11.2 计算要点
11.2.1 井塔在原规范中是按设防地震确定地震影响系数并进行水平地震作用和作用效应计算,计算结果再乘以0.35的折减系数。这使得井塔的抗震计算与其他大多数建(构)筑物的抗震计算都不一致。本次修订改为按多遇地震确定地震影响系数并进行水平地震作用和作用效应计算。井塔的结构类似于高层建筑,可以按多遇地震进行地震作用计算。
11.2.2 建于7度Ⅰ、Ⅱ类场地上的钢筋混凝土筒体井塔,当塔高不超过50m时,根据设计经验,在满足正常风荷载作用要求后,一般都能满足抗震强度计算要求,故可不进行抗震验算。
钢井塔抗震性能较好,7度Ⅰ、Ⅱ类场地上基本无震害,因此可不进行抗震验算。
11.2.5 井塔楼面作为刚性楼板是很困难的,所以井塔在抗震计算时很难采用平面结构空间协同计算模型。在大多数条件下,钢筋混凝土筒体井塔可采用空间杆-薄壁杆系或空间杆-墙板元计算模型。楼面应根据开洞情况,将其看作整体刚性楼面、之间弹性连接的部分刚性楼面或弹性楼面等。
钢筋混凝土和钢框架型井塔及钢框架-支撑型井塔主要受力构件是梁、柱和支撑,所以应采用空间杆系模型。
11.2.6 采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,限定为9度区且高度大于60m的井塔。
11.2.8 本条为强制性条文。井塔的各种荷载与井架类似,在计算地震作用时重力荷载代表值的取值可不计入提升容器及物料、拉紧重锤及有关钢丝绳的荷载。
11.2.10 原规范中井塔的竖向地震作用是按设防地震确定地震影响系数进行计算的,本规范已改为按多遇地震进行抗震计算,所以竖向地震作用效应乘以2.5的增大系数。高耸建筑物的竖向振动自振周期较小,接近高频振动。高频振动时结构弹塑性地震反应所受到的地震作用量值几乎等于对应的弹性结构所受到的地震作用量值。也就是说,按设防地震确定地震影响系数进行地震作用计算,对竖向地震作用计算还是比较合适的。
11.2.12 钢筋混凝土筒-框架结构井塔在水平地震作用下,剪力主要由筒壁承担。框架柱计算出的剪力一般都较小,为保证作为第二道防线的框架具有一定的抗侧力能力,需要对框架承担的剪力予以适当的调整。调整幅度参考现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011和现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3,并根据井塔的具体特点确定。
11.2.13 钢框架-支撑结构井塔在水平地震作用下,地震剪力主要由支撑承担。计算出的无支撑框架柱承受的剪力一般较小,出于与第11.2.12条同样的理由,需要对框架承担的剪力予以适当的调整。调整幅度参考现行画家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011和现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99,并根据井塔的具体特点给出。如果梁与柱铰接连接时,梁端内力可不予调整。
11.2.14、11.2.15 钢筋混凝土井塔框架梁、柱的受力情况与井架类似,所以组合内力的调整也与井架一致。但井架没有考虑角柱的内力调整,井塔的平面尺寸大于井架,框架往往会是多跨,因此井塔增加了对角柱的内力调整要求。
11.2.17 本条调整的目的是体现“强剪弱弯”的原则,保证底层筒壁不至于受剪破坏。
11.2.21 本条是体现钢框架井塔在抗震设计中的“强柱弱梁”思想。此处增大系数较钢筋混凝土结构小,是因为钢结构的抗震性能优于钢筋混凝土结构。
11.2.22 在抗震设计中,钢框架结构的节点域既不能太强,也不能太弱。太强了会使节点域不能发挥其耗能作用,太弱了将使框架的侧向位移太大。本条第1款是保证节点域的稳定;第2款是保证节点域的强度,公式(11.2.22-2)中,系数4/3是考虑了左侧未计入剪力引起的剪应力以及节点域在周边构件的影响下其承载力会提高,第3款是防止节点域的承载能力过大。所以满足本条各款规定,就可以保证大震时节点域首先屈服,其次才是梁出现塑性铰。
11.2.23 支撑斜杆在地震时会反复受拉、压,如遇大震,受压屈曲变形较大,转为受拉时变形不能完全拉直,再次受压时承载力就会降低,即出现退化现象。所以本条要求在计算支撑斜杆的受压承载力时乘以一个强度降低系数。斜杆的长细比越大,这种退化越严重,因此该强度降低系数与斜杆长细比有关。
11.2.24 天然地基基础的井塔在抗震计算时是将基础上表面取作下端嵌固点。当井塔采用井颈基础时,井塔与井筒形成一个整体,井筒的截面又比较小,软弱场地对井筒的嵌固作用较差,如果仍将基础上表面作为井塔的嵌固点显然是不合适的。所以本条规定抗震计算时宜考虑井塔、井筒及土的相互作用。考虑这种计算方法目前在设计中应用并不普遍,所以本条规定也允许仅对井塔进行抗震计算,但在Ⅳ类场地土时,应乘以增大系数1.4。