《建筑隔震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的若干關(guān)注點
2022-01-25 13:58:53
《建筑隔震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的若干關(guān)注點
郁銀泉 譚平 鄧烜 雷遠(yuǎn)德
《建筑隔震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51408-2021(以下簡稱《隔標(biāo)》)與《建設(shè)工程抗震管理條例》在2021年9月1日同一天實施,其中“中震基本彈性”的設(shè)計要求與條例中“保證發(fā)生本區(qū)域設(shè)防地震時能夠滿足正常使用要求”的規(guī)定不謀而合?!陡魳?biāo)》于10月25日在北京召開了宣貫會,并在會后向社會廣泛征求實施過程中的意見。目前已收到超過30家設(shè)計院、200條意見反饋。主編單位廣州大學(xué)與中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院針對反饋問題進行了專題研討,并對其中關(guān)注度較高、對工程設(shè)計影響較大的幾個問題進行說明,希望對工程人員的設(shè)計上有一定的幫助和指導(dǎo)。
關(guān)注點1:隔震結(jié)構(gòu)應(yīng)依據(jù)哪些規(guī)范進行設(shè)計?
回復(fù):對于隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計,應(yīng)優(yōu)先考慮《隔標(biāo)》中的相關(guān)設(shè)計方法。對于《隔標(biāo)》中未涉及的部分,可參考其他規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求。
解釋:根據(jù)《條例》關(guān)于保持建筑保持正常使用功能的要求,需要保證建筑在中震下的性能。對比《抗規(guī)》和《隔標(biāo)》,隔標(biāo)設(shè)計方法可以通過一次設(shè)計滿足相關(guān)要求;而采用《抗規(guī)》方法不能直接保證結(jié)構(gòu)在中震水準(zhǔn)的性能。
關(guān)注點2:隔震支座重力荷載代表值下的豎向壓應(yīng)力設(shè)計值是否需要考慮荷載分項系數(shù)?
回復(fù):隔震支座在重力荷載代表值作用下的豎向壓應(yīng)力設(shè)計值不需考慮分項系數(shù)。
解釋:隔震支座重力荷載代表值下的豎向壓應(yīng)力設(shè)計考慮的是保證支座在長期荷載作用的蠕變變形以及穩(wěn)定性能,屬于正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中3.2.10條規(guī)定,荷載組合為準(zhǔn)永久組合,采用重力荷載代表值不需要考慮荷載分項系數(shù)。
關(guān)注點3:隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計是否需要考慮扭轉(zhuǎn)周期比?
回復(fù):隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計不考慮扭轉(zhuǎn)周期比。
解釋:控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期比目的在于對結(jié)構(gòu)整體布置合理性的把控,而對于隔震結(jié)構(gòu)來說,由于隔震層相對于上部結(jié)構(gòu)的剛度要小很多,結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期比取決于支座的布置。一般地,通過控制隔震層的偏心率和將大剛度支座分布在結(jié)構(gòu)四周,能夠保證結(jié)構(gòu)的第一階振型為平動,且前三階周期十分接近,扭轉(zhuǎn)周期比小于1.00但大于0.90。此外,《隔標(biāo)》第4.3.2條中給出了考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)影響的計算方法,能夠有效計算結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的影響。綜上所述,隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計可不考慮扭轉(zhuǎn)周期比。
關(guān)注點4:隔震結(jié)構(gòu)是否考慮扭轉(zhuǎn)位移比?
回復(fù):隔震結(jié)構(gòu)不考慮扭轉(zhuǎn)位移比的限值要求。
解釋:隔震結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)變形可分為隔震層和上部結(jié)構(gòu)。對于隔震層,不采用扭轉(zhuǎn)位移比來控制隔震層的扭轉(zhuǎn)變形,而是通過設(shè)防地震下隔震層偏心率以及隔震支座在罕遇地震下考慮扭轉(zhuǎn)影響的水平位移進行控制;對于隔震結(jié)構(gòu)來說,隔震層是結(jié)構(gòu)體系中剛度最低的部位,地震中結(jié)構(gòu)不規(guī)則帶來的扭轉(zhuǎn)變形將主要反映在隔震層,在進行了包括大震彈塑性在內(nèi)的詳細(xì)地震作用分析,且隔震層已經(jīng)充分考慮了結(jié)構(gòu)帶來的附加扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的情況下,上部結(jié)構(gòu)本身可不考慮其不規(guī)則性帶來扭轉(zhuǎn)影響。因此,隔震結(jié)構(gòu)不考慮扭轉(zhuǎn)位移比的限值要求。
關(guān)注點5:框架結(jié)構(gòu)首層柱是否算關(guān)鍵構(gòu)件?
回復(fù): 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為基底隔震和層間隔震進行討論。對于基底隔震,首層柱是指隔震層以上第一層的框架柱,不算關(guān)鍵構(gòu)件;對于層間隔震結(jié)構(gòu),隔震層以下、室外地坪標(biāo)高以上的豎向構(gòu)件為關(guān)鍵構(gòu)件。
解釋:對于基底隔震,由于隔震層樓板的參與,一般認(rèn)為隔震層梁板具有較強的類似“嵌固端”作用,為保證上部結(jié)構(gòu)的變形破壞模式與一般框架結(jié)構(gòu)保持一致,首層柱不按關(guān)鍵構(gòu)件考慮;對于層間隔震,首層柱屬于隔震層以下、地面以上構(gòu)件,對防止結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌和保護生命安全均具有重要作用,應(yīng)按關(guān)鍵構(gòu)件考慮。
隔標(biāo)中的關(guān)鍵構(gòu)件是指隔震層中的支墩、支柱及其相連構(gòu)件(注意是隔震層中的構(gòu)件),底部加強部位的重要豎向構(gòu)件、水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件及與其相連豎向支承構(gòu)件等。
關(guān)注點6:隔震結(jié)構(gòu)是否考慮周期折減?
回復(fù):隔震結(jié)構(gòu)可不考慮周期折減。
解釋:周期折減目的在于考慮非承重墻體的剛度影響。隔震結(jié)構(gòu)周期計算的剛度貢獻可分為隔震層和上部結(jié)構(gòu),其中隔震層不存在非承重墻貢獻無需折減,上部結(jié)構(gòu)考慮非承重墻體貢獻可進行折減。因此,折減后的隔震結(jié)構(gòu)周期計算方法應(yīng)為:隔震層(不折減)+上部結(jié)構(gòu)(折減)。隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮的是設(shè)防地震水準(zhǔn),通過大量算例分析發(fā)現(xiàn)周期折減對上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)影響很小(基底剪力影響忽略不計,上部結(jié)構(gòu)樓層剪力影響一般小于2%),為簡單起見可以不考慮周期折減。
關(guān)注點7:隔震結(jié)構(gòu)在罕遇地震下計算方法應(yīng)如何選取?
回復(fù):隔震支座在罕遇地震、極罕遇地震下的拉壓應(yīng)力應(yīng)采用彈塑性時程分析方法計算結(jié)果。
解釋:隔震結(jié)構(gòu)在罕遇、極罕遇地震下,上部結(jié)構(gòu)可能會進入塑性狀態(tài),隔震支座可能會出現(xiàn)拉應(yīng)力或提離,導(dǎo)致振型分解反應(yīng)譜方法不再適用。 因此,在計算隔震支座在罕遇、極罕遇地震下的拉壓應(yīng)力時,應(yīng)采用彈塑性時程分析方法。
關(guān)注點8:隔震結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)如何考慮?
回復(fù):地基基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)按設(shè)防地震作用進行設(shè)計。其中,地基部分應(yīng)按照設(shè)防地震作用進行地基承載力驗算;基礎(chǔ)部分應(yīng)按普通豎向構(gòu)件和重要水平構(gòu)件(《隔標(biāo)》4.4.6條第2款)的要求進行設(shè)計,當(dāng)基礎(chǔ)構(gòu)件(如筏板、基礎(chǔ)梁等)與下支墩直接相連時,尚應(yīng)按照《隔標(biāo)》4.7.2條進行大震包絡(luò)設(shè)計。地基基礎(chǔ)部分設(shè)計示意圖如下:
關(guān)注點9:隔震建筑的建筑高度應(yīng)如何取值?
回復(fù):隔震建筑的建筑高度應(yīng)與一般抗震建筑高度保持一致,從室外地面算起。
解釋:房屋高度在隔震建筑設(shè)計中主要涉及兩個問題,一個是結(jié)構(gòu)體系的適用高度,一個是結(jié)構(gòu)抗震等級。對于隔震建筑來說,其對高寬比的控制、大震工況的驗算,能夠有效保證結(jié)構(gòu)體系的整體剛度、抗傾覆能力、整體穩(wěn)定、承載能力等的宏觀控制指標(biāo),隔震層位置可能會有一定的差異,但是對于不同結(jié)構(gòu)體系的適用高度是能夠保證的。而對于抗震等級來說,在《抗規(guī)》、《高規(guī)》中均有關(guān)于“接近高度分界”的表述,說明對于一些抗震有力的建筑,其抗震構(gòu)造等級是可以適當(dāng)調(diào)整的,隔震建筑在結(jié)構(gòu)規(guī)則性、地震作用、可能的損傷模式上,均較常規(guī)抗震結(jié)構(gòu)更加有利。因此,隔震建筑高度從室外地面算起是合理的。