现明显斜裂缝
,
因此
,
这一类以剪力墙为主的结构体系应以
控制剪力墙的开裂程度作为其位移角限值的取值依据 。
在钢筋混凝土结构的变形计算时
,
参照
1混凝土结构设
计规范
2的规定
,
取不出现裂缝的短期刚度
,
即混凝土的弹性
模量取
0
1
85 E
c
。
另外
,
在变形计算时
,
对于一般建筑结构
,
不
扣除由于结构平面不对称引起的扭转效应和重力
P
—Δ 效
应所产生的水平相对位移 。
关于“
89
规范
"
和
1钢筋混凝土高层建筑设计与施工规
程
2
J GJ 3 - 91
中
,
对建筑装修标准高的建筑结构采用较小的
侧移限值
,
这次修订中
,
经过讨论后
,
认为是没有必要的 。
因
为建筑装修越高级
,
其细部构造越精细
,
变形能力可能会越
好 。
例如
,
建筑物室内的木装修和许多化学建材装修
,
都具有
很好的适应变形的能力 。
再比如
,
玻璃幕墙与主体结构是通
过钢骨架来连接的
,
并且在所有接缝处都安置了密封橡胶
;
大理石墙面也是采用多点悬挂方式固定于主体结构的
,
这一
类装修比填充墙和剪力墙具有更好的变形能力 。
因而
,
地震
后也有把完好的大理石墙面卸下来
,
以查看剪力墙是否发生
裂缝的实例 。
Behr ( 1998)
所进行的足尺铝合金玻璃幕墙试
验
,
所测得的幕墙开裂位移角甚至达到了
1/ 50
。
而普通装修
的变形能力一般较差
,
比如瓷砖贴面是通过水泥浆与墙体结
合
,
在很小的位移角下就可能开裂 。
因此
,
没有必要对装修级
别较高的建筑规定较小的层间位移角限值 。
2
1
2
框架结构的层间弹性位移角限值
框架结构的任意一个楼层都会存在一定数量的填充墙
,
根据计算分析可知
,
填充墙一般会先于框架柱开裂 。
因此
,
为
了避免填充墙这一类非结构构件受到较大损坏
,
用于层间位
移验算的层间位移角限值的取值
,
应同时考虑容许的填充墙
开裂程度 、
框架柱的开裂以及其他非结构构件可能遭受的损
坏 。
除了填充墙外
,
国内外对其他非结构构件能够承受的变
形研究较少 。
有关文献通过统计分析认
,
为当侧移角达到
1/
1000
时
,
非结构构件可能遭受损坏 。
这个结论对我们确定弹
性层间位移角限值有一定的参考价值 。
以下为
1建筑抗震设
计规范
2
GB 50011 - 2001 (
简称“
新规范
" )
用于确定框架结构
维持正常使用水准的弹性层间位移角限值的主要背景数据 。
(1)
模拟底层框架的弹性有限元分析结果
( SAP84) :
纯
框架中
,
柱的平均开裂位移角约为
1/ 800 ( C30
混凝土
,
强度
等级降低时会有所减小
) ;
无开洞填充墙的开裂位移角约为
1/ 2000
。
(2)
填充墙的试验结果
:
无洞框架填充墙墙面初裂的平
均位移角为
1/ 2500 ,
开洞填充墙框架为
1/ 926
。
墙面裂缝连
通时侧移的主要分布区间为
(0
1
95
～
1
1
85)
×
10
- 3
,
平均值
为
1/ 714
。
(3)
填充墙框架试验结果
:
无洞填充墙框架中框架柱的
平均初裂位移角为
1/ 705 ,
开洞填充墙框架中
,
框架柱的平均
初裂位移角为
1/ 400
。
(4)
这次规范修订时
,
对高轴压比柱试验结果
:
开裂位
移角为
1/ 700
～
1/ 425 ,
平均值为
1/ 530
。
(5)
对近
200
幢按“
89
规范
"
设计的建筑的计算位移角
进行了统计
,
结果表明
,95 %
以上的框架结构的层间位移角
小于
1/ 800 (
参见图
1)
。
(6)
国际上主要抗震规范的弹性层间位移限值的分布
区间为
1600
～
1/ 200
。
由于框架填充墙的轻度开裂一般不会影响到建筑的使
用功能
,
因而可以允许裂缝有一定的开展
,
但不允许有严重
开裂
,
最起码不应出现墙面裂缝连通 。
严重的开裂不仅修复
费用高
,
而且可能造成地震时门窗开启困难
,
影响人员安全
疏散 。
综合上述统计及分析结果
,
“新规范
"
中取
1/ 550
作为
保证钢筋混凝土框架结构正常使用的位移角限值 。
从上述研
究结果看
,
采用
1/ 550
作为框架结构的位移角限值
,
不仅可
以在一定程度上避免填充墙出现连通斜裂缝
,
又可以控制框
架柱的开裂
,
是比较合理的 。
图
1
实际工程的计算最大层间位移角分布
2
1
3
以剪力墙为主要抗侧构件的结构体系的位移角限值
以下是“
新规范
"
确定剪力墙结构维持正常使用水准的
弹性层间位移角限值的主要背景数据 。
(1)
模拟底层带边框抗震墙弹性的有限元分析结果
:
带
边框剪力墙的开裂位移角为
1/ 4000
～
1/ 2500
。
(2)
高层剪力墙结构解析分析的结果
:
受拉翼墙边缘开
裂时
,
底层的层间位移角为
1/ 5500 ;
裂缝开展到腹板中部
,
受
压翼墙边的混凝土压应力达到轴心抗压强度设计值时的层
间位移角为
1/ 3100
。
(3)
试验统计结果
:
国外
175
个试件的开裂位移角的主
要分布区间为
1/ 3333
～
1/ 1111 ;
国内
11
榀带边框架剪力墙
试件的开裂位移角分布在
1/ 2500
～
1/ 1123
。
(4)
实际工程的最大计算层间位移角的统计结果表明
(
见表
1) ,95 %
以上的框架
-
剪力墙结构和剪力墙结构的层
间位移角小于
1/ 1100
。
很明显
,
试验及计算结果均表明
,
框架
-
剪力墙和剪力
墙结构中的剪力墙在很小的位移角下即可能开裂 。
但考虑
到
:
①对结构刚度的过高需求
,
可能难以实现最经济的设
计
;
②过大的刚度需求
,
可能对结构的性能造成一些负面影
响
,
比如结构加速度反应随刚度增加而增大
,
从而可能影响
到建筑内部对加速度较为敏感的设备或物品的正常使用功
能
;
③结构的最大有害层间位移一般发生于建筑下部剪力
较大楼层
,
这些楼层的剪力墙承受的轴向力一般都比较大
,
其开裂位移角一般也较大
;
④ 不宜对“
89
规范
"
限值作太大
幅度的调整 。
2
1
建 筑 科 学
第
18
卷