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框架结构周期折减系数,这些思考你有吗!

发布于:2021-04-06 09:48:06 来自:建筑结构/混凝土结构 20 3378 [复制转发]

框架结构周期折减系数,这些思考你有吗!

来源 土木工程结构设计

作者:工程师雷东宝



春节到来,心情正好!

某天早上,我刚在院里食堂打完早餐,准备大快朵颐之时,只见冯工端着餐盘一股脑的坐在了我对面。简单寒暄之后,冯工直接开问: 雷工,我那个西安游客服务中心项目,外审意见有一条:模型中 框架结构周期折减系数取值为0.8,应为0.6-0.7。 我有些疑问,还请赐教!

1

为何要周期折减

这个问题其实并不困难,我喝了一口豆浆,问道: 你知道为什么要考虑周期折减系数吗?

图 单自由度自振周期公式

冯工点了点头,随即也吃了一个小笼包,说道: 考虑填充墙的刚度对结构的影响。 框架结构设计时,仅把填充墙按照线荷载输入了模型中。 若不考虑填充墙刚度,那么结构自阵周期就会变大,相应的地震力将会降低,结构不安全 ,说完冯工用自信的眼神看向我。

图 地震影响系数曲线(结构周期影响此系数,进而影响地震力的大小。特别注明:特征周期Tg仅与场地类别及地震分组有关,与结构体系无关)

2

何时填充墙刚度才能起作用

嗯,你理解的很对。不过, 你知道为什么填充墙的刚度会起作用吗?换句话说,如果把建筑物的填充墙全部都换成等重量的大胖子站在那里,你觉得与填充墙的刚度一样吗? 说完看向冯工,只见她眉头一皱,也放下了筷子。


雷工,为何你又直击灵魂,我没想过,也不会出现这种情况啊,冯工说道。

是的,不会出现我说的这种情况。但是你要理解, 填充墙的刚度之所以发挥,是因为它与框架柱及框架梁是有拉结的(从柱及梁伸出拉结筋)。

只有墙与框架拉结,让框架产生单位水平位移的力,墙才会发生作用,整个体系的水平刚度才会提高。这就是所谓的填充墙与框架刚性连接,也就是不脱开的做法。这种做法施工简单,但是填充墙的刚度会影响整个框架结构。

图  每隔500mm左右,从框架柱内伸出2根直径6mm拉筋(施工柱时须预留此筋)

注: 高规6.1.5及抗规13.3.4均规定了填 充墙与框架拉结的措施。

图  从梁内伸出的拉筋(施工梁时须预留此筋)

图  填充墙与框架刚性连接时,最后一皮斜砌,以便与框架梁顶紧。


当然, 也可以将填充墙与框架采取脱开的做法(砌规6.3.4):填充墙两端与框架柱至少留出20mm空隙,墙顶与框架梁之间至少留出20mm空隙(填充空隙有特定做法)。

若是采取了完全脱开做法,填充墙的刚度就不会起作用(周期折减系数取1.0)。不过这种做法费用高,施工麻烦,尽管理念先进,但实际工程应用不多,我沉稳的说道,说完顺便剥了一个鸡蛋。

原来是这样啊,我还真没想过呢,冯工带着佩服的语气说道。没有任何停顿,冯工又直接开问: 那怎么确定结构的周期折减系数呢?

图 砌规中填充墙与框架柔性连接示意(图中尺寸单位为mm)


3

怎样确定周期折减系数

吃完鸡蛋,元气满满,我说道: 确定框架结构周期折减系数看三点足矣:填充墙的刚度、填充墙的多少、填充墙与框架的连接方式。

那些审图大爷们死扣规范,高规4.3.17规定框架结构周期折减系数取值0.6-0.7是有前提的,建筑隔墙是砌体墙,才取这个范围。 若是采用柔性连接(脱开做法)的填充墙或刚度很小的轻质砌体填充墙,可适当提高周期折减系数(取0.7-0.8).



你西安这个游客服务中心的建筑填充墙与框架是刚性连接,不过材料是混凝土空心砌块,砌块容重在结构总说明里限定了不大于1200kg/m3,刚度较小。另外,填充墙也不是很多,所以可酌情放大。

我之前做过一个小走廊,也是框架结构。这个走廊没有任何隔墙,周期折减系数我直接取1.0。现在我正在做的广州装配式框剪大楼,填充墙是轻钢龙骨轻质墙体,墙刚度很小,结构的周期折减系数我取的是0.85,也比规范取值大些。 不过,只要有理有据,我们可以取的大些,安全又经济。因此, 我认为你这个服务中心,周期折减系数也可取0.8,你可以与审图大爷沟通下的。

4

有时周期折减系数变小,地震力也不变

嗯,听您一说,我就安心了, 要是周期折减系数变小了,地震力变大了,我还要改图呢! 冯工带着侥幸的语气说道。

其实,有些情况下,即便周期折减系数变小了,对我们也没有影响。你想想看, 若是结构的周期在平直段,折减后的周期小点,若还在平直段,那么对地震力是没有什么影响的 ,我补充道。

图 若结构周期及折减后的周期均位于图示平直段,周期折减对结构地震力无影响。

嗯,您说的对,冯工点点头,深以为然的说道。

5

填充墙对结构的影响

鸡蛋已经吃完,喝了一口粥后,我接着说道: 其实填充墙对结构的影响,周期折减系数仅是一个方面。 我们做项目时也经常忽略: 填充墙的设置引起上下层侧向刚度突变(有的层填充墙多,有的层填充墙少)、填充墙设置引起短柱(窗户紧挨着柱子)、填充墙设置引起的结构扭转(填充墙平面布置不对称)。

上述问题在实际地震来的时候,对结构的破坏,并不亚于周期折减系数。我想,你做的框架项目,从来没考虑过吧?说完,我用犀利的眼神看向冯工。

图  楼梯间高窗形成的极短柱在地震下的破坏

是啊,从来没考虑过。建筑隔墙都是建筑专业定,与他们的建筑功能有关,我从未在意过隔墙的布置和隔墙上的门窗。也没想过,填充墙对结构有这么大的影响,实际做项目时我该怎么办呢?说完,冯工用希望的眼神看向我。

6

实际工程中如何考虑填充墙对结构的影响

吃完早餐,精神十足,我说道:实际项目中须注意以下三点:

1 根据填充墙刚度、填充墙数量、填充墙与结构的连接方式确定周期折减系数

2 尽量采用轻质隔墙

3 若不采用轻质隔墙,须适当考虑填充墙布置的问题。 若出现严重威胁结构安全的情况,需要与建筑专业沟通协调。 尤其注意填充墙中的门窗与框架柱须有一定距离,不可紧贴着框架柱。否则要加强柱子(全高加密箍筋等措施)。

嗯,雷工,受益匪浅啊。这小小的周期折减系数竟然有这么多的知识点。说完冯工喝了一大口粥,好像把这些知识点都吃进了自己的胃里,慢慢的消化吸收了。


全部回复(20)

只看楼主 我来说两句
  • hncsgsg
    hncsgsg LV5 沙发

    简单的事说这么多话,抗震关键是提高延性,计算只针对小震不开裂,地震计算那么多假设根本就算不清楚没有什么必然性,长墙刚度大短墙刚度小开窗比例大小施工质量好坏谁算得清,周期减小就是为了增加地震计算的荷载,提高点安全度,都是拍脑袋的事情,明天规范一改想加个系数配筋又上去了。风荷载有的人为了省点还特意折减周期减小风振系数,也不能说他错了。你为了省点钢筋讨好甲方给审图的添麻烦,审图的也给你添麻烦,没有统一标准就是互相伤害。提高安全度避免出问题保护自己让业主住得安心才是结构师最应关心的问题也应该是结构师的职业道德。

    2021-06-09 11:43:09

    回复 举报
    赞同1
  • lshaojie
    lshaojie LV5 板凳

    看来楼主,也是一位大师级的人物,大师就是能把复杂的理论讲得通俗易懂。

    2021-11-22 08:57:22

    回复 举报
    赞同0
  • djw1234
    djw1234 LV3 地板

    非常好的问题,谢谢

    2021-11-01 11:09:01

    回复 举报
    赞同0
  • cof1621241130642
    cof1621241130642 LV2 4楼

    为什么填充墙中的门窗与框架柱须有一定距离,不可紧贴着框架柱。否则要加强柱子(全高加密箍筋等措施)。

    2021-10-29 17:50:29

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    赞同0
  • domicssl
    domicssl LV2 5楼

    下载券在哪里领取

    2021-10-28 22:04:28

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    赞同0
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