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土木吧丨楼板开洞可放松?

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2021-02-01
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作者:广东省院结构安全顾问

本系列希望利用近几年完成的31个超限项目分别探讨《抗规》中6个不规则项的力学概念以及当前执行上存在的一些问题,提出了相应的修订建议以供探讨。

本文对近几年完成的31个超限工程项目的结构体系以及高度进行分类统计,如图1和图2所示。其中框架-核心筒结构体系最多,有14个,占总数的45%。房屋高度类别较为均匀。图3表示按《抗规》判别的不规则项类型数量统计,其中扭转不规则占比较高。

不同结构体系所占比例   不同高度类别所占比例

图3  31项超限工程的不规则类型数量统计
本期为第三期,主要针对“楼板不连续”进行探讨。

实际工程中,许多判别为楼板不连续的结构,在中震下楼板应力验算都满足要求,对整体指标基本没影响,只需要基于计算结果进行局部构造加强,没有必要提高整体结构安全度。另外,高层结构一般楼板不连续都发生在个别层,对结构体系影响不大,能够满足协调竖向构件、逐层传递水平力的要求。因此建议放宽判断条件,将个别层开洞不纳入不规则项。

《抗规》将楼板的尺寸和平面刚度急剧变化定义为楼板局部不连续;美国规范UBC 97[3]将楼板局部不连续定义为横隔板突然不连续或其刚度变化,包括开洞面积大于横隔板毛面积的50%,或某楼层到相邻楼层的横隔板有效刚度变化大于50%。工程实践表明,一般的楼板不连续不会使结构的扭转变形增大,从而对结构整体不利。楼板局部不连续的钢筋混凝土结构需要重点考虑水平刚度突变处结构构件的应力集中问题,此处容易形成抗震薄弱部位。

因建筑功能导致楼板大开洞常见种情况有:建筑功能首层为大堂,需要在建筑二层开洞;建筑功能为中庭,需要在中庭范围内开洞;建筑功能为复式住宅,需要在夹层上开洞。

针对上述几种使用功能中仅一两层存在楼板大开洞的情况,当前判别条件偏严,根据工程实践,超限高层结构存在1~2层大开洞,不影响结构体系发挥作用,不会影响竖向构件变形协调。只是对局部构件有影响,因此建议仅有1~2层楼板局部不连续可不作为一条不规则项。下面以框架-核心筒结构结构为例,说明楼板连续开洞的层数不大于2层时,其对结构整体指标的影响情况。

某框架-核心筒结构,39层,高度172.4m,由于建筑要求,2层和3层存在楼板大开洞,结构平面布置如图4所示。

4  框架-核心筒2层(或3层)结构平面布置图


  5  X向楼层剪力   6   X向层间位移角


  
7   X向扭转位移比   图8  X向楼层位移
以X向计算结果为例,说明楼板不开洞和楼板大开洞的差别。从图5~8的楼层剪力、层间位移角、扭转位移比和楼层位移的对比结果可知,2层楼板大开洞对上述整体指标影响较小,最大变化量不超3%,说明即使有2层楼板大开洞对框架-核心筒结构的整体性能指标影响也不大。

建议将《抗规》表3.4.3-1“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%,或有较大的楼层错层”修改为“楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,例如,有2层以上楼层存在下列情况: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%,或有较大的楼层错层”。根据本文建议的不规则判别条件,重新对31个超限项目进行判别,扭转不规则项数量可由16个工程减少至11个。



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