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设计有时会出现一个工程悖论,边榀的柱子比中间榀的柱子截面要大,这是工程设计错误还是什么原因?为什么会出现这种问题?按照常规思想而言,中间榀的荷载受力宽度是边榀的2倍才对!其实这不是工程设计错误,出现这种原因是地震作用来“捣鬼”的。很有可能中间榀是由非震组合控制,而边榀是地震作用效应组合控制而导致。通常的门式钢架由地震组合控制时的工程案例一般出现在7度区(0.15g)的Ⅲ、Ⅳ类场地,8度及9度等高烈度区。3.位于发震断裂两侧10Km之内,或者是对抗震不利地段。4.考虑地震扭转作用的边榀地震作用放大,见抗规5.2.3-1款(见图1)。以图1为例,本项目设计地点位于上海市,由于上海市位于长江出海口,浦东基本上是冲积平原和三角洲,场地类别为Ⅳ类场地。上海市抗震烈度为7度(0.15g),第二组。按照《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010(2016年版)5.1.4条查询第二组,Ⅳ类场地的特征周期Tg=0.55s,而上海市本地规范规定第二组,Ⅳ类场地的特征周期Tg却为0.9s,这就导致了上海市的规定地震作用比国标建筑抗震设计规范》GB 50011-2010(2016年版)要大得多!并且再去考虑边榀的地震作用放大1.15倍,这就很容易导致了门式钢架由地震组合为主控!如何区判断工程设计由地震组合控制还是风荷载控制(非震组合控制)呢?这里可以查看PKPM-STS中的计算结果查询,在结构位移中查看风荷载位移和地震位移图,如下图(图2)查询得到左风位移图的位移角为1/619,查询得到左地震位移图(图3)的位移角为1/388,由此可以得出此项目为地震组合主控。出现了中间榀是由非震组合控制,而边榀是地震作用效应组合控制之后会对设计有什么影响?影响可大了!我们看看《门式钢架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015中3.4.1条~3.4.3条。1:板件的宽厚比和高厚比比正常设计更严格,板件需要更厚。2:一些抗震构造措施的加强,如对隅撑的要求,对支撑的要求,对锚杆的要求等。3:柱子长细比控制更严格为150(正常查表为180)。结构工程师可以比较发现以下规律:由于各种原因导致地震作用放大,出现中间榀是由非震组合控制,而边榀是地震作用效应组合控制时,产生边榀的柱子比中间榀的柱子截面要大这种悖论的情况,是因为在PKPM计算时,柱子的截面并不是由强度和稳定性控制(强度和稳定性应力比小得可怜),它由柱子的长细比150控制(见图4)。图4 柱子长细比为166>150,导致边榀的柱子比中间榀的柱子截面要大
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