螣蛇的夢結構筆記系列混凝土排架柱柱頭位移限值探討螣蛇的夢整理一、建筑抗震設計規范5.5.1 表5.5.1所列各類結構應進行多遇地震作用下的抗震變形驗算，其樓層內最大的彈性層間位移應符合下式要求：思考：該表未包括混凝土排架結構。混凝土排架柱頭水平位移參考框架按1/550是不是太嚴格呢？需要進一步論證！二、建筑抗震設計規范5.5.1條文說明：在多遇地震作用下，建筑主體結構不受損壞，非結構構件(包括圍護墻、隔墻、幕墻、內外裝修等)沒有過重破壞并導致人員傷亡，保證建筑的正常使用功能；在罕遇地震作用下，建筑主體結構遭受破壞或嚴重破壞但不倒塌。根據各國規范的規定、震害經驗和實驗研究結果及工程實例分析，采用層間位移角作為衡量結構變形能力從而判別是否滿足建筑功能要求的指標是合理的。本段主要講了“位移角和非結構構件損壞程度之間的關系”，該關系也可以查看丁蕓孫鋼結構設計誤區與釋義 百問百答P3：6.變形對圍護結構的影響:【計算注意事項】計算時，一般不扣除由于結構重力P-效應所產生的水平相對位移；高度超過150m或H/B6的高層建筑【H28m或者層數10的住宅建筑；H24m的其他高層民用建筑】，可以【不強制】扣除結構整體彎曲所產生的樓層水平絕對位移值，因為以彎曲變形為主的高層建筑結構，這部分位移在計算的層間位移中占有相當的比例，加以扣除比較合理。如未扣除，位移角限值可有所放寬【目前軟件沒有扣除】。框架結構試驗結果表明，對于開裂層間位移角，不開洞填充墻框架為1/2500，開洞填充墻框架為1/926；有限元分析結果表明，不帶填充墻時為1/800，不開洞填充墻時為1/2000。本規范不再區分有填充墻和無填充墻，均按89規范的1/550采用，并仍按構件截面彈性剛度計算。對于框架-抗震墻結構的抗震墻，其開裂層間位移角：試驗結果為1/33001/1100，有限元分析結果為1/40001/2500，取二者的平均值約為1/30001/1600。2001規范統計了我國當時建成的124幢鋼筋混凝土框-墻、框-筒、抗震墻、筒結構高層建筑的結構抗震計算結果，在多遇地震作用下的最大彈性層間位移均小于1/800，其中85小于1/1200。因此對框-墻、板柱-墻、框-筒結構的彈性位移角限值范圍為1/800；對抗震墻和筒中筒結構層間彈性位移角限值范圍為1/1000，與現行的混凝土高層規程相當；對框支層要求較框-墻結構加嚴，取1/1000。鋼結構在彈性階段的層間位移限值，日本建筑法施行令定為層高的1/200。參照美國加州規范(1988)對基本自振周期大于0.7s的結構的規定，本規范取1/250。單層工業廠房的彈性層間位移角需根據吊車使用要求加以限制，嚴于抗震要求，因此不必再對地震作用下的彈性位移加以限制；彈塑性層間位移的計算和限值在本規范第5.5.4和第5.5.5條有規定，單層鋼筋混凝土柱排架為1/30。因此本條不再單列對于單層工業廠房的彈性位移限值。多層工業廠房應區分結構材料(鋼和混凝土)和結構類型(框、排架)，分別采用相應的彈性及彈塑性層間位移角限值，框排架結構中的排架柱的彈塑性層間位移角限值，在本規范附錄H第H1節中規定為1/30。思考：本條文指明：吊車對變形的要求高于抗震對變形的要求，也即按吊車要求的位移角限值控制時非結構構件損壞程度要輕一些！實際上，混凝土柱排架結構的墻體、門窗等構件按規范一般在排架柱外側與柱柔性連接，對非結構構件的保護相對有利。那么無吊車情形怎么辦？是否可以參考輕級單梁吊車排架情形呢？需要進一步論證！三、對有吊車的排架柱在吊車作用下的柱頭位移限值，混凝土結構設計規范沒有規定，鋼結構設計規范（2003版）附錄A：A.2.1 在風荷載標準值作用下，框架柱頂水平位移和層間相對位移不宜超過下列數值：1、無橋式吊車的單層框架的柱頂位移 H/150；【應包括無吊車和單梁吊車兩種情形】2、有橋式吊車的單層框架的柱頂位移 H/400；3、多層框架的柱頂位移 H/500；4、多層框架的層間相對位移 h/400；H 為自基礎頂面至柱頂的總高度；h為層高。注：1、對室內裝修要求較高的民用建筑多層框架結構，層間相對位移宜適當減小。無墻壁的多層框架結構，層間相對位移可適當放寬。【可見位移限值主要用來保護非結構構件】2、對輕型框架結構的柱頂水平位移和層間位移均可適當放寬。A.2.2：在冶金工廠或類似車間中設有A7、A8級吊車的廠房柱和設有中級和重級工作制吊車的露天棧橋柱，在吊車梁或吊車桁架的頂面標高處，由一臺最大吊車水平荷載（按荷載規范取值）所產生的計算變形值，不宜超過表A.2.2所列的容許值。表A.2.2 柱水平位移（計算值）的容許值注：1、Hc為基礎頂面至吊車梁或吊車桁架頂面的高度。2、計算廠房或露天棧橋柱的縱向位移時，可假定吊車的縱向水平制動力分配在溫度區段內所有柱間支撐或縱向框架上。3、在設有A8級吊車的廠房中，廠房柱的水平位移容許值宜減小10。4、在設有A6級吊車的廠房柱的縱向位移宜符合表中的要求。對比門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程3.4.2：單層門式剛架的柱頂位移設計值，不應大于表3.4.2-1規定的限值。【不適用于排架，僅用來和鋼規比較】表3.4.2-1 剛架柱頂位移設計值的限值吊車情況其它情況柱頂位移極限無吊車當采用輕型鋼墻板時當采用砌體墻時h/60h/240有橋式吊車當吊車有駕駛室時當吊車由地面操作時h/400h/180注：表中h為鋼架柱高度。【砌體圍護地操橋式按1/240.無單梁吊車的規定，按地操吊車項，單梁運行相比橋式卡軌更常見】思考：吊車位移要求高于地震，按吊車對位移的要求當然可以，既然是吊車對位移有決定性作用，那么位移限值對鋼結構和混凝土排架來說應該一樣。四、機械工業廠房結構設計規范對混凝土排架柱也沒有專門規定。9.1.10:風荷載作用下，單層鋼結構廠房柱頂的位移限值宜符合下列規定：【和鋼結構設計規范相同】1、無橋式起重機的單層廠房的柱頂位移宜為基礎頂面至柱頂的總高度的1/150；2、有橋式起重機的單層廠房的柱頂位移宜為基礎頂面至柱頂的總高度的1/400；3、輕型且無橋式起重機廠房柱頂的位移限值可在本條第1款的基礎上適當放寬【低于1/150】。9.1.11：廠房柱與露天棧橋柱在起重機梁頂面標高處的橫向和縱向變形值，可按一臺最大起重機橫向或縱向水平制動力標準值(不計動力系數)作用在起重機梁頂面標高處分別計算確定。橫向計算時，露天棧橋柱可假定為嵌固在基礎頂面的懸臂柱。廠房柱和露天棧橋柱的橫向和縱向變形限值，宜符合表9.1.11規定。【與鋼結構設計規范有不同，規定更細致】表9.1.11廠房柱與露天棧橋柱在起重機梁頂面標高處的橫向和縱向變形限值(mm)注：1、對起重量較大、起重機工作級別為A4A6的廠房，廠房柱的橫向位移宜按表中對A7工作級別的規定適當放寬；2、Hc為基礎頂面到起重梁(桁架)頂面的高度；3、計算廠房或露天棧橋柱的縱向位移時，可假定起重機的縱向水平制動力分配在溫度區段內所有柱間支撐或縱向框架柱列上。思考：1、沒有找到關于混凝土排架柱柱頭位移的明文規定，建議按鋼結構設計規范附錄A控制；2、沒有找到關于無吊車混凝土排架柱柱頭位移規定，建議按H/150控制！參考文獻：1、鋼結構設計誤區與釋義 百問百答 丁蕓