4.2 设计计算原则
4.2.1 型钢混凝土组合结构的多、高层建筑的平面和竖向布置、地震作用或风荷载作用组合下的内力和位移计算等,应遵守国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ 9-87、《建筑抗震设计规范》GBJ 11-89、《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89、以及行业标准《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ 3-91、《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98的有关规定。
4.2.2 在进行结构内力和变形计算时,型钢混凝土组合结构构件的刚度,可按下列规定计算:
1 型钢混凝土梁、柱构件的截面的抗弯刚度、轴向刚度和抗剪刚度可按下列公式计算:
2 端部配置型钢的钢筋混凝土剪力墙,其截面刚度可近似按相同截面的钢筋混凝土剪力墙计算截面抗弯刚度、轴向刚度、抗剪刚度;端部有型钢混凝土边框柱的的钢筋混凝土剪力墙,其截面刚度可按边框柱中的型钢折算为等效混凝土面积,以此作为有翼缘截面的翼缘面积,计算其抗弯刚度、轴向刚度;对于墙的抗剪刚度只考虑边框柱中的型钢腹板的折算等效混凝土面积。
4.2.3 采用型钢混凝土组合结构时,房屋最大适用高度可比行业标准《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ 3-91所规定的房屋最大适用高度适当提高;当全部结构构件均采用型钢混凝土结构,包括型钢混凝土框架和钢筋混凝土筒体组成的混合结构,除设防烈度为9度外,房屋最大适用高度可相应提高30%~40%,其结构阻尼比宜取0.04。
4.2.4 型钢混凝土结构构件设计,应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
4.2.5 型钢混凝土结构构件的承载力设计,应采用下列极限状态设计表达式:
4.2.6 型钢混凝土组合结构构件的抗震设计,应根据设防烈度、结构类型、房屋高度按表4.2.6采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和抗震构造要求。
4.2.7 型钢混凝土组合结构在正常使用极限状态下,按风荷载或地震作用组合,以弹性方法计算的楼层层间位移与层高之比值△u/h、顶点位移与总高度之比值u/H的限值,以及型钢混凝土组合结构的薄弱层层间弹塑性位移△up,应符合行业标准《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ 3-91所规定的限值要求。
4.2.8 型钢混凝土梁的最大挠度应按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合影响进行计算,其计算值不应大于表4.2.8 规定的最大挠度限值。
表4.2.8 型钢混凝土梁的挠度限值
4.2.9 型钢混凝土组合结构构件的最大裂缝宽度不应大于表4.2.9规定的最大裂缝宽度限值。
表4.2.9 最大裂缝宽度限值(mm)
4.2.1 型钢混凝土组合结构在选择合理的平面布置、竖向布置,以及在进行荷载和地震作用组合下的内力和位移计算等方面应遵守现行国家标准和有关技术规程的规定。
4.2.2 在进行弹性阶段的内力和位移计算中,除了需要型钢混凝土结构构件的截面换算弹性抗弯刚度外,在考虑构件的剪切变形、轴向变形时,还需要换算截面剪切刚度和轴向刚度。计算中采用了钢筋混凝土的截面刚度和型钢截面刚度叠加的方法。
4.2.3 基于型钢混凝土组合结构构件具有比钢筋混凝土结构构件更好的延性和耗能特性,为此,型钢混凝土组合结构和由它和混凝土结构组成的混合结构,其房屋最大适用高度可以比钢筋混凝土结构作不同程度的提高。对于全部结构构件均采用型钢混凝土结构时,房屋高度可提高 30%~40%,而其结构阻尼比的取值是考虑型钢混凝土组合结构的阻尼比略低于钢筋混凝土结构,因此,阻尼比采用 0.04 。
4.2.4~4.2.5 型钢混凝土组合结构构件的两个极限状态的设计要求,与国家现行标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10—89、《建筑抗震设计规范》 GBJ 11—89 相一致。
4.2.6 抗震等级的划分主要根据不同的设防烈度,不同的结构类型,不同的房屋高度来确定的,因此,型钢混凝土组合结构或由它和混凝土结构组成的结构,其抗震等级的划分和选定基本上与现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 相同,只是增加了筒体结构的抗震等级要求。另外,允许型钢混凝土框支剪力墙结构在 8 度设防烈度地区建造,房屋高度可超过 80m ,但不可超过 100m ,抗震等级取一级。
4.2.7 考虑到型钢混凝土组合结构的延性和耗能能力的特点已在框架柱的轴压比限值中体现了,因此,对于在正常使用极限状态下,按风荷载或地震作用组合的楼层层间位移、顶点位移的限值不作放松,要求满足现行行业标准《高层建筑结构设计与施工规程》 JGJ 3—91 规定的限值要求。
4.2.8~4.2.9 型钢混凝土梁的最大挠度限值和最大裂缝宽度限值与现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 规定相一致。