楊　敏

摘 要：筆者通過(guò)對(duì)比多個(gè)本人設(shè)計(jì)的一般框架結(jié)構(gòu)和異形柱框架結(jié)構(gòu)項(xiàng)目后發(fā)現(xiàn)，異形柱框架結(jié)構(gòu)對(duì)地震力的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較一般框架結(jié)構(gòu)要敏感得多，通過(guò)進(jìn)一步分析筆者還發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一般較規(guī)則的異形柱框架結(jié)構(gòu)，在地震力作用下，只考慮偶然偏心時(shí)異形柱框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力往往比只考慮雙向地震時(shí)的內(nèi)力還要大，本文就此問(wèn)題探討規(guī)范相關(guān)條文的合理性及提出相關(guān)設(shè)計(jì)的合理化建議。

關(guān)鍵詞：異形柱；扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；偶然偏心；雙向地震

異形柱框架結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)形式由于可以做到室內(nèi)空間不露柱，現(xiàn)今在別墅等低層、多層住宅中應(yīng)用比較廣泛，但是由于梁柱節(jié)點(diǎn)相對(duì)薄弱等固有特性，給設(shè)計(jì)及施工都帶來(lái)比較大的難度，筆者通過(guò)對(duì)比多個(gè)本人設(shè)計(jì)的一般框架結(jié)構(gòu)和異形柱框架結(jié)構(gòu)項(xiàng)目后發(fā)現(xiàn)，異形柱框架結(jié)構(gòu)對(duì)地震力的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較一般框架結(jié)構(gòu)要敏感得多。

《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 149--2006 有如下規(guī)定：

“異形柱結(jié)構(gòu)的地震作用計(jì)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：在計(jì)算單向水平地震作用時(shí)應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響；對(duì)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，水平地震作用計(jì)算應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。”

關(guān)于這條規(guī)定，規(guī)范第二部分的條文解釋如下：國(guó)內(nèi)外歷次大地震的震害、試驗(yàn)和理論研究均表明，平面不規(guī)則，質(zhì)量與剛度偏心和抗扭剛度太弱的結(jié)構(gòu)，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)嚴(yán)重的震害，對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)尤其需要在抗震設(shè)計(jì)中加以重視。條文中所指“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的結(jié)構(gòu)”，可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011有關(guān)規(guī)定的條件(即扭轉(zhuǎn)位移比大于1.20)來(lái)判別，此時(shí)異形柱結(jié)構(gòu)的水平地震作用計(jì)算應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，并可不考慮質(zhì)量偶然偏心的影響；而計(jì)算單向地震作用時(shí)則應(yīng)考慮偶然偏心的影響。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定及結(jié)合條文分析，我們不難得出如下結(jié)論：對(duì)于扭轉(zhuǎn)規(guī)則結(jié)構(gòu)（即扭轉(zhuǎn)位移比不大于1.20），可僅計(jì)算單向地震作用，同時(shí)考慮偶然偏心來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；對(duì)于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)（即扭轉(zhuǎn)位移比大于1.20），應(yīng)計(jì)算雙向地震作用來(lái)考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，此時(shí)可不再考慮偶然偏心。很顯然，根據(jù)規(guī)范的條文理解，計(jì)算雙向地震作用應(yīng)該是比計(jì)算同時(shí)考慮偶然偏心的單向地震作用更為不利。

但是筆者通過(guò)進(jìn)一步分析設(shè)計(jì)過(guò)的多個(gè)異形柱框架結(jié)構(gòu)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一般較規(guī)則的異形柱框架結(jié)構(gòu)，在地震力作用下，只考慮偶然偏心并計(jì)算單向地震作用時(shí)異形柱框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力往往比只計(jì)算雙向地震作用但不同時(shí)考慮偶然偏心時(shí)的內(nèi)力還要大，尤其是邊榀柱配筋的差別尤其明顯。

關(guān)于偶然偏心計(jì)算，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2001有如下規(guī)定：

“建筑結(jié)構(gòu)估計(jì)水平地震作用扭轉(zhuǎn)影響時(shí)，應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算其地震作用和作用效應(yīng)： 1.規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，平行于地震作用方向的兩個(gè)邊榀，其地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以增大系數(shù)。一般情況下，短邊可按1.15采用，長(zhǎng)邊可按1.05采用；當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較小時(shí)，宜按不小于1.3采用?！?/p>

據(jù)此規(guī)定我們不難理解考慮偶然偏心時(shí)結(jié)構(gòu)邊榀內(nèi)力較大的現(xiàn)象，因?yàn)橐?guī)范本來(lái)就是用放大邊榀內(nèi)力的方法來(lái)近似考慮偶然偏心作用的。但是也不難看出，這種方法是具有一定局限性的。因?yàn)榘瓷厦娣治觥痘炷廉愋沃Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 149-2006相關(guān)條文得出的結(jié)論，計(jì)算雙向地震作用應(yīng)該是比計(jì)算同時(shí)考慮偶然偏心的單向地震作用更為不利的，同時(shí)規(guī)范應(yīng)該是認(rèn)為考慮雙向地震作用能更準(zhǔn)確地計(jì)算結(jié)構(gòu)在地震力作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，但是通過(guò)實(shí)際工程的計(jì)算結(jié)果表明，只考慮偶然偏心并計(jì)算單向地震作用往往比只計(jì)算雙向地震作用但不同時(shí)考慮偶然偏心更不利，所以這個(gè)結(jié)論的前半部分顯然不能成立。而結(jié)論的后半部分通過(guò)分析規(guī)范的計(jì)算公式及相關(guān)條文解釋，筆者認(rèn)為應(yīng)該是成立的：就是考慮雙向地震作用能比考慮偶然偏心更準(zhǔn)確地計(jì)算結(jié)構(gòu)在地震力作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

通過(guò)以上分析得出的結(jié)論，筆者認(rèn)為在異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，對(duì)于扭轉(zhuǎn)規(guī)則結(jié)構(gòu)（即扭轉(zhuǎn)位移比不大于1.20），當(dāng)采用考慮偶然偏心來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，如果邊榀梁柱配筋太大，造成設(shè)計(jì)及施工困難，可改為計(jì)算雙向地震作用來(lái)考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。這里有一個(gè)原因是考慮雙向地震作用能比考慮偶然偏心更準(zhǔn)確地計(jì)算結(jié)構(gòu)在地震力作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，還有一個(gè)很重要的原因就是異形柱框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)相對(duì)薄弱的固有特性。為了更好的說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，舉個(gè)簡(jiǎn)單的工程實(shí)例，七度區(qū)，二類(lèi)場(chǎng)地土，2層異形柱框架結(jié)構(gòu)，柱肢厚度和梁寬度均為200mm，考慮偶然偏心時(shí)邊榀柱縱筋和梁縱筋往往都需要配到22mm、25mm直徑鋼筋，有時(shí)配筋甚至大到用25mm直徑鋼筋都配不下。假設(shè)節(jié)點(diǎn)處梁柱配筋均為2根22mm直徑的鋼筋，柱保護(hù)層厚度取30mm，節(jié)點(diǎn)混凝土厚度只剩下200-4x22-2x30=52mm，這還是最理想的狀態(tài)，算上施工誤差，50mm都很難保證，這么小的一塊節(jié)點(diǎn)如何保證施工質(zhì)量？就算施工隊(duì)水平真的很高，能保證施工質(zhì)量，這樣的節(jié)點(diǎn)在地震作用下能做到強(qiáng)節(jié)點(diǎn)嗎？筆者對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的抗震延性持有很大的懷疑態(tài)度。

作為一個(gè)合格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師，不能生搬硬套規(guī)范條文，而應(yīng)該是理解和利用規(guī)范條文來(lái)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)該多下工地，多了解現(xiàn)場(chǎng)情況，千萬(wàn)不能天馬行空，設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)雖然滿足了規(guī)范要求，但是實(shí)際可行性卻很差。

參考文獻(xiàn)

[1]《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 149-2006.

[2]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2001.

[3]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010-2002.