(cè)移和轉(zhuǎn)角,梁、柱中有反彎點(diǎn)。梁、柱彎矩圖均為直線。關(guān)鍵:1)確定層間剪力在各柱間的分配;2)確定各柱的反彎點(diǎn)位置。
4.5.2反彎點(diǎn)法1.假定(1)確定同層各柱間剪力分配時(shí),假定各節(jié)點(diǎn)的角變位為零;(2)確定柱的反彎點(diǎn)位置時(shí),除底層外,其余各層柱上、下端的轉(zhuǎn)角相等。2.層間剪力分配
柱的抗側(cè)剛度由平衡條件得
由假定1代入平衡條件得
寫為通式即:層間剪力按各柱抗側(cè)剛度比分配。當(dāng)層高(h)相同時(shí),按各柱線剛度比分配。3.各柱反彎點(diǎn)位置由假定2,各柱反彎點(diǎn)位于柱中央,底層近似認(rèn)為在距底2h/3處。4.反彎點(diǎn)法應(yīng)用的條件
當(dāng)較大時(shí),一般取
4.5.3D值法
反彎點(diǎn)法中各柱的剪力僅與各柱的線剛度有關(guān),反彎點(diǎn)的位置也是定值。實(shí)際上,時(shí),內(nèi)力計(jì)算誤差較大,為此,1933年,武藤清教授提出了修正柱的側(cè)移剛度和調(diào)整反彎點(diǎn)位置的計(jì)算方法——修正反彎點(diǎn)法。
側(cè)移剛度:不僅與柱本身的線剛度及層高有關(guān),還與梁、柱線剛度比有關(guān)。
柱的反彎點(diǎn)位置:不是定值,與梁、柱線剛度比,框架總層數(shù),該柱所在樓層的位置,上、下層層高,荷載作用形式等有關(guān)。修正后的側(cè)移剛度用D表示,故此法稱為D值法。
1.層間剪力在各柱間的分配平衡條件變形條件物理?xiàng)l件Dij表示框架結(jié)構(gòu)第i層第j柱的側(cè)向剛度,其物理意義為框架柱兩端產(chǎn)生單位相對側(cè)移所需的水平剪力。將物理?xiàng)l件代入平衡條件,考慮變形條件可得將上式代入平衡條件,可得由上式可見,每根柱分配的剪力與其抗側(cè)剛度成比例。適用于框架結(jié)構(gòu)同層各柱之間的剪力分配。2.框架柱的側(cè)向剛度D值(1)一般規(guī)則框架中的柱規(guī)則框架:指各層層高、各跨跨度、各層柱線剛度分別相等。圖示脫離體有8個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角、3個(gè)旋轉(zhuǎn)角,共11個(gè)未知數(shù),僅有2個(gè)節(jié)點(diǎn)平衡方程。故采用如下假定:▲柱兩端及與之相鄰各桿遠(yuǎn)端的轉(zhuǎn)角均相等;▲柱及與之相鄰的上下層柱的弦轉(zhuǎn)角均相等;▲柱及與之相鄰的上下層柱的線剛度均相等。
由前兩個(gè)假定,整個(gè)框架單元只有兩個(gè)未知數(shù),用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)力矩平衡條件可以求解。由轉(zhuǎn)角位移方程及上述假定可得
柱AB所受到的剪力為
可由A、B節(jié)點(diǎn)力矩平衡條件求得A點(diǎn):B點(diǎn):整理,得:兩式相加,得:
表示節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁平均線剛度與柱線剛度的比值,簡稱梁柱線剛度比。柱側(cè)向剛度修正系數(shù),反映了節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動降低了柱的側(cè)向剛度。節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動的大小取決于梁對節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動的約束程度。
這表明梁線剛度越大,對節(jié)點(diǎn)的約束能力越強(qiáng),節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動越小,柱的側(cè)向剛度越大。②底層由于底層柱下端為固定(或鉸接),所以其D值與一般層不同。下端為固定時(shí)
柱抗側(cè)移剛度
令表示柱所承受的彎矩與其兩側(cè)梁彎矩之和的比值,因梁、柱彎矩反向,故為負(fù)值。
實(shí)際中,=0.3~5.0,=-0.14~-0.50,=0.30~0.84。為簡化計(jì)算,若令,=0.35~0.79,可見對D值產(chǎn)生的誤差不大。為此可簡化為柱側(cè)向剛度修正系數(shù)位置邊柱中柱簡圖簡圖一般層底層固接鉸接3.柱的反彎點(diǎn)高度yh柱中反彎點(diǎn)至柱下端的距離,y為反彎點(diǎn)高度比。單層框架中,y主要與梁柱線剛度比有關(guān)。當(dāng)橫梁線剛度很弱
反彎點(diǎn)移至柱頂,橫梁相當(dāng)于鉸支連桿;
當(dāng)橫梁線剛度很強(qiáng)
反彎點(diǎn)在柱中點(diǎn),柱上端可視為有側(cè)移但無轉(zhuǎn)角的約束。
由上可知,反彎點(diǎn)位置主要與柱兩端的約束剛度有關(guān)。根據(jù)分析,影響柱端約束剛度的主要因素:梁柱線剛度比;結(jié)構(gòu)總層數(shù)、該柱所在的樓層位置;上、下層梁線剛度比;上、下層層高變化;荷載形式。標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比上、下層橫梁線剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值上、下層層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值
(1)標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比yh規(guī)則框架的反彎點(diǎn)高度比。附表7-1~附表7-3。(2)上、下橫梁線剛度變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值y1
查附表7-4,反彎點(diǎn)上移,y1為正
查附表7.4,反彎點(diǎn)下移,y1為負(fù)
(3)上、下層層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值y2和y3
反彎點(diǎn)上移,y2為正反彎點(diǎn)下移,y2為負(fù)反彎點(diǎn)下移,y3為負(fù)反彎點(diǎn)上移,y3為正注意:反彎點(diǎn)總是朝約束較弱的方向移動D值法計(jì)算要點(diǎn):(1)計(jì)算框架結(jié)構(gòu)各層層間剪力;(2)對框架每一層,計(jì)算各柱的側(cè)向剛度;(3)計(jì)算每個(gè)柱所分配的剪力;(4)確定每個(gè)柱的反彎點(diǎn)高度比y;(5)計(jì)算柱上、下端的彎矩;(6)根據(jù)節(jié)點(diǎn)平衡條件,計(jì)算梁端彎矩;(7)根據(jù)梁端彎矩,由平衡條件計(jì)算梁端剪力,再進(jìn)而計(jì)算柱軸力。上述計(jì)算,采用列表計(jì)算,參見例題。4.5.4框架結(jié)構(gòu)側(cè)移的近似計(jì)算1.框架結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線的形式(1)懸臂柱的側(cè)移曲線在荷載q作用下,柱截面產(chǎn)生M和V,其側(cè)移計(jì)算公式為由M引起的側(cè)移(z高度處)
曲線凸向豎軸,稱之為彎曲型。層間側(cè)移上大下小。
由V引起的側(cè)移(z高度處)
曲線凹向豎軸,稱之為剪切型。層間側(cè)移上小下大。
(2)框架側(cè)移曲線
視框架為空腹懸臂柱,從反彎點(diǎn)處切開。層間剪力V在梁柱中產(chǎn)生彎矩,并引起梁、柱彎曲變形,這一變形引起的框架側(cè)移為剪切型。
NA、NB合成傾覆力矩M,M在框架中引起軸力,并使柱產(chǎn)生軸向變形,這一變形引起的框架側(cè)移為彎曲型。當(dāng)框架的層數(shù)不多或高寬比不大時(shí),由于傾覆力矩M較小,而寬度較大,故柱中軸力較小,由此引起的側(cè)移較小,可以忽略。而當(dāng)層數(shù)較多或高寬比較大時(shí),柱軸向變形引起的框架側(cè)移占總側(cè)移比例較大,不能忽略。一般來講,框架的側(cè)移曲線以剪切型為主。
2.梁、柱彎曲變形引起的側(cè)移剪切型變形主要表現(xiàn)為層間的錯(cuò)動,樓蓋僅產(chǎn)生平移,可用下述近似方法計(jì)算其側(cè)移。
第i層層間相對側(cè)移
第i層樓面標(biāo)高處側(cè)移
框架頂點(diǎn)側(cè)移
3.柱軸向變形引起的側(cè)移
計(jì)算較復(fù)雜,可藉助計(jì)算機(jī)用矩陣位移法求得精確值,也可用近似方法。下面僅介紹連續(xù)積分法。假定水平荷載只在邊柱中產(chǎn)生軸力及軸向變形。
頂點(diǎn)位移兩個(gè)邊柱,軸力大小相等對于不同形式的水平荷載,經(jīng)對上式積分運(yùn)算后,可將頂點(diǎn)位移寫成統(tǒng)一公式:
H越大,B越小,柱軸向變形引起的側(cè)移越大。91年《高規(guī)》規(guī)定:對50米以上或高寬比大于4的結(jié)構(gòu),宜考慮柱軸向變形對側(cè)移的影響。2010年《高規(guī)》沒有此條規(guī)定。只是規(guī)定:高層建筑按空間整體工作計(jì)算時(shí),應(yīng)考慮下列變形:——梁的彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)變形,必要時(shí)考慮軸向變形;——柱的彎曲、剪切、軸向、扭轉(zhuǎn)變形。4.5.5框架結(jié)構(gòu)的水平位移控制控制目的:滿足使用要求及經(jīng)濟(jì)性要求??蚣芙Y(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜合適,不過大或過小,一般以使結(jié)滿足層間位移限值為宜。
層間位移角限值,框架取1/550,其確定原則為(1)保證主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài)。即柱不出現(xiàn)裂縫;梁等樓面構(gòu)件的裂縫限制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。(2)保證填充墻、隔墻和幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好,避免產(chǎn)生明顯裂縫和破壞。層間位移驗(yàn)算屬正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算,各作用分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)采用1.0。混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面剛度可采用彈性剛度。4.5.6框架結(jié)構(gòu)側(cè)移二階效應(yīng)的近似計(jì)算◆側(cè)移二階效應(yīng)當(dāng)框架結(jié)構(gòu)上作用水平荷載,或雖無水平荷載,但結(jié)構(gòu)或荷載不對稱,或二者均不對稱時(shí),結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生側(cè)移,故而使偏心受壓構(gòu)件的撓曲線發(fā)生變化,其二階彎矩分布規(guī)律也發(fā)生變化.
4.5.6框架結(jié)構(gòu)側(cè)移二階效應(yīng)的近似計(jì)算◆不考慮二階效應(yīng)的條件:在水平荷載作用下,當(dāng)框架結(jié)構(gòu)滿足下式規(guī)定時(shí),可不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響?!舴椒ǎ簩蚣芙Y(jié)構(gòu),應(yīng)對未考慮二階效應(yīng)的一階彈性分析所得的柱端和梁端彎矩以及層間位移分別按下式乘以增大系數(shù):◆框架結(jié)構(gòu)所計(jì)算樓層各柱的增大系數(shù):4.6荷載效應(yīng)組合和構(gòu)件設(shè)計(jì)4.6.1荷載效應(yīng)組合1.控制截面及最不利內(nèi)力
及相應(yīng)的框架梁梁端跨中框架柱上、下端及相應(yīng)的及相應(yīng)的及相應(yīng)的內(nèi)力組合前應(yīng)將各種荷載作用下柱軸線處梁的彎矩值換算到柱邊緣處。2.樓面活荷載的不利布置框架結(jié)構(gòu)同樣存在樓面活荷載不利布置問題,只是活荷載不利布置方式比連續(xù)梁更為復(fù)雜。
(1)分層分跨組合法將樓面活荷載逐層逐跨單獨(dú)作用在框架結(jié)構(gòu)上,分別計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。按照不利與可能的原則進(jìn)行挑選與疊加。計(jì)算工作量很大,適用于計(jì)算機(jī)求解。(2)最不利荷載布置法對某一指定截面的某種最不利內(nèi)力,可直接根據(jù)影響線原理確定產(chǎn)生此最不利內(nèi)力的荷載位置,然后計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。一般來說,對應(yīng)于一個(gè)截面的一種內(nèi)力,就有一種最不利荷載布置,相應(yīng)地須進(jìn)行一次結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算,計(jì)算工作量很大。
混凝土框架結(jié)構(gòu)由恒載和樓面活荷載引起的單位面積重力荷載約為(12~14)kN/m2,其中活荷載部分約為(2~3)kN/m2,只占全部重力荷載的(15~20)%,活荷載不利分布的影響較小。通常做法:(1)不考慮樓面活荷載不利布置的影響,按活荷載滿布各層各跨梁計(jì)算內(nèi)力。(2)為安全計(jì),將上述求得的梁跨中截面彎矩及支座截面彎矩乘以1.1~1.3的放大系數(shù)。(3)當(dāng)活荷載大于4kN/m2時(shí),應(yīng)考慮活荷載不利布置引起的梁彎矩的增大。3.荷載效應(yīng)組合考慮設(shè)計(jì)使用年限的荷載調(diào)整系數(shù).當(dāng)永久荷載效應(yīng)起控制作用(取1.35)時(shí),僅考慮樓面活荷載效應(yīng)參與組合,一般取0.7,風(fēng)荷載效應(yīng)不參與組合(取0.0),即
當(dāng)可變荷載效應(yīng)起控制作用(取1.2或1.0),而風(fēng)荷載作為主要可變荷載、樓面活荷載作為次要可變荷載時(shí),取1.0,取0.7,即
當(dāng)可變荷載效應(yīng)起控制作用(取1.2或1.0),而樓面活荷載作為主要可變荷載、風(fēng)荷載作為次要可變荷載時(shí),取1.0,取0.6,即4.6.2構(gòu)件設(shè)計(jì)1.框架梁受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算:確定縱筋數(shù)量受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算:確定箍筋數(shù)量,并采取相應(yīng)構(gòu)造措施。梁端調(diào)整考慮梁端塑性變形內(nèi)力重分布,對豎向荷載作用下梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)整。負(fù)彎矩調(diào)整現(xiàn)澆式:可取(0.8~0.9)支座截面彈性彎矩裝配整體式:可取(0.7~0.8)支座截面彈性彎矩(節(jié)點(diǎn)處鋼筋焊接、錨固、接縫不密實(shí)等,節(jié)點(diǎn)整體性不如現(xiàn)澆)調(diào)整原因避免梁支座負(fù)鋼筋過分擁擠抗震結(jié)構(gòu)中形成梁鉸破壞機(jī)構(gòu)增加結(jié)構(gòu)的延性跨中彎矩應(yīng)按平衡條件相應(yīng)增大2.框架柱常對稱配筋。偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算:確定縱筋數(shù)量偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算:確定箍筋數(shù)量(1)柱截面最不利內(nèi)力的選取大偏心受壓組:M相差不多時(shí),N越小越不利
N相差不多時(shí),M越大越不利小偏心受壓組:M相差不多時(shí),N越大越不利
N相差不多時(shí),M越大越不利(2)框架柱計(jì)算長度1)一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)樓蓋類型柱的類別l0現(xiàn)澆樓蓋底層柱1.0H其余各層柱1.25H裝配式樓蓋底層柱1.25H其余各層柱1.5H説明:在偏心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算中,考慮構(gòu)件自身撓曲二階效應(yīng)的影響時(shí),構(gòu)件的計(jì)算長度取其支撐長度。在計(jì)算受壓構(gòu)件軸心受壓承載力以及偏心受壓構(gòu)件使用階段的軸向壓力偏心距增大系數(shù)(計(jì)算裂縫寬度)時(shí),一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu),各層柱的計(jì)算長度l0按表4-9取用。4.8框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求4.8.1框架梁1.縱筋(1)最小配筋率不應(yīng)小于0.2和45ft
/fy二者的較大值
(2)最大配筋率
最大配筋率不應(yīng)超過
(3)頂面和底面沿全長應(yīng)至少各配置兩根縱筋,直徑不應(yīng)小于12mm。
2.箍筋應(yīng)沿框架梁全長設(shè)置箍筋。箍筋的直徑、間距、配筋率等要求與一般梁的相同。
形式宜對稱配筋全部縱筋配筋率500MPa級:不應(yīng)小于0.50%;400MPa級:不應(yīng)小于0.55%;300,335MPa級:不應(yīng)小于0.60%;混凝土強(qiáng)度等級大于C60,上述數(shù)值應(yīng)分別增加0.10%;全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%每一側(cè)縱筋配筋率不應(yīng)<0.2%間距不應(yīng)>300mm,凈距不應(yīng)<50mm連接不應(yīng)與箍筋、拉筋及預(yù)埋件等焊接4.8.2框架柱1.縱筋説明:為了改善框架柱的延性,使柱的屈服彎矩大于其開裂彎矩,保證柱屈服時(shí)具有較大的變形能力,要求柱全部縱向鋼筋的配筋率應(yīng)符合上述規(guī)定。
2.箍筋
4.8.4鋼筋連接和錨固框架梁、柱縱筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)的錨固和搭接。4.10混凝土結(jié)構(gòu)的防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)4.10.1
結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌控制與設(shè)計(jì)的基本思想★突發(fā)事件是難以預(yù)測的,其發(fā)生的概率小但危險(xiǎn)大,且事件發(fā)生的可能性正逐漸增加,減小結(jié)構(gòu)遭受突發(fā)事件的影響值得學(xué)者與設(shè)計(jì)人員廣泛關(guān)注和慎重考慮?!锛訌?qiáng)局部構(gòu)件或連接對減小結(jié)構(gòu)遭受突發(fā)事件的影響是有益的,但更重要的是提高結(jié)構(gòu)整體抵抗連續(xù)性倒塌的能力,從而減少或避免結(jié)構(gòu)因初始的局部破壞引發(fā)連續(xù)性的倒塌,而一般情況下要求結(jié)構(gòu)在突發(fā)事件下不發(fā)生局部破壞是不可取的?!锾岣呓Y(jié)構(gòu)抵抗連續(xù)性倒塌的能力應(yīng)著眼于結(jié)構(gòu)的整體性能或者說魯棒性,即最低強(qiáng)度、冗余特性和延性等能力特征,一般可通過拉結(jié)力設(shè)計(jì)、備用荷載路徑分析及良好的構(gòu)造要求等方法實(shí)現(xiàn)。[魯棒性(Robustness)是系統(tǒng)控制理論中的重要術(shù)語,指系統(tǒng)抵抗外部環(huán)境干擾和內(nèi)部不確定性因素影響而能保持穩(wěn)定工作的能力]◆構(gòu)件與連接的最低強(qiáng)度
結(jié)構(gòu)在初始局部破壞后為達(dá)到新的穩(wěn)定平衡而發(fā)生內(nèi)力重分布,可能導(dǎo)致框架梁的彎矩反向,甚至在極限狀態(tài)下形成懸鏈線效應(yīng)。
這種內(nèi)力需求在通常的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中是不予考慮的,而一旦出現(xiàn)這種內(nèi)力需求,構(gòu)件或連接往往因?yàn)閺?qiáng)度過低而發(fā)生破壞,從而導(dǎo)致連續(xù)性破壞的擴(kuò)展甚至倒塌。為此,有必要保證構(gòu)件和連接在不同受力狀態(tài)下的最低強(qiáng)度,使得結(jié)構(gòu)各部分能在極限狀態(tài)下“抱成一團(tuán)”?!艚Y(jié)構(gòu)的冗余特性
結(jié)構(gòu)冗余特性是指結(jié)構(gòu)在初始的局部破壞下改變原有的傳力路徑,并達(dá)到新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)的能力特征。充分的結(jié)構(gòu)冗余特性允許結(jié)構(gòu)“跨越”初始的局部破壞而不向外擴(kuò)展,從而避免連續(xù)性破壞或倒塌的發(fā)生。◆構(gòu)件與連接的變形能力與延性特征
構(gòu)件或連接的良好延性能力可顯著耗散能量,因此是減少結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)性破壞的重要能力特征。局部構(gòu)件在承載力不過多喪失的情況下,其塑性大變形將允許內(nèi)力傳遞逐步轉(zhuǎn)移到其他構(gòu)件上,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部冗余特性的充分發(fā)揮。適當(dāng)?shù)难有詫μ岣呓Y(jié)構(gòu)的整體承載力具有顯著的影響。必要的延性是充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)內(nèi)部冗余潛力的重要條件。■基本思想
結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須具備足夠的整體連續(xù)性、冗余承載力和耗能能力(包括延性),能夠?qū)⒊跏季植科茐膮^(qū)域的荷載有效地傳遞到能夠承擔(dān)這些冗余荷載的周邊結(jié)構(gòu)上,從而提高整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。局部破壞→不應(yīng)引起連續(xù)倒塌→防連續(xù)倒塌,最重要的是提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性→三個(gè)關(guān)鍵問題:構(gòu)件和連接應(yīng)滿足最低強(qiáng)度;適宜的冗余承載力;足夠的變形能力4.10.2防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)的主要方法★事件控制:要求突發(fā)事件在發(fā)生前即予以阻止,或通過設(shè)置防柵欄將爆炸等危險(xiǎn)源隔離在建筑之外,是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以外的一類措施?!镩g接設(shè)計(jì):指不直接體現(xiàn)突發(fā)事件的具體影響,而采用拉結(jié)力法(拉結(jié)構(gòu)件法)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以提高結(jié)構(gòu)的最低強(qiáng)度、冗余特性和延性能力?!镏苯釉O(shè)計(jì):分為備用荷載路徑分析和特殊抗力設(shè)計(jì),前者通過假定主要承重構(gòu)件的初始失效來研究或評價(jià)結(jié)構(gòu)的冗余性能及抵抗連續(xù)性倒塌的能力,后者則是對主要承重構(gòu)件進(jìn)行防爆或防撞設(shè)計(jì),避免在突發(fā)事件下發(fā)生局部破壞。拉結(jié)力設(shè)計(jì)法(拉結(jié)構(gòu)件法)
拉結(jié)力設(shè)計(jì)即要求構(gòu)件和連接滿足最低的抗拉強(qiáng)度要求,且各相連構(gòu)件形成的傳力路徑必須是直線的和連續(xù)的?!魞?nèi)部拉結(jié)力:主要由梁或樓板承擔(dān),可根據(jù)發(fā)揮梁懸鏈線效應(yīng)或樓板薄膜效應(yīng)的要求確定;◆周邊拉結(jié)力:主要由周邊大梁承擔(dān),可用以錨固內(nèi)部拉結(jié)的大梁或樓板;◆懸掛拉力:對邊柱或邊墻的水平拉結(jié)力,除滿足內(nèi)部拉結(jié)力要求外,還應(yīng)承受一定的懸掛拉力;
◆豎向拉結(jié)力:由上下連續(xù)貫通的柱子承擔(dān),要求能夠承受與其軸壓力相等的拉力。備用荷載路徑分析(拆除構(gòu)件法)
備用荷載路徑分析是將初始的失效構(gòu)件“刪除”
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