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某不规则多层住宅计算模型的技术处理



澳门葡京:2003-10-22 澳门葡京:建筑时报 浏览量:3367
    钱程  张宏彪
    某工程项目,一幢多层住宅,平面相当复杂,每一层布置都不一样。一、二层为错层复式,三、四层为跃层复式。一层又设计成三个层次,北侧设置了2.4m高的汽车库,汽车库上为2.8m高的厨房和餐厅,南侧将室内地坪提高了1.2m,做了一个一层半的客厅,并设置了南北双入口。二层为卧室,三、四层为常见的跃层复式,但又出现了上下层承重墙对不齐的情况。
    很显然,面对两开间面宽的大客厅,楼上又分成两个卧室,三、四层又把楼梯左右两家住户面积做成不一样大小,上下承重墙明显对不齐,只能采用框架,而且只能是柱网不规整的框架,只能依照平面房间布局,在限制性很强的情况下布置柱子,勉强组成一个空间框架体系。
    第二个问题是结构计算层设置的问题。客厅的地面与餐厅厨房的楼面高差为1.2m,错层太大,无法作为一个结构层来建模,只能作为两个结构层来建模。于是,此四层住宅在结构建模中就成了七个结构计算层。
    对于这样一个框架体系,在旧的抗震规范中,限制的条件还不多,可以较容易地进行结构计算,但在新的抗震规范GB50011-2001中,限制就多了。新抗震规范提出了增加建筑结构延性的要求,提出了不规则结构的抗震概念设计。建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案,并把此条例列为强制性条文。把这个工程用新抗震规范对照一下,就带来了两个问题。一个是第一层、第二层结构层面的楼板刚度与计算App的假定有出入,第二点是第二层层高过小,只有1.2m。第一层层高要算至基础顶面,为2.2m,结构层上下刚度变化太大,这些都对结构体系的抗震性能带来不利影响。第一层,第二层楼板南北不连续,等于楼板开了大洞,单元面积为187m2,开洞面积为78.2m2,开洞面积与单元面积比为42%,超过了新抗震规范30%的限值。第二层层高为1.2m,而第一层层高为2.2m,第二层与第一层的侧向刚度比为1.5,超过了新抗震规范1.4的限值,也就是说,这个工程既属于平面不规则,又属于竖向不规则的类型。结构计算就更加复杂了,不但要采用空间结构计算模型,还要进行弹塑性变形分析。为了把结构计算在规范允许范围内进行简化,首先采取技术措施,将竖向不规则转化为竖向规则,从而省略了弹塑性变形分析这一费时的计算步骤。在汽车库地面的标高-1.2m处,设置基础拉梁,并提高室内回填土的密实度,增强填土层的水平刚度,从而使底层柱的计算长度不再从基础顶面算起,而从基础拉梁顶面算起,这样底层层高与二层层高均变成了1.2m,从而使二层对一层的相对侧向剪弯刚度比由1.5变成了1.0,满足了竖向规则的要求。对于平面不规则的问题,把第一层、第二层不连续楼板定义为弹性楼板,则采用了符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型,并输入考虑扭转影响的信息。把第一层、第二层楼板定义为刚性和弹性的层间位移计算结果如下:
    刚性
    X方向地震作用下层间位移角
7.  1/4490
6.  1/1235
5.  1/759
4.  1/510
3.  1/505
2.  1/826
1.  1/1791
    弹性
    X方向地震作用下层间位移角
7.  1/4401
6.  1/1184
5.  1/643
4.  1/609
3.  1/516
2.  1/839
1.  1/1803
    显然,定义弹性的层间位移比定义刚性的层间位移小,定义弹性仅影响到第三层层间位移超过规范1/550的限值,而定义刚性要影响到第三、四层层间位移超过1/550。这样的计算结果也告诉大家,开始所选定的柱子断面300×400,不合适,300偏小,抗震变形验算通不过,最后把柱子断面改为350×400,则层间位移计算结果如下:
     X方向地震作用下层间位移角
7.  1/5138
6.  1/1577
5.  1/889
4.  1/826
3.  1/707
2.  1/1123
1.  1/2285
     Y方向地震作用下层间位移角
7.  1/2459
6.  1/1268
5.  1/770
4.  1/712
3.  1/632
2.  1/1024
1.  1/1792
     满足了规范1/550的要求。


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