本文對近幾年完成的31個超限工程項目的結(jié)構(gòu)體系以及高度進(jìn)行分類統(tǒng)計，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，占總數(shù)的45%。房屋高度類別較為均勻。圖3表示按《抗規(guī)》判別的不規(guī)則項類型數(shù)量統(tǒng)計，其中扭轉(zhuǎn)不規(guī)則占比較高。
圖1 不同結(jié)構(gòu)體系所占比例 圖2 不同高度類別所占比例
圖3 31項超限工程的不規(guī)則類型數(shù)量統(tǒng)計
本期為第二期，主要針對“凹凸不規(guī)則”進(jìn)行探討。
《抗規(guī)》是根據(jù)結(jié)構(gòu)平面的尺寸來定義凹凸不規(guī)則的，凸出方向長度超過30%即判別為不規(guī)則。
《抗規(guī)》中用平面凹進(jìn)的尺寸與投影方向總尺寸的比值來區(qū)分規(guī)則性，沒有考慮凸出部位寬度影響，這會產(chǎn)生大量影響不大的不規(guī)則項。實際上凸出部位的寬度以及長寬比是主要影響因素，應(yīng)該細(xì)化判斷條件，避免將影響不大的凹凸平面判別為不規(guī)則項。
歷次震害表明，不規(guī)則的結(jié)構(gòu)在地震中更容易發(fā)生破壞。建筑平面的凹凸不平會影響結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件布置，容易產(chǎn)生偏心或剛度不均勻，導(dǎo)致不同程度的扭轉(zhuǎn)變形和應(yīng)力集中, 使結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件無法完全發(fā)揮出其效用。而且凹口部分與主體運動不協(xié)調(diào)，容易導(dǎo)致連接部分應(yīng)力集中，在地震作用下發(fā)生脆性破壞。
為了研究凹凸部分不同尺寸的情況下對整體結(jié)構(gòu)的影響，建立7個模型進(jìn)行分析，均采用框架結(jié)構(gòu)，跨距均為5.1m，層高均為4.5m，共12層，平面詳圖1。每個模型突出長度相同，突出位置寬度逐漸變小，按《抗規(guī)》均應(yīng)判定為凹凸不規(guī)則，但從平面直觀來看MC2和MC3平面基本完整，似乎可以不歸入凹凸不規(guī)則。MC2~MC7模型l/Bmax=0.43，凸出部位的寬度與投影尺寸比b/L詳見表1。表1列出7個模型的位移比結(jié)果。
圖1 各模型平面圖及尺寸示意
表1 各模型扭轉(zhuǎn)位移比
從模型平面來看，按現(xiàn)有不規(guī)則判別條件，模型MC4~MC7均為凹凸不規(guī)則，但從整體結(jié)果來看，模型MC4和模型MC5的扭轉(zhuǎn)位移比不小于1.2，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)無明顯增大，模型MC6和模型MC7扭轉(zhuǎn)位移比增加得比較明顯。由此可見，凸出部位的寬度對扭轉(zhuǎn)影響較大，當(dāng)寬度較大時可不列入凹凸不規(guī)則。
圖2 X向地震作用下各模型首層柱剪力與總地震剪力之比
選取圖1模型中3根柱進(jìn)行內(nèi)力分析。由圖2可以看出，平面局部突出導(dǎo)致突出部位柱剪力增大，且伴隨b/L縮小，其凹凸部位柱剪力增大加劇，其中模型MC1和模型MC2的凹凸部位柱剪力明顯增大，平面局部突出對平面中遠(yuǎn)離凹凸部位的柱剪力影響較小。表明凹凸面積相對較大，結(jié)構(gòu)平面整體性較好時，凹凸部位對結(jié)構(gòu)整體影響較小，偶然偏心地震下柱剪力放大有限，因此可以在現(xiàn)有規(guī)范基礎(chǔ)上對凹凸不規(guī)則條件進(jìn)行一定放松。
建議將《抗規(guī)》表3.4.3-1“平面凹進(jìn)的尺寸大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%”修改為“平面凹進(jìn)的尺寸大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%，且形成的凸出部位寬度小于相應(yīng)投影總尺寸的30%”。根據(jù)本文建議的不規(guī)則判別條件，重新對31個超限項目進(jìn)行判別，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則項數(shù)量可由11個工程減少至8個。
