本文對(duì)近幾年完成的31個(gè)超限工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)體系以及高度進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì),如圖1和圖2所示。其中框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系最多,有14個(gè),占總數(shù)的45%。房屋高度類(lèi)別較為均勻。圖3表示按《抗規(guī)》判別的不規(guī)則項(xiàng)類(lèi)型數(shù)量統(tǒng)計(jì),其中扭轉(zhuǎn)不規(guī)則占比較高。
因建筑功能導(dǎo)致豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)的常見(jiàn)情況:建筑底部功能為商業(yè)或大開(kāi)間,上部為住宅或辦公,需通過(guò)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)建筑功能,F(xiàn)對(duì)于超限高層結(jié)構(gòu),當(dāng)不落地剪力墻或框架柱數(shù)量很少時(shí),是否將其計(jì)入一項(xiàng)豎向不規(guī)則項(xiàng),《抗規(guī)》規(guī)定不明確,導(dǎo)致工程師在此類(lèi)規(guī)則性判斷方面無(wú)依據(jù)。
抗規(guī)》中豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)指豎向抗側(cè)力構(gòu)件(柱、抗震墻、抗震支撐)的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件(梁、衍架等)向下傳遞;美國(guó)規(guī)范UBC 97[3] 中豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)的定義為:豎向抗側(cè)力單元在平面內(nèi)錯(cuò)位距離超過(guò)單元長(zhǎng)度。結(jié)構(gòu)的豎向荷載的傳力途徑一般為:板—次梁—主梁—被轉(zhuǎn)換的柱(墻)—轉(zhuǎn)換梁—轉(zhuǎn)換柱。由于轉(zhuǎn)換梁的豎向剛度遠(yuǎn)小于豎向構(gòu)件的軸向剛度,導(dǎo)致轉(zhuǎn)換梁的豎向變形較大,使被轉(zhuǎn)換構(gòu)件和轉(zhuǎn)換柱產(chǎn)生較大內(nèi)力,形成內(nèi)力突變的薄弱位置。
當(dāng)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時(shí),上部剛性墻體的地震傾覆力矩對(duì)下部框支柱產(chǎn)生很大的軸向拉、壓力,使框支框架在軸向力作用下發(fā)生破壞。若轉(zhuǎn)換構(gòu)件的剛度較弱,將產(chǎn)生較大撓度,會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換構(gòu)件上部的剪力墻、柱發(fā)生破壞。
下面以算例分析說(shuō)明豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響。
某部分框支剪力墻結(jié)構(gòu),62層,高度197m,寬度為17.7m,長(zhǎng)度為32.8m,由于建筑要求,3層需要部分框支轉(zhuǎn)換,以X向計(jì)算結(jié)果為例,說(shuō)明不落地墻截面面積占比對(duì)結(jié)構(gòu)的整體側(cè)向剛度比和樓層抗剪承載力比的影響。部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖4所示。
從圖5側(cè)向剛度比結(jié)果可知,當(dāng)不落地墻的截面面積占比小于10%時(shí),結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的側(cè)向剛度比大于無(wú)轉(zhuǎn)換時(shí)側(cè)向剛度比;當(dāng)不落地墻的截面面積占比大于10%而小于20%時(shí),結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的側(cè)向剛度比相比無(wú)轉(zhuǎn)換時(shí)最大值減小5%。從圖6抗剪承載力比結(jié)果可知,各種情況下結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的抗剪承載力比都大于無(wú)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的。另外,《抗規(guī)》第6.1.1條條文說(shuō)明指出:僅有個(gè)別墻體不落地,例如不落地墻的截面面積不大于總截面面積的10%,只要框支部分的設(shè)計(jì)合理,仍可視為抗震墻結(jié)構(gòu)。
綜上所述,當(dāng)不落地墻的截面面積占比小于10%時(shí),其對(duì)轉(zhuǎn)換層的剛度比和樓層抗剪承載力比均影響輕微。