建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范中側(cè)向剛度比的理解與應(yīng)用

于永修

【摘 要】《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010》和《高程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ3-2010》給出了結(jié)構(gòu)的四種側(cè)向剛度比的算法，但四種方法適用的結(jié)構(gòu)類型和部位不同，要求的剛度比也不同，對(duì)具體工程的具體部位計(jì)算出的剛度比，四種方法有時(shí)相差很大，本文對(duì)四種方法做了梳理，并對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)中做出了合理的建議。

【關(guān)鍵詞】側(cè)向剛度比；嵌固端；轉(zhuǎn)換層

0 前言

現(xiàn)代建筑體型日益復(fù)雜，為保證建筑結(jié)構(gòu)是豎向剛度均勻變化，防止突變，國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范都對(duì)側(cè)向剛度有明確的要求，通過側(cè)向剛度比的計(jì)算，可有效判斷樓層是否為薄弱層、地下室是否能作為嵌固端、轉(zhuǎn)換層剛度是否滿足要求等等。不同的結(jié)構(gòu)類型以及對(duì)不同部位，側(cè)向剛度計(jì)算方法差別很大，我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010》 和 《高程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ3-2010》給出了結(jié)構(gòu)的四種側(cè)向剛度比的算法，但實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中新入職設(shè)計(jì)人員往往把握的不準(zhǔn)或應(yīng)用混亂，本文對(duì)四種側(cè)向剛度比的算法一一分析總結(jié)。

1 樓層剪力與層間位移比的理解與應(yīng)用

1）規(guī)范要求：《抗規(guī)》3.4.3條及《高規(guī)》第3.5.2條均規(guī)定：其樓層側(cè)向剛度不宜小于上部相鄰樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%。

2）計(jì)算公式：

3）應(yīng)用范圍：

（1）適用于以剪切變形為主的結(jié)構(gòu)體系——框架結(jié)構(gòu)，對(duì)于框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等彎曲變形為主的結(jié)構(gòu)體系計(jì)算剛度偏小。

（2）可用于執(zhí)行《抗震規(guī)范》第3.4.3條及《高規(guī)》第3.5.2條規(guī)定的剛度比計(jì)算。

（3）可用于執(zhí)行 《高規(guī)》第5.3.7條規(guī)定的判斷地下室頂板能否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。

（4）可用于執(zhí)行《高規(guī)》第E.0.2條，轉(zhuǎn)換層在3層及以上時(shí)側(cè)向剛度比。

2 考慮層高修正的樓層剪力與層間位移比的理解與應(yīng)用

1）規(guī)范要求：《高規(guī)》第3.5.2條規(guī)定：對(duì)框架-剪力墻、板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)，樓層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比γ可按下式計(jì)算，且本層與相鄰上層的比值不宜小于0.9且本層層高大于相鄰上層層高的1.5倍時(shí)，該比值不宜小于1.1；對(duì)結(jié)構(gòu)底部嵌固層，該比值不宜小于1.5。 該方法在國外規(guī)范也有采用。

2）計(jì)算公式：

3）應(yīng)用范圍：

（1）適用于以彎曲變形為主的結(jié)構(gòu)體系——框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。

（2）可用于執(zhí)行《高規(guī)》第3.5.2條規(guī)定的剛度比計(jì)算。

（3）可用于執(zhí)行 《高規(guī)》第5.3.7條規(guī)定的判斷地下室頂板能否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。

3 剪切剛度的理解與應(yīng)用

1）規(guī)范要求：

（1）《高規(guī)》第E.0.1條規(guī)定：轉(zhuǎn)換層設(shè)置在1、2層時(shí)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比γ表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，γ宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)γ不應(yīng)小于0.4，抗震設(shè)計(jì)時(shí)γ不應(yīng)小于0.5。

（2）《抗震規(guī)范2008》第6.1.14條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不宜小于2.其側(cè)向剛度的計(jì)算方法按照條文說明可以采用剪切剛度。

2）計(jì)算公式：

3）應(yīng)用范圍：

（1）可用于執(zhí)行《高規(guī)》第E.0.1，轉(zhuǎn)換層在1、2層時(shí)側(cè)向剛度比。

（2）可用于結(jié)構(gòu)嵌固部位剛度比的補(bǔ)充計(jì)算，要求γ應(yīng)≥1.5，宜≥2。

4 等效側(cè)向剛度的理解與應(yīng)用

1）規(guī)范要求：

（1）《高規(guī)》第E.0.3條規(guī)定：底部大空間大于一層時(shí)，其轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比γe可采用下圖所示的計(jì)算模型按公式計(jì)算。γe宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)γe不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)γe不應(yīng)大于1.3。

2）計(jì)算公式：

3）應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行《高規(guī)》第E.0.3條規(guī)定的工程的剛度比的計(jì)算。

綜上所述，以上四種側(cè)向剛度比的計(jì)算方法所適用的結(jié)構(gòu)類型、驗(yàn)算的部位、規(guī)范的要求有相同之處也有不同之處，采用不同的計(jì)算方法時(shí)，側(cè)向剛度比的計(jì)算結(jié)果也不相同，有時(shí)結(jié)果相差很大，在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況及計(jì)算部位正確選擇側(cè)向剛度比的計(jì)算方法，必要時(shí)應(yīng)采用多種計(jì)算方法進(jìn)行比較選擇。

【參考文獻(xiàn)】

[1]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011-2010[S].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ3-2010[S].中國建筑工程出版社，2011.

[3]朱炳寅.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)用與分析 GB50011-2010[M].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4]傅學(xué)怡.實(shí)用高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]