抗規(guī)和高規(guī)針對建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性都有明確說明,甚至部分條款列入強制性條文,例如:
抗規(guī)3.4.1 “建筑設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計的要求,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案”
抗規(guī)5.1.1-3 “質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu),應(yīng)計入雙向地震下的扭轉(zhuǎn)作用;其他情況,應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計入扭轉(zhuǎn)影響;”
高規(guī) 3.3.1 “質(zhì)量與剛度明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu),應(yīng)計算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響;其他情況,應(yīng)計算單向水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響;”
可見正確區(qū)分結(jié)構(gòu)方案的不規(guī)則程度十分重要。
首先需要注意的是,規(guī)范對不規(guī)則程度的描述采用以下詞匯(參抗規(guī)3.4.1條文說明P202):
“規(guī)則與不規(guī)則的區(qū)分,本規(guī)范在第3.4.2條規(guī)定了一些定量的界限,……,但是,有經(jīng)驗的有抗震知識素養(yǎng)的建筑設(shè)計人員,應(yīng)該對所設(shè)計的建筑的抗震性能有所估計,要區(qū)分不規(guī)則、特別不規(guī)則和嚴(yán)重不規(guī)則等不規(guī)則程度,避免采用抗震性能差的嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案”
不規(guī)則——超過表3.4.2-1、2中一項及以上的不規(guī)則指標(biāo)
特別不規(guī)則——多項均超過表3.4.2-1、2中一項及以上的不規(guī)則指標(biāo),或某一項超過規(guī)定指標(biāo)較多,具有較明顯的抗震薄弱部位,將會引起不良后果者;
嚴(yán)重不規(guī)則——體型復(fù)雜,多項不規(guī)則指標(biāo)超過第3.4.2條上限值,或者某一項大大超過規(guī)定值,具有嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié),將會導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果者。
結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則判別準(zhǔn)則中,凸凹不規(guī)則、樓板不連續(xù)等都較直觀,較易宏觀把握。扭轉(zhuǎn)不規(guī)則,是結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則中最重要控制指標(biāo),它主要有兩項結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)特性指標(biāo)——扭轉(zhuǎn)變形指標(biāo)和扭轉(zhuǎn)剛度指標(biāo),需做專門的分析和計算。(參徐培福 復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計P192)
1. 位移比 即采用剛性樓板假定下,端部位移(層間位移)與兩端位移(層間位移)平均值的比值,簡稱位移比;對有錯層、邊角區(qū)樓板抽空的結(jié)構(gòu)取水平位移計算,其他情況取水平層間位移計算。
表一 結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則判別準(zhǔn)則
不規(guī)則類型
不規(guī)則判別準(zhǔn)則
特別不規(guī)則判別準(zhǔn)則
抗規(guī)3.4.2及3.4.3
位移比>1.2
位移比>1.5
高規(guī)4.3.5
A級
位移比>1.2
位移比>1.5
周期比>0.9
B級
位移比>1.2
位移比>1.4
周期比>0.85
2.周期比 即第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期之比,簡稱周期比;此處扭轉(zhuǎn)振型指的是在該振型中扭轉(zhuǎn)成分超過50%的振型,否則為平動振型。當(dāng)周期比超過1時,扭轉(zhuǎn)振型上升為第一振型,地震作用中的尚未確定扭轉(zhuǎn)分量將受到激勵,扭轉(zhuǎn)震動可能成為地面地震運動的主要響應(yīng),結(jié)構(gòu)一旦損壞極易形成脆性扭轉(zhuǎn)破壞,更是不允許的。規(guī)范對周期比的要求詳見表一。
考慮到扭轉(zhuǎn)不規(guī)則發(fā)散特性,徐培福給出了扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)必須予以強制控制的兩個重要指標(biāo):
周期比<0.95以及 位移比≦1.8
縱上所述,可以做出以下結(jié)論:
1. 需要計入雙向地震的情況,抗規(guī)和高規(guī)均明示為質(zhì)量和剛度明顯不對稱的結(jié)構(gòu)。就位移比指標(biāo)而言,超過1.2就算扭轉(zhuǎn)不規(guī)則,應(yīng)該計及扭轉(zhuǎn)影響,且位移比不宜超過1.5,徐培福在該書中也是這么認(rèn)為的,這點和某些專家的看法有些差異。
2. 當(dāng)計入雙向地震影響考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時,不必同時考慮偶然偏心情況下的單向地震的組合。同時考慮的做法在概念上是不明確的,當(dāng)考慮偶然偏心下的單向地震計算出的位移比確認(rèn)屬于不規(guī)則結(jié)構(gòu)時,應(yīng)直接按照雙向地震來計算扭轉(zhuǎn)影響。
抗規(guī)3.4.1 “建筑設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計的要求,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案”
抗規(guī)5.1.1-3 “質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu),應(yīng)計入雙向地震下的扭轉(zhuǎn)作用;其他情況,應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計入扭轉(zhuǎn)影響;”
高規(guī) 3.3.1 “質(zhì)量與剛度明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu),應(yīng)計算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響;其他情況,應(yīng)計算單向水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響;”
可見正確區(qū)分結(jié)構(gòu)方案的不規(guī)則程度十分重要。
首先需要注意的是,規(guī)范對不規(guī)則程度的描述采用以下詞匯(參抗規(guī)3.4.1條文說明P202):
“規(guī)則與不規(guī)則的區(qū)分,本規(guī)范在第3.4.2條規(guī)定了一些定量的界限,……,但是,有經(jīng)驗的有抗震知識素養(yǎng)的建筑設(shè)計人員,應(yīng)該對所設(shè)計的建筑的抗震性能有所估計,要區(qū)分不規(guī)則、特別不規(guī)則和嚴(yán)重不規(guī)則等不規(guī)則程度,避免采用抗震性能差的嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案”
不規(guī)則——超過表3.4.2-1、2中一項及以上的不規(guī)則指標(biāo)
特別不規(guī)則——多項均超過表3.4.2-1、2中一項及以上的不規(guī)則指標(biāo),或某一項超過規(guī)定指標(biāo)較多,具有較明顯的抗震薄弱部位,將會引起不良后果者;
嚴(yán)重不規(guī)則——體型復(fù)雜,多項不規(guī)則指標(biāo)超過第3.4.2條上限值,或者某一項大大超過規(guī)定值,具有嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié),將會導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果者。
結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則判別準(zhǔn)則中,凸凹不規(guī)則、樓板不連續(xù)等都較直觀,較易宏觀把握。扭轉(zhuǎn)不規(guī)則,是結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則中最重要控制指標(biāo),它主要有兩項結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)特性指標(biāo)——扭轉(zhuǎn)變形指標(biāo)和扭轉(zhuǎn)剛度指標(biāo),需做專門的分析和計算。(參徐培福 復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計P192)
1. 位移比 即采用剛性樓板假定下,端部位移(層間位移)與兩端位移(層間位移)平均值的比值,簡稱位移比;對有錯層、邊角區(qū)樓板抽空的結(jié)構(gòu)取水平位移計算,其他情況取水平層間位移計算。
表一 結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則判別準(zhǔn)則
不規(guī)則類型
不規(guī)則判別準(zhǔn)則
特別不規(guī)則判別準(zhǔn)則
抗規(guī)3.4.2及3.4.3
位移比>1.2
位移比>1.5
高規(guī)4.3.5
A級
位移比>1.2
位移比>1.5
周期比>0.9
B級
位移比>1.2
位移比>1.4
周期比>0.85
2.周期比 即第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期之比,簡稱周期比;此處扭轉(zhuǎn)振型指的是在該振型中扭轉(zhuǎn)成分超過50%的振型,否則為平動振型。當(dāng)周期比超過1時,扭轉(zhuǎn)振型上升為第一振型,地震作用中的尚未確定扭轉(zhuǎn)分量將受到激勵,扭轉(zhuǎn)震動可能成為地面地震運動的主要響應(yīng),結(jié)構(gòu)一旦損壞極易形成脆性扭轉(zhuǎn)破壞,更是不允許的。規(guī)范對周期比的要求詳見表一。
考慮到扭轉(zhuǎn)不規(guī)則發(fā)散特性,徐培福給出了扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)必須予以強制控制的兩個重要指標(biāo):
周期比<0.95以及 位移比≦1.8
縱上所述,可以做出以下結(jié)論:
1. 需要計入雙向地震的情況,抗規(guī)和高規(guī)均明示為質(zhì)量和剛度明顯不對稱的結(jié)構(gòu)。就位移比指標(biāo)而言,超過1.2就算扭轉(zhuǎn)不規(guī)則,應(yīng)該計及扭轉(zhuǎn)影響,且位移比不宜超過1.5,徐培福在該書中也是這么認(rèn)為的,這點和某些專家的看法有些差異。
2. 當(dāng)計入雙向地震影響考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時,不必同時考慮偶然偏心情況下的單向地震的組合。同時考慮的做法在概念上是不明確的,當(dāng)考慮偶然偏心下的單向地震計算出的位移比確認(rèn)屬于不規(guī)則結(jié)構(gòu)時,應(yīng)直接按照雙向地震來計算扭轉(zhuǎn)影響。