顶部轻钢加层结构抗震鉴定

本文为根据史铁花老总《抗震鉴定和加固改造基本规定释疑》讲座整理的学习笔记，知识水平有限，整理文案如有错漏，还请专家们批评指出。

    为了增设新功能，考虑在原有建筑基础之上进行加层施工，扩大建筑面积，还能够避免出现拆迁等问题。近年来，因具有总体重量轻、对原结构影响小、施工周期短、综合造价低等优点，既有建筑加层越来越多的采用轻钢加层技术。比如砌体结构顶部增加轻钢结构、或者钢筋混凝土结构顶部增加轻钢结构，对于这类房屋如何进行抗震鉴定呢?

    下部为混凝土结构或砌体结构，上部为轻型钢结构的这种组合结构，我们以往各个版本的建筑抗震设计规范中均没有规定如何设计计算以及相关要求，这样的结构有以下特点。

    1、在交界处产生上下刚度突变，竖向刚度、静力荷载以及结构的动力特性都有较大变化，严重影响整体结构的抗震性能；

    2、上下结构材料不同，其结构阻尼比就不同；

    3、上下结构存在着相互作用。

    因而最初设计时就属于超规设计，这类房屋建造时，其设计方法就应经过专门研究，有可依的准确的计算理论(如阻尼矩阵如何形成、上 下不同材料如何相互作用等)并应按照国务院《建筑工程勘察设计管理条例》第29条的要求执行，即应该由省级以上有关部门]组织的建设工程程技术专家委员会对设计进行过审定。

    《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010》3.5.9 结构顶层取消部分墙、柱形成空旷房间时，宜进行弹性或弹塑性时程分析补充计算并采取有效的构造措施。    顶层取消部分墙、柱而形成空旷房间时，其楼层侧向刚度和承载力可能比其下部楼层相差较多，是不利于抗震的结构，应进行更详细的计算分析，并采取有效的构造措施。如采用弹性或弹塑性时程分析方法进行补充计算、柱子箍筋全长加密配置、大跨度屋面构件要考虑竖向地震产生的不利影响等。

    上部刚度突变小，其地震作用可参考《非结构构件抗震设计规范 JGJ 339-2015》

1）采用等效侧力法时，水平地震作用标准值可按下式计算：

    式中：F——沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值；
          G——非结构构件的重力，包括运行时有关的人员、容器和管道中的介质及储物柜中物品的重力；
          α _max ——水平地震影响系数最大值，按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011关于多遇地震的规定采用；
          γ——非结构构件功能系数，一、二级分别取1.4、1.0；
          ζ ₁ ——状态系数；对预制建筑构件、悬臂类构件、支承点低于质心的建筑附属设备和柔性体系宜取2.0，其余情况可取1.0；
          ζ ₂ ——位置系数，建筑的顶点宜取2.0，底部宜取1.0，沿高度线性分布；对要求采用时程分析法补充计算的结构，应按其计算结果调整；
          η——非结构构件类别系数，按本规范第4、5章的有关规定取值。

2） 采用楼面反应谱法时，水平地震作用标准值可按下式计算：

    式中：β _S ——非结构构件的楼面反应谱值。

3) 《建筑抗震设计规范》 GB50011规定应采用时程分析法补充计算的结构，

其非结构构件的计算，宜采用弹性时程分析法。

    采用等效侧力法计算可以看出，对于顶部刚度突变小的构件，有鞭梢效应，其地震作用放大约3倍：

    对于阻尼不统一，可采用复阻尼理论，如Pmsap等有此计算方法