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結構的變形驗算限值應該放松嗎——楊博士每周一問【貳陸】

 lylla 2019-01-11

結構的變形驗算限值應該放松嗎?

A專家: 我以為側移量不能放松,但變形量不大時,層間位移比可以放松。


B專家: 強度算夠,變形何求。


C專家: 變形影響正常使用的應該控制,影響安全及耐久性的應該控制。從題目來看,多半是地震和風下的層間位移角有爭議。


D專家: 地震變形與安全高度相關。建議嚴控“影響安全的變形”


E專家: 如果能做到超高層連梁不超筋 ,地震作用下的位移角可以放松。


F專家: 個人認為連梁“超筋”是假象。不怕超


G專家: 連梁鋼筋早早進入塑性變形,可以更積極耗能


H專家: 不太贊成。因為現(xiàn)在的理論基礎是小震彈性設計。連梁超筋雖未必完全反映中大震性能,但起碼大幅扭曲了真實的結構特性(整體動力特性和構件內(nèi)力分配)。而以個人經(jīng)驗,連梁超筋往往是錯誤的結構布置所致(往往反映了設計人員對力學概念特點的無知)??梢赃@么說:我從模型的連梁超筋情況可以看出工程師的水平。


I專家: 個人認為:風和地震的層間位移角控制指標應有顯著差異。頂點位移與層間位移角應雙控?!盁o害位移”不應忽略但應分離出來用不同的指標控制。


J專家: 還有:層間位移角僅針對標準多高層成層狀結構。對于非此類結構不能盲目套用。


K專家: 作為設計人員,要發(fā)揮主動性。要讓構件按自己希望的性能來設計,而不是簡單地計算,按計算結果配筋。我給連梁一定的配筋率,小震即進入塑性不行嗎?作為建筑設計的一個專業(yè),有時需要服從整體設計,結構可能達不到優(yōu)秀,我不認為結構工程師水平不行。


L專家: 提高結構師的參與度


M專家: 連梁是夾心餅干,被剪力墻壓迫得太歷害,所以容易超筋。


N專家: 連梁就是疊合梁接縫處的栓釘。


O專家:這是我碩士論文文章,當時的主要觀點有兩個:1、結構變形與結構構件受力并不一致,用控制位移保證結構構件安全不直接。2、控制位移的主要目的應針對非結構構件,并應依據(jù)有害位移。不過現(xiàn)在個人觀點有些改變:1、基于“力”的結構構件承載力設計并不完美,附加其他方式保證結構安全是必要的。2、控制結構變形,就是控制結構剛度,進而控制豎向結構構件的截面大小。3、在目前傾向“省”的階段,盡量縮小豎向承重構件截面尺寸是個普遍傾向,此時控制位移是必要的。4、位移控制方式當然可以不斷的研究進步


P專家: 有害位移如何定義與計算,如果能操作,替換層間位移是一個好辦法


Q專家: 一座建筑結構,什么是有害位移?哪些是無害位移?


R專家: 都是有害的。大小、性質(zhì)不同。


S專家: 層間位移是簡單粗暴,工作有效


T專家:目前控制層間位移角還是最為簡單實用的,除此以為,適當時還應該控制:(1)樓層加速度,主要控制非結構構件破壞;(2)殘余層間位移角,對于大震、特大震或余震。


U專家: 層間位移角、有害層間位移角、區(qū)格廣義剪切變形、弦桿轉角、整體彎曲轉動,它們之間關系是什么?梁弦桿轉角+柱弦桿轉角=區(qū)格廣義剪切變形區(qū)格廣義剪切變形+整體彎曲轉動=層間位移角


V專家: 層間位移角雖不能直接反映豎向構件的受力和變形,但間接反應了水平構件的變形


W專家: 關于變形的驗算,在世界各國早期的抗震規(guī)范中都沒有規(guī)定,而在現(xiàn)階段的各國規(guī)范中均有嚴格規(guī)定,這是為什么?恐怕還需要回歸的問題的本源上來,也就是我們?yōu)槭裁匆刂谱冃危繉娱g位移角的本質(zhì)又是什么?


X專家:超高層豎向構件雖然受力變形小,但水平構件受力變形大。


Y專家: 基于力的設計vs.基于位移的設計,是兩套不同的設計思想和流程,雖然都控制層間位移角,但是基于力的設計以層間位移角驗算為終點,基于位移的設計以層間位移角為初始點。前者簡單,后者復雜;前者適合于現(xiàn)在的常規(guī)設計,后者適用于更靈活的性能設計。


Z專家: 現(xiàn)行二階段抗震設計方法有一個矛盾始終未解決:第一階段設計是構件層面的概率極限狀態(tài)設計(雖然目前仍有很多爭議,如抗震承載力調(diào)整系數(shù)),而第二階段彈塑性變形驗算還是確定性的。FEMA-350早在2000年即已實現(xiàn)鋼框架基于全概率的彈塑性變形驗算了


AA專家: 本質(zhì)上,工程設計的過程屬于工程控制論的具體落實手段,控制變形的目的在于實現(xiàn)預期的設防目標,因此,設防目標不同,變形驗算的內(nèi)容和要求也是不同的


AB專家: 比如,歐洲的變形驗算是為保證建筑正常使用,日本的二次變形驗算是為保證建筑的極限變形能力,中國的小震彈性變形驗算是為了保證中震可修,大震變形驗算是為了保證大震不倒。


AC專家:但是目前工程界關于層間位移角的種種爭議,多是由于沒有真正理解規(guī)范要求的本意。


AD專家: 有害層間位移角,個人理解,其實就是豎向構件受彎矩剪力的反映。沒必要單獨拿出來計算。


AE專家: 剪重比也好,變形驗算也好,我個人傾向宜嚴不宜寬,所增加的造價在一個建筑中真不算什么,但對建筑的安全性提高是很明顯的。很多以“反證法”來論證達到放寬規(guī)范規(guī)定的做法都有其危險性。


AF專家: 覺得學術界放寬層間位移角限值的爭論很好,學術總是允許爭鳴的,像發(fā)出這樣的反證聲音,有理有據(jù),不覺得有什么不妥。


AG專家:從目前多個超500m的超高層來看,剛重比的問題更嚴重,剛重比與結構的抗側剛度,周期和位移角控制相輔相成


AH專家: 從抗震的概念上來說,有些“嚴格”實際上是不合理的,提高剛度,地震力大,安全性反而下降。


AI專家: 根據(jù)我們的研究,也建議放開層間位移角限值


AJ專家: 設計需要經(jīng)驗,但不能重復咋天的故事;學術需要創(chuàng)新,但應尊重知識產(chǎn)權。


AK專家: 我自己對于變形驗算的理解就是一個很好的例子。二十多歲時希望上來就能把變形驗算推翻,因為確實有講不通,不合理的地方嗎??墒嵌嗄赀^去了,發(fā)現(xiàn)還有很多因素是當時沒有考慮到的,而且很多認識是相當局限和理想化的。工程科學不只要講“理”,還要講“道”,講“適度保守”。


AL專家: 同理,周期比,不一樣被反證過?一個國家規(guī)范的制定,我們認為總要考慮方方面面的事,目前見到了業(yè)界因為這個規(guī)定而出來很多不合理的東西,尤其是住宅,為控制周期比很多人都將本來比較薄弱的中部連接部位的豎向構件掏空,削弱。


AM專家: 談到防震減災,民眾教育非常重要。我們專業(yè)人士除了自己不斷提升自己,也要持續(xù)影響其他專業(yè)人員,還有親友。


AN專家: 南北專家的爭論,確實是風控和地震控制實踐的結果。


A0專家: 剛重比,剪重比,周期比,位移比,剛度比,對超高層來說,由于大多業(yè)主不希望加鈄撐,當前最難滿是的是剛重比,然后是剪重比,位移角的控制問題往往排在后面。


AP專家: 嗯。建筑超過一定高度,豎向承載力和抗風承載力已經(jīng)容許抵抗強震帶來的附加應力。夸張一點,就是不用強調(diào)抗震了。


AQ專家: 現(xiàn)在的超高層,伸臂和環(huán)帶加強層做得很多,剛度突變很厲害,我認為結構界應引入加強度的概念,加強層應有一個度,加強層如突變的太厲害,有可能對結構在中大震下有較大危害。


AR專家: 剛重比、剪重比、周期比、位移比、剛度比,這些比值今后確實要好好加以研究。


AS專家: 還有框剪比,承載力比,軸壓比,剪壓比,剪跨比,甚至還有軸拉比。


AT專家:發(fā)現(xiàn)這么多問題的理解與控制有問題,房子又越建越高,性能有越來越高,只能等檢驗了。


AU專家:有點像RC框架結構,幾十年的研究與實踐,最大的進步是現(xiàn)澆樓梯需要計算了。填充墻側面要設縫了


AV專家: 我覺得伸臂加強層應引入加強度的概念,對剪力墻和外框的應力變化設置一個范圍,也就是加強到多大范圍結構在中大震下是足夠安全的。


AW專家: 其實這些限制如同傻瓜像機,滿足這些要求,會大大降低工程師的設計風險,對工程安全也可以提供一個基本保證。


AX專家:地震時地面水平振幅幾米,加速度~1g量級。而上部結構在慣性作用下與底部經(jīng)常不同步。這樣底部的延性及承載力要求很高。所以控制底部變形非常重要



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