框架 - 剪力墙结构中各分部结构抗震等级的准确确定
- admin
- 2025-04-01
- 钢结构资料库
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框架—剪力墙结构是建筑工程的常见结构形式。在这种结构中钢结构框架抗震等级,框架、剪力墙所分担的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值,是确定框架、剪力墙抗震等级的重要依据,需要准确确定各分部结构的抗震等级。GB50011-2001《建筑抗震设计规范》的 6.1.3 条以及 JGJ3-2002《高层建筑混凝土结构技术规程》的 8.1.3 条对此做了明确规定。结构设计人员常常会遇到如何理解规范条文精神、准确确定框架和剪力墙抗震等级以及确保钢筋混凝土框架剪力墙结构设计质量等问题。下面就来谈谈我个人的一些认识。GB50011-2001 规范的 6.1.3 条表明:在基本振型发挥作用时,如果是框架—抗震墙结构,那么框架部分会承受一定的力。
地震的倾覆力矩比结构总地震倾覆力矩大 50%时,其框架部分的抗震等级应按照框架结构来确定,并且最大适用高度能够比框架结构适当地增加。JGJ3-2002 规范的 8.1.3 条有这样的规定:在抗震设计的框架—剪力墙结构中,当处于基本振型地震作用下,若框架部分承受的地震倾覆力矩超过了结构总地震倾覆力矩的 50%,那么其框架部分的抗震等级应当按照框架结构来采用;并且其最大适用高度和高宽比可以比框架结构适当地增加。这二者的条文精神是相同的。依据上述条文的精神,在进行钢筋混凝土框架—剪力墙结构设计时,首先要依据框架部分承受的地震倾覆力矩占总地震倾覆力矩的百分比来确定框架剪力墙各自抗震的等级。一般情况下,要先按照一般的框架—剪力墙结构进行试算,依据试算得到的柱墙地震倾覆力。
矩百分比、柱墙地震剪力百分比以及柱墙轴压比,有助于对框架—剪力墙结构形成整体认识,能确定框架—剪力墙的抗震等级,在必要时,还可对框架柱、剪力墙的几何尺寸进行局部调整。依据柱墙地震倾覆力矩百分比,可分为三种不同情况。其一,柱地震倾覆力矩百分比小于 50%。在此情况下,可按一般框架剪力墙结构直接开展下部设计工作。第二种情况是柱地震倾覆力矩百分比处于 50%到 60%之间。在这种情况下,需要按照 JGJ3 - 2002 规范的 8.1.3 条以及 GB50011 - 2001 规范的 6.1.3 条的要求,先将框架的抗震等级提高一级,然后再进行结构计算。第三种情况是柱地震倾覆力矩比大于 60%,在这种情况下,适宜按照 2003 年全国民用建筑工程设计技术措施(结构)11.2.4 条中关于“框架—剪力墙”的规定来进行相关设计或操作。
结构中,若剪力墙部分承受的地震倾覆力矩小于结构总地震倾覆力矩的 40%,那么就需要按不设剪力墙的框架结构进行补充计算,并且要按不利情况取值。此时,要分别按照框架—剪力墙结构和框架结构进行计算钢结构框架抗震等级,框架的抗震等级都依据框架结构的抗震等级来确定,还要按照这两种情况中最不利的计算结果来进行下一步设计。框架—剪力墙结构的工程大多是高层建筑。如果每层建筑只有少量剪力墙(也就是柱承受地震倾覆力矩的百分比大于 40%),那么可以参照北京市建筑设计技术细则(2004 北京)5.6.3 条第 9 款“多层框架当按纯框架结构计算时,不能满足框架结构层间位移限值时,结构可以仅布置少量的纵横向剪力墙,但仍应按框架结构确定框架的抗震等级,而在计算时应按框架—剪力墙结构满足剪”。
对于剪力墙的承载能力和结构整体变形要求,此时剪力墙的抗震等级可以是三级,也可以不设置底部加强区。同时,框架部分最好满足在不计入剪力墙时的框架承载能力要求。依据这样的意见进行结构设计。框架—剪力墙的地震倾覆力矩比,一般通过基本振型下的底层地震总倾覆力矩的比例来予以确定。但需注意,此时需满足框剪结构刚度沿竖向无突变这一基本条件。在图纸审查过程中,曾碰到框架—剪力墙结构的情况,其工程设计图纸显示,仅底层(未设置地下室且与基础相连)柱的倾覆力矩比小于 50%,而二层及以上各层均大于 50%。同时存在框架的抗震等级仍按照框架—剪力墙结构的框架来确定抗震等级的情形。底层剪力墙比较厚,并且剪力墙的墙肢长度比上部各层都要大,这种情况属于竖向刚度发生突变。遇到这种情况,结构设计人员最好按照江苏省审图的相关要求来进行设计。
中心(2007 年 3 月)的建筑工程施工图设计审查技术问题中,结构专业部分有第二条第二款。此款指出,框剪结构应依据基本振型下的底部地震总倾覆力矩比例来进行判定。对于框架剪力墙结构,其剪力墙在上部承担的地震作用会减少,这符合框剪结构的工作特点。框剪结构如果抗侧刚度沿竖向没有发生突变,在底部加强区之上,存在少数楼层的剪力墙承受的总弯矩少于 50%的情况,此时框架的抗震等级按照框剪结构中的框架来考虑,进行框架—剪力墙结构的设计。要注意的是,按照框架—剪力墙结构来确定框架抗震等级的条件是“底部加强区之上,少数楼层剪力墙承受的总弯矩少于 50%”。框架—剪力墙结构,剪力墙的轴压比需符合 JGJ3 - 2002 规程 7.2.14 条的规定,框架柱的轴压比要符合 JGJ3 - 2002 规程的相关规定。
002 规程 6.4.2 条有规定。昆山处于 7 度抗震设防区,建筑工程场地类别大多为Ⅳ类场地土,这类场地土质较差。为节省工程成本,少数勘察单位在统计岩土资料时,会尽量往Ⅲ类场地土标准靠拢。在图审过程中,曾有少数工程的场地为Ⅳ类场地土,其框架结构底部的少数楼层柱轴压比超过了规范限值。如果框架—剪力墙结构柱的地震倾覆力矩百分比大于 50%,那么柱承担的地震剪力就大,配箍率也大。当柱轴压比再超限,且遭受相当于及大于本地抗震设防烈度的地震影响时,部分剪力墙会退出工作,此时框架柱承担的地震作用会大大增加,柱的承压能力和抗剪能力无法承受众多地震作用,从而会产生严重破坏,给国家财产和人民群众的安全造成重大损害。遇到上述框—剪结构设计条件时,不能按照 JGJ3 - 2002 规程注 4 来提高轴压比限值。应当按照该条正文所说,对于Ⅳ类场地土上较多的高层建筑,要适当减小其轴压比限值。我个人觉得将轴压比的限值减小 0.1 是比较合适的。
框架剪力墙结构抗震等级确定
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