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解读来了!对通用规范的混合理解,全在这里了

发布于:2022-05-16 16:57:16 来自:建筑结构/结构规范图集 1 113

来源:建筑结构

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作者:nvslch

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写在正文前


和结构相关的通规在四月已逐步实施,因属全文强条,则要求每个工程师都须理解并执行。

现已有很多来自业内专家、设计单位、 件企业 等较全面的解读。我仅从某个角度谈谈自己的理解,可能既不够全面也没足够的深度,但做到讲真话、说实话。

下文内容是想到哪写到哪,观点未必得当,欢迎大家积极留言讨论,互相学习!

以下表述中采用简称,如“工通规、抗通规、砼通规、鉴定通规”等等。

 



01

混合材料结构是否可用,《抗通规》和《砼通规》表述不一致

 


《抗通规》5.5.3条2款,“6度区且总层数不超过4层的底层框架-抗震墙砌体房屋,应允许采用嵌砌于框架之间的约束普通砖砌体或小砌块砌体的砌体抗震墙……”且与《抗规》7.1.8条2款表述一致。

 

《抗规》条文不粘贴了,下面看《砼通规》4.4.2条1款,“混凝土结构体系设计应符合下列规定:不应采用混凝土结构构件与砌体结构构件混合承重的结构体系”。

“底框抗震墙上部砌体房屋”是上世纪八九十年代全国普遍建设的一种结构体系。上下层间不同材质不作为混合承重理解,同层中采用砼与砌体材料,属于混合承重。混合承重因为不同材料模量和强度相差甚远,其刚度协调和变形息息相关,在地震作用时内力分配其实是个动态过程,容易造成逐个击破。故一般忌讳不同材料的混合承重,但也不是绝对的,体系中合理控制变形,使构件分工明确、实现有组织的逐步失效,混合承重还是可以应用的。例如,减震结构中的阻尼器、钢撑-框架结构、砼排架结构中支撑体系,都是混合承重的经典应用。
经历过几场大地震后,发现了底框结构的很多应用问题,《抗规》逐步加强了各种要求,22版《抗通规》中也是允许采用的。
有工程师对《砼通规》有两种解释,一、其延续了《高规》6.1.6条,“框架结构不应采用部分砌体墙承重之混合形式”。二、规范说的是“混凝土结构体系”,《抗通规》说的是底框抗震墙砌体墙体系,二者不同。
第一种可以解释为,混凝土框架体系中不允许,这非常合理,我理解。
第二种解释,《砼通规》说的是“混凝土结构体系”,不是砌体中的底框体系;但我仍然保留态度,此处仅针对混凝土+砌体,为何不用“钢撑-混凝土框架”说事? 是否厚此薄彼?



02

对于大跨度、长悬臂定义的不同

 


1)构件计算竖向地震作用

《抗通规》的4.1.2条,不低于8度的大跨度、长悬臂结构,计算竖向地震作用(同抗规5.1.1条)。《砼通规》下限要求更低,4.3.6条,起点为7度0.15g时应进行竖向地震作用计算。但《砼通规》跨度未区别烈度要求,统一要求为大跨24m和悬挑2.0m。

关于大跨度和长悬臂结构的对比

序号

项目

条目

烈度/加速度

大跨度(m)

长悬臂(m)

转换结构(m)

1

抗通规

4.1.2

≥0.20g~0.30g

≥24

≥2.0

-

0.40g

≥18

≥1.5

-

2

抗规

5.1.1

≥0.20g~0.30g

>24

>2.0

-

0.40g

>18

>1.5

-

3

砼通规

4.3.6

≥0.15g

>24

>2.0

>8.0

实际设计中应执行0.15g~0.30g执行大跨度≥24m、悬挑≥2m;当0.40g时执行大跨度≥18m、悬挑≥1.5m均进行竖向抗震计算。

2)考虑行波效应、相干效应和局部场地效应

《抗通规》4.1.2条,平面投影尺度大的空间结构,指跨度大于120m、建筑长度大于300m、悬臂长大于40m,见抗规5.1.2条。

3)计算模型应考虑上部和下部协同作用或边界条件

在《抗通规》5.8.4条、5.8.5条中指大于60m大跨屋面结构,应上下部建模进行协同计算。
在《钢通规》5.3.1条中指不小于60m结构,应考虑支座边界条件,体型复杂的大跨度结构应上下整体建模计算。
实际执行中≥60m结构应充分考虑边界条件,上下部协同建模计算。



03

单跨框架结构的应用范围

 


《抗通规》6章2节为“城乡给水排水和燃气热力工程”,单独规定了此类工程的抗震设防要求。作为附属工程,往往采用单层单跨建筑,在《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》中,要求遵循《抗规》6.1.5条规定,乙类及以上设防的高度不大于24m工程是不宜使用单跨框架的。
实际执行中根据工艺需要,需要做单跨结构,三种方法,一定义为丙类设防、二采取多跨结构、三采用排架来规避。
在《抗通规》6.2.3条及条文说明中,根据实际调查情况,放宽了要求,明确可以采用单跨单层框架结构。这是个小幅突破,但未涉及其他类别的工程,应用中如何执行值得大家深入反思的。


04

结构安全等级和结构重要性系数的关系

 


在《可靠度统一标准》3.1.2条的条文说明中,甲乙类设防建筑安全等级“宜”为一级;而在8.2.8条正文中又给出“地震设计状况”的结构重要性系数r0=1.0,其实是前条互相矛盾的。《工通规》的3.1.12条中表述和《可靠性统一标准》8.2.8条是一致的,在《抗通规》中未见结构重要性系数。 故抗震计算中不考虑r0或建议r0=1.0。


05

超越概率和抗震参数取值

 


设计基准期(T)是为确定可变作用代表值而选用的时间参数,建筑一般为50年,地震作用也遵循同一原理。此处的超越概率指多遇(小震)、基本(中震)、罕遇(大震)发生的超越概率(P(i)),数值在《抗规》《抗通规》中是不同的,根据基本统计学原理,不同概率下对应的重现期(X)和基准期(T)及超越概率有如下函数关系: X=T/{ln[1-p(i)]}。
又根据统计关系得出大震地震动峰值加速度(PGA),由αmax=βmax·Amax/g即实际应用的水平地震影响系数最大值。放大系数βmax取值在2.25左右浮动。
在《抗规》3.1.1条中,罕遇地震重现期为1600年~2400年,对应超越概率为2%~3%,从而得出地震动参数。换句话说,不同的设防烈度下,罕遇地震超越概率是不同的,也就是说不同烈度下地震动峰值加速度PGA是基于不同超越概率下的数值,见5.1.4条、5.1.2条。

在《抗通规》2.1.2条,统一明确了小震超越概率63.2%、中震超越概率10%、大震超越概率2%,这与《中国地震动参数区划图》是完全一致的。

《抗通规》未给出加速度取值,此时Amax应较《抗规》发生变化,若不调整放大系数βmax,则相应的αmax也应变化才是合理的。但4.2.2条中未给出地震动加速度Amax,而 水平地震影响系数最大值维持了《抗规》数值,只能按照βmax做调整来理解,这种理解是根据结果推论过程,并不符合概率原理和可靠指标。实际上应调整到2%超越概率下2475年重现期下的地震动加速度加速度Amax,由关系式αmax=βmax·Amax/g得到水平地震作用影响系数最大值。



06

预应力作用的分项系数

 


《工通规》3.1.13条作用分析系数的第3款:预应力对结构不利时取1.3,对结构有利时不大于1.0。本条和《可靠性统一标准》8.2.9条一脉相承。

《砼规》的10.1.2条和10.3.8条未废止,在实际工程中,应注意其取值。在悬挑构件中预应力作用和竖向力相反时,其分项系数取值不能大于1.0;在一般承载力及局压验算中取1.3。



07

温度作用的组合值系数ψt的取值

 


《工通规》4.7.7条,温度作用组合值系数取值取0.6。
《抗通规》地震组合效应时,4.3.2条,市政工程的温度作用组合系数取0.65;6.2.4条3款,给排水和燃气热力工程的温度作用组合系数0.65。

从规范所辖范围方面考虑,《工通规》包括“桥梁”《抗通规》包括“市政桥梁”。下面看《公路桥梁设计通用规范》、《城市桥梁设计规范》、《城市桥梁抗震设计规范》以及《构筑物抗震设计规范》、《室外给水排水及燃气热力工程抗震设计规范》中相应要求。
《公路桥梁设计通用规范》和《城市桥梁设计规范》中仅前者4.1.5条列出非地震作用组合,系数取0.75。
《公路桥梁抗震抗震设计规范》3.6.1条、《城市桥梁抗震设计规范》5.5.1条,组合系数取0.5。
《构筑物抗震设计规范》5.4.1条,组合值系数0.6。
《室外给水排水及燃气热力工程抗震设计规范》5.4.1条,组合值系数0.65。

序号

规范名称

组合类别

组合值系数

1

工程结构通用规范

未明确

0.60

2

建筑与市政工程抗震通用规范

地震

0.65

3

公路桥涵通用设计规范

非地震

0.75

4

公路桥梁抗震设计规范

地震

0.50

5

城市桥梁抗震设计规范

地震

0.50

6

构筑物抗震设计规范

地震

0.60

7

室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范

地震

0.65

如何应对这种差别呢?从 字面意思上理解 ,《工通规》应用范围更大,在非地震作用组合时,都采用0.6;地震作用组合时分两种情况,市政工程用0.65,非市政工程(建筑工程)取0.6。 个人认为 ,在市政工程中的 非地震作用组合 计算时,温度应力占比较为持久且占总应力水平较高, 非桥梁类取0.60、桥梁类取0.75 是合理的; 地震作用组合时 ,均取 0.65



08

不同金属材料的接触面处理

 


《钢通规》4.3.3条,不锈钢构件与碳钢、低合金钢构件连接时,应采用绝缘垫片分隔或采取其他措施防止双金属腐蚀,焊接亦不可。这里指防止电化学腐蚀。同理,《铝合金结构设计规范》3.2.1条要求采用镀锌处理螺栓连接。



09

两倍隅撑间距是否作为梁面外稳定计算长度

 


《钢通规》4.2.3条,位于“冷弯钢构件”章节,正文内容讲刚架、屋架檩条墙梁验算,虽然很少有冷弯钢构件作为主刚架,也算说得过去吧,但条文说明越界了:“通常在刚架梁下翼缘处设置隅撑与檩条相连作为其侧向支撑点,此时,下翼缘受压刚架梁的计算长度可取两倍的隅撑间距”。

《门刚规范》7.1.6条中,隅撑仅能作为钢梁弹性支撑点,条文说明中也明确阐述不能直接取两倍隅撑间距为计算长度。考虑隅撑作用的刚架梁稳定性计算过程中,舍弃了轴压构件“计算长度”方法,采取: “屈曲临界弯矩Mcr→通用长细比→稳定系数→稳定”流程 。采用隅撑作为面外弹性支撑时,其刚度影响了Mcr值,从而改变了稳定系数,降低了稳定应力, 故“计算长度取2倍隅撑间距”是个伪命题。 个人认为《 钢通规》这种“倒退”,如果是建立在大量计算机实验基础上是对设计者的福音,但《门刚规范》7.1.6及7.1.4是有理论基础和实践检验上的, 《钢通规》这种“倒退”值得反思



10

钢结构的防火保护是否需要计算(来自于“淮安—万”)

 


《钢通规》6.3.3条,“钢结构应根据设计耐火极限采取相应的防火保护措施, 进行耐火验算与防火设计。钢结构构件的耐火极限经验算低于设计耐火极限时,应采取防火保护措施”,这段话是有两个语病:
A、第一句,“或”这个字的存在,可以理解为:当采取了一定防火保护措施时,就不用进行“耐火验算和防火设计”。
B、第二句,当构件经验算低于耐火极限时,我随便采取点“防火保护措施”就可以了,不必复核是否满足耐火极限(《建筑钢结构防火技术规范》第3.1.1条也存在同样的问题)。
我们再看《钢结构设计标准》第18.1.2条和18.2.3条。概念清晰,层次分明,下为截图。

后记

《钢通规》小结:正文内容编写的非常好,抓大放小、大是大非原则把握得当。
《鉴定和加固通规》看了觉得大有收获,对照《抗震鉴定标准》后又变糊涂了……那就决定迎难而退、就此为止吧!
  • zl-rgl
    zl-rgl 沙发

    总结的不错,学习了。 

    2022-05-16 20:50:16

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