构筑物抗震设计规范 [附条文说明] GB50191-2012 建标库

6.2  计算要点

6.2.1  6度时的不规则、建造于Ⅳ类场地上较高的框排架结构,以及7度~9度时的框排架结构,应按本规范第5章有关多遇地震的规定进行水平、竖向地震作用和地震作用效应计算。

6.2.2  框排架结构应按空间结构模型计算地震作用,且应符合下列规定:

    1  复杂框排架结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时,应采用不少于两个不同的力学模型,并应对其计算结果进行分析比较。

    2  框排架结构不规则时,应符合本规范第3.4.6条、第3.4.7条的规定。

    3  抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合本规范第5.2.5条的规定。

    4  设有天窗且不计入框排架结构计算模型时,地震作用计算时可将天窗的质量集中在天窗架下部屋架或屋面梁处。

    5  设有筒仓的框排架结构,筒仓设有横向和纵向竖壁时,贮料荷载应分配给纵向和横向竖壁上;当仅设有纵向竖壁(横向为梁)时,贮料荷载应仅分配给纵向竖壁上。

    6  采用振型分解反应谱法计算时,其振型数不宜少于12个。

    7  计算的结构自振周期应乘以0.8~0.9的周期调整系数。

6.2.3  质量和刚度分布明显不对称的框排架结构地震作用计算时,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。双向水平地震作用标准效应可按本规范式(5.2.3-1)和式(5.2.3-2)的较大值确定。其中单向水平地震作用下的扭转耦联效应可按下列公式确定:

式中:SEk——地震作用标准值的扭转效应;

      Sj、Sk——分别为j、k振型地震作用标准值的效应,可取前9个~15个振型;

      ζj、ζk——分别为j、k振型的阻尼比;

      ρjk——j振型与k振型的耦联系数;

      λT——k振型与j振型的自振周期比。

6.2.4  当符合本规范附录C规定的条件时,框排架结构可按多质点平面结构计算;其地震作用效应可按本规范第C.0.2条的规定进行地震作用空间效应调整。

6.2.5  设有筒仓的框排架结构计算地震作用时,贮料重力荷载代表值应按下式确定:

Gzeq=ψGz     (6.2.5)

式中:Gzeq——贮料重力荷载代表值;

      ψ——充盈系数,对单仓和双联仓,可取0.9;对多联仓,可取0.8;

      Gz——按筒仓实际容积计算的贮料荷载标准值。

6.2.6  一、二、三、四级框架的底层,柱下端(设有筒仓的框架尚应包括支承筒仓竖壁的框架柱的上端)截面组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3和1.2。底层柱的纵向钢筋应按上、下端的不利情况配置。

6.2.7  一、二、三、四级框架的梁柱节点处,柱端组合的弯矩设计值应符合下列规定:

    1  除框架顶层和柱轴压比小于0.15外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求:

∑Mc=ηc∑Mb     (6.2.7-1)

    2  一级的框架结构和9度一级框架可不符合本规范式(6.2.7-1)的要求,但应符合下式要求:

∑Mc=1.2∑Mbua         (6.2.7-2)

式中:∑Mc——节点上、下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和,上、下柱端的弯矩设计值可按弹性分析分配;

      ∑Mb——节点左、右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和,一级框架节点左、右梁端均为负弯矩时,绝对值较小的弯矩应取零;

      ∑Mbua——节点左、右梁端截面反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和,应根据实配钢筋面积(计入梁受压筋和相关楼板钢筋)和材料强度标准值确定;

      ηc——框架柱端弯矩增大系数;对框架结构,一级可取1.7,二级可取1.5,三级可取1.3,四级可取1.2;对框架-抗震墙结构中的框架,一级可取1.4,二级可取1.2,三、四级可取1.1。

    3  当反弯点不在柱的层高范围内时,柱端截面组合的弯矩设计值可乘以柱端弯矩增大系数ηc

6.2.8  一、二、三级的框架梁和抗震墙的连梁,其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整:

式中:V——梁端截面组合的剪力设计值;

      ηvb——梁端剪力增大系数,一级可取1.3,二级可取1.2,三级可取1.1;

      ln——梁的净跨;

      VGb——梁在重力荷载代表值作用下,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值;

      ——分别为梁左、右端反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值,一级框架两端弯矩均为负弯矩时,绝对值较小的弯矩应取零。

6.2.9  一级的框架结构和9度的一级框架梁、连梁端截面组合的剪力设计值可不按本规范式(6.2.8)调整,但应符合下式要求:

式中:——分别为梁左、右端反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值,应根据实配钢筋面积(计入受压筋和相关楼板钢筋)和材料强度标准值确定。

6.2.10  一、二、三、四级框架柱组合的剪力设计值应按下式调整:

式中:V——柱端截面组合的剪力设计值;

      ηvc——柱剪力增大系数;对框架结构,一级可取1.5,二级可取1.3,三级可取1.2,四级可取1.1;对框架-抗震墙结构中的框架,一级可取1.4,二级可取1.2,三、四级可取1.1;

      ——分别为柱的上、下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值,应符合本规范第6.2.6条、第6.2.7条的规定;

      Hn——柱的净高。

6.2.11  一级的框架结构和9度的一级框架柱组合的剪力设计值可不按本规范式(6.2.10)调整,但应符合下式要求:

式中:——分别为偏心受压柱的上、下端顺时针或反时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值,应根据实配钢筋面积、材料强度标准值和轴压力等确定。

6.2.12  一、二、三、四级框架的角柱、支承筒仓竖壁的框架柱,经本规范第6.2.6条、第6.2.7条、第6.2.10条、第6.2.11条调整后的组合弯矩设计值、剪力设计值尚应乘以不小于1.1的增大系数。

6.2.13  一、二、三级的抗震墙底部加强部位,其截面组合的剪力设计值应按下式调整:

V=ηvwVw     (6.2.13)

式中:V——抗震墙底部加强部位截面组合的剪力设计值;

      ηvw——抗震墙剪力增大系数,一级可取1.6,二级可取1.4,三级可取1.2;

      Vw——抗震墙底部加强部位截面组合的剪力计算值。

6.2.14  9度的一级抗震墙底部加强部位截面组合的剪力设计值可不按本规范式(6.2.13)调整,但应符合下式要求:

式中:Mwua——抗震墙底部截面按实配纵向钢筋面积、材料强度标准值和轴力等计算的抗震受弯承载力所对应的弯矩值,有翼墙时应计入墙两侧各一倍翼墙厚度范围内的纵向钢筋;

      Mw——抗震墙底部截面组合的弯矩设计值。

6.2.15  抗震墙各墙肢截面组合的内力设计值应按下列规定采用:

    1  一级抗震墙的底部加强部位以上部位,墙肢的组合弯矩设计值应乘以增大系数,其值可采用1.2,剪力应相应调整。

    2  双肢抗震墙中,墙肢不宜出现小偏心受拉;当任一墙肢为偏心受拉时,另一墙肢的剪力设计值、弯矩设计值均应乘以增大系数1.25。

6.2.16  钢筋混凝土结构的梁、柱、抗震墙和连梁,其截面组合的剪力设计值应符合下列规定:

    1  跨高比大于2.5的梁和连梁及剪跨比大于2的柱和抗震墙应符合下式要求:

    2  跨高比不大于2.5的连梁、剪跨比不大于2的柱和抗震墙、支承筒仓竖壁的框架柱,以及落地抗震墙的底部加强部位应符合下式要求:

    3  剪跨比应按下式计算:

λ=Mc/(Vch0)         (6.2.16-3)

式中:λ——剪跨比,应按柱端或墙端截面组合的弯矩计算值Mc、对应的截面组合剪力计算值Vc及截面有效高度h0确定,并取上、下端计算结果的较大值;反弯点位于柱高中部的框架柱可按柱净高与2倍柱截面高度之比计算;

      V——按本规范第6.2.8条~第6.2.14条的规定调整后的梁端、柱端或墙端截面组合的剪力设计值;

      ƒc——混凝土轴心抗压强度设计值;

      b——梁、柱截面宽度或抗震墙墙肢截面宽度;

      h0——截面有效高度,抗震墙可取墙肢截面长度。

6.2.17  框排架结构抗震计算时,尚应符合下列规定:

    1  侧移刚度沿竖向分布基本均匀的框架-抗震墙结构,任一层框架部分承担的剪力值不应小于框排架结构底部总地震剪力的20%和框架部分各楼层地震剪力最大值1.5倍中的较小值。

    2  抗震墙地震内力计算时,连梁的刚度可折减,折减系数不宜小于0.5。

    3  设置少量抗震墙的框架结构,其框架部分的地震剪力值宜采用框架结构模型和框架-抗震墙结构模型中计算结果的较大值。

    4  框架-抗震墙结构计算内力和变形时,其抗震墙应计入端部翼墙的共同工作。

6.2.18  框架节点核芯区的抗震验算应符合下列规定:

    1  一、二、三级框架的节点核芯区应进行抗震验算;四级框架节点核芯区可不进行抗震验算,但应符合抗震构造措施的要求。

    2  核芯区截面抗震验算方法应符合本规范附录D的规定。

6.2.19  7度(0.15g)Ⅲ、Ⅳ类场地和8度、9度时,应计算横向水平地震作用对排架跨的屋架下弦产生的拉、压效应,在托架上的屋架可不计算该效应。

6.2.20  7度(0.15g)Ⅲ、Ⅳ类场地和8度、9度时,排架跨屋架或屋面梁与柱顶(或牛腿)的连接应进行抗震验算。

6.2.21  8度和9度时,钢结构仓斗与其钢筋混凝土竖壁之间的连接焊缝计算应计入竖向地震作用;竖向地震作用可分别采用仓斗及其贮料重力荷载代表值的10%和20%,设计基本地震加速度为0.30g时,可取重力荷载代表值的15%。

6.2.22  7度(0.15g)Ⅲ、Ⅳ类场地和8度、9度时,排架跨在设置屋架横向水平支撑的跨间宜计入由于纵向水平地震作用产生的两柱列位移差对屋架弦杆和支撑腹杆的不利影响。

6.2.23  支承低跨屋盖的柱牛腿(柱肩)的纵向受拉钢筋截面面积应按下式确定:

式中:As——纵向水平受拉钢筋的截面面积;

      NG——柱牛腿面上重力荷载代表值产生的压力设计值;

      a——重力荷载作用点至下柱近侧边缘的距离,当小于0.3h0时应采用0.3h0

      h0——牛腿最大竖向截面的有效高度;

      ƒy——钢筋抗拉强度设计值;

      NE——柱牛腿面上地震组合的水平拉力设计值;

      γRE——承载力抗震调整系数,可采用1.0。

6.2.24  框排架结构中突出屋面的天窗架及其两侧垂直支撑的抗震计算应符合下列规定:

    1  应将天窗架及其两侧垂直支撑作为框排架结构的组成部分,纳入结构的计算模型,进行框排架结构的横向(对天窗架)和纵向(对垂直支撑)地震作用计算。

    2  天窗架横向和纵向的简化抗震计算应符合下列规定:

        1)天窗架横向抗震计算,对有斜腹杆的钢筋混凝土天窗架和钢天窗架,可采用底部剪力法;9度或天窗架跨度大于9m时,天窗架的地震作用效应应乘以增大系数,增大系数可采用1.5。

        2)天窗架纵向抗震计算,可采用双质点体系即屋盖和天窗架分别设置质点的底部剪力法,其地震作用效应应乘以增大系数2.5。

        3)采用底部剪力法计算时,地震作用效应的增大部分可不往下传递。

6.2.25  排架跨山墙抗风柱的抗震计算可采用下列方法:

    1  将山墙抗风柱纳入框排架结构的计算模型,进行整体抗震分析。

    2  山墙抗风柱的抗震计算简化方法可按本规范附录E采用。

6.2.26  框排架结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算,其结构楼层内最大的弹性层间位移应符合下式要求:

Δuc≤[θc]h         (6.2.26)

式中:Δuc——多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移;计算时,可不扣除结构整体弯曲变形,应计入扭转变形,各作用分项系数均应采用1.0,结构构件的截面刚度可采用弹性刚度;

      c]——弹性层间位移角限值,宜按表6.2.26采用;

      h——计算结构楼层层高。

表6.2.26  弹性层间位移角限值

6.2.27  框排架结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算应符合下列规定:

    1  符合下列条件时,应进行弹塑性变形验算:

        1)8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度;

        2)7度Ⅰ~Ⅳ类场地和8度Ⅰ、Ⅱ类场地的楼层屈服强度系数小于0.5。

    2  薄弱层(部位)弹塑性变形计算可采用静力弹塑性分析方法和弹塑性时程分析方法。

    3  框排架结构层间弹塑性位移应符合本规范式(5.5.4)的要求,此时公式中的h为薄弱层的层高或排架上柱的高度,弹塑性层间位移角限值宜按表6.2.27采用;当框架结构柱轴压比小于0.4、支承筒仓竖壁的框架柱轴压比小于0.3时,均可提高10%;当柱全高的箍筋构造大于本规范第6.3.11条规定的最小配箍特征值30%时,可提高20%,但累计不应超过25%。

表6.2.27  弹塑性层间位移角限值

注:有筒仓的框架位移角限值指筒仓竖壁下柱的弹塑性位移,筒仓上柱仍可按无筒仓的框架位移角限值采用。