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“单跨框架结构”那点事,应对“单跨框架结构”的恰当姿势

发布于:2023-11-24 14:00:24 来自:建筑结构/结构新鲜事 [复制转发]


   文中的连廊钢结构方案并非真实案例 , 仅为论述本文主题。如有雷同,实属巧合哈。

【后记】本文 2021-06-13 年成文之后情况在发展变化,随着“建筑工程抗震管理条例”的落实、《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》( RISN-TG046-2023 )的颁布实施,包括学校在内的二区、八类建筑需要采用隔震减震等技术,但对于连廊等有单跨使用需要结构,采用抗震性能化设计予以加强仍是其中一种合适的处理方式。


1     、引子    

单跨的框架结构冗余度较少,地震时缺少多道防线,一旦其中某个柱子在地震中破坏则会可能引发严重的倒塌,对房屋建筑的抗震极为不利 [1] [2]  

《建筑抗震设计规范》( GB50011 )从 2008 年局部修订开始增加了控制单跨框架结构适用范围的要求;甲、乙类建筑以及高度大于 24m 的丙类建筑, 不应 采用单跨框架结构;高度不大于 24m 的丙类建筑 不宜 采用单跨框架结构 [3] [4]  

但某些情况下,因建筑使用功能,又必须采用单跨框架结构(例如学校、医院里面的连廊),那该咋整?  

下面先举个栗子。      

2     、一个另类的学校连廊结构方案(注:并非真实案例)    
    1     )项目概况          
某小学教学楼地上     4     层,首层层高     4.2     米,标准层层高     4.2     米,房屋高度为     16.8     米,为框架结构体系,抗震设防类别为乙类,抗震等级均为二级。墙柱混凝土强度等级为     C30,     梁板混凝土强度等级为     C30     。钢筋采用     HRB400     。类似于下图。      
(注:图片来自网络)      
其中在上图红色箭头部位设置连廊,连接教学楼各翼。连廊横向跨度约     3     米,纵向柱距约     6.5     米。立面效果类似于下图。      
(注:图片来自网络)      
    2     )连廊结构     方案:      
这个框架结构的连廊横向均为单跨,妥妥的属于单跨框架结构     结构 平面布置如下图:      
           左图:教学楼结构平面示意                      右图:局部放大的连廊钢结构平面      
(注:图片来自网络)      

“Oh my   gosh         6.5m     的跨度用钢框架,不是吧?    
各位看官,如果你一脸蒙圈地有上述的反应,那就对了,     me   too          
But     ,你没看错,上面右边放大的连廊结构平面,清楚标注了是采用型钢梁、型钢柱的。      
设计单位是啥想法,琢磨一下它在《结构设计说明书》里面的这段话就行了:         本工程上部结构均为抗震设防乙类建筑,根据抗规第     6.1.5     条规定, 乙类建筑不应采用单框框架结构 。对于本工程教学楼部分,连廊部分难免框架结构,为避免单跨框架, 连廊部分局部采用钢结构,以规避抗规第     6.1.5     条要求。    
《建筑抗震设计规范》(     GB50011     )第     6.1.5     条是针对多高层混凝土结构的,条文内容如下截图:      
这下看明白了吧。设计单位是         遇到红灯绕路走         的思路,规范说不应采用混凝土单跨框架结构,那咱改用钢结构呗。      
    3     )对连廊钢结构     方案的点评:      
可惜啊,设计人估计是没有继续看下《建筑抗震设计规范》(     GB50011     )第     8     章关于多高层钢结构的相关条文,其中第     8.1.5     条截图如下:      
这下煞笔了,遇到红灯向右拐走,可是前面还是红灯走不动。花了血本(混凝土结构改钢结构,成本增加了),却完全没有达到规避规范限制的目的。      
如果继续按设计院的思路,那得改成砖砌体柱子或者干脆用木结构连廊,才没有单跨框架的规范限制了。可是,砌体结构抗震性能弱于混凝土结构、钢结构,这是不争的事实;木结构在耐久性、防火以及人行竖向振动舒适性等方面也难以满足使用要求。此路不通了。      
归纳一下:      
1     )不能企图通过采用钢结构来规避抗规第     6.1.5     条要求     ,因为抗规第     8.1.5     条也要求乙类建筑不应采用单跨钢结构框架;      
2     )鉴于连廊使用功能需要、只能采用单跨框架;      
3     )从成本效益考虑,应优先采用普通钢筋混凝土结构形式,采用抗震性能化设计方法,实现不低于基本抗震性能目标,补充大震不倒验算。      

3     、应对         单跨框架结构         的恰当姿势    
人类回应危机或挑战不外乎两种模式:或战或逃。应对         单跨框架结构         这个玩意也跳不出这样的路子:      
    1     )第一招:规避     [5]         [6]      
在不影响建筑使用的前提下,在适当的部位设置支撑、柱翼墙、少量剪力墙或者加设柱子,将单跨框架结构变成框架     +     支撑结构、框架     -     剪力墙结构或者是多跨框架结构,从而增加 结构冗余度,具有多道抗震防线,提高结构抗震安全性。      
例如,之前教学楼多采用单跨框架(课室)     +     单侧悬挑(走廊)的结构形式,这类教学楼在汶川地震中震害比较严重。以后的教学楼多数在原来的悬挑端也设置了柱子,成了双跨框架。或者课室填充墙的方向设柱翼墙,设计成框架     -     剪力墙结构。      
    2     )第二招:硬做(对连廊类结构)     [6]      
对连廊之类的建筑,第一招就玩不转了,         在单跨方向设置支撑、柱翼墙         都会影响使用功能,属于扯淡范畴;如果真的这样干,结构佬不被建筑佬或者吃瓜群众笑死,也肯定会被甲方爸爸一巴掌拍给死的。      
那只能硬做了,也就是硬着头皮按钢筋混凝土单跨框架结构方案进行设计,并需要注意加强。需要加强的是单跨框架的柱子(关键构件),与之相连的水平构件     (     如框架梁、连梁等     )     一般不提高。      
    需要注意加强         是抗规第     6.1.5     条条文说明的原话。至于怎么加强,得自己琢磨呗,总之得有个度,不能随便拍脑袋。总结起来一般有以下三种加强方法:      
1     )将单跨框架柱子的抗震等级提高一级(适合丙类建筑的单跨框架结构;部分地区审图机构认可这样的加强做法);      
2     )采用性能化设计方法,单跨框架柱子(关键构件)的抗震性能目标设为         中震弹性         ,并补充大震不倒验算,实现不低于基本抗震性能目标要求,需要做中震分析、包络设计,并进行大震弹塑性层间位移角验算(可能比较适合于中小学、医院等乙类建筑中单跨框架结构的连廊等);      
3     )单跨框架结构的柱子(关键构件)直接按         大震不屈服         进行设计(这个方法省却了         大震弹塑性层间位移角验算         的环节,设计相对省事;可能比较适用于地震烈度低、按         大震不屈服         设计柱子代价不大的情况)。      

【最后     P         S          
PYJ         PKPM     现在都有         性能化设计         的选项,设计中有需要的时候选取就行了。      
仅再摘录几句关于         抗震性能化设计         的文字:      
1     )性能化设计中的中震和大震承载力设计,采用基于振型分解反应谱法的等效弹性计算方法,不考虑小震时基于抗震等级的放大系数和调整措施;      
2     )抗震性能化设计主要着眼于结构的中、大震设计,采用带     *     号的地震效应值(《高层建筑混凝土设计规程》     JGJ3     ),不考虑小震时基于抗震等级的效应调整系数,也不考虑     02Q     调整要求,也没有地震最小剪力系数要求等(一切基于小震的设计规定,在中大震设计中均不做要求);      
3     )抗震性能化设计中的中震、大震承载力设计要求,主要着眼点是竖向抗侧力构件     (     如框架柱、剪力墙等  )     ,竖向构件的抗震承载力提高后,与之相连的水平构件     (     如框架梁、连梁等     )     一般不提高,以更有利于实现抗震性能目标。       

全部回复(2 )

只看楼主 我来说两句抢地板
  • tt-ljq
    tt-ljq 沙发

    1.上部连廊单独看是单跨,但跟主体连起来就可不定位为单跨。整体多跨个别单跨不建议定义为单跨结构,他的冗余度不是存粹的单跨结构可比的。这个可跟审图沟通。 2.如果一定要定义为单跨,那就分缝处理,那里是连廊,不属于教学楼,规避乙类,也跟审图沟通。

    2023-12-08 10:45:08

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    赞同1
  • tumux_84044
    tumux_84044 板凳
    对于单跨框架结构,应该注意以下几点:1. 首先需要参考建筑行业现行的规范,例如《建筑工程结构设计规范》(GB50009-2012),并了解其中有关单跨框架结构的规定。2. 在设计中,需要考虑单跨框架结构的受力分析,包括荷载计算、荷载组合和结构计算等。同时,要根据设计要求选用适当的材料和构件。3. 在施工中,需要按照设计图纸和现行规范要求进行构件制作和安装,保证单跨框架结构的稳定性和安全性。4. 检查和验收过程中,要注重对单跨框架结构的节点和连接部位进行检查和评估,以保证结构的完整性和可靠性。总之,对于单跨框架结构的设计和施工,需要充分了解现行规范和技术要求,并按照要求进行实施,以保证结构的稳定和安全。
    2023-11-29 10:41:29

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    赞同0
这个家伙什么也没有留下。。。

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