鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)參數(shù)選取

劉光輝 張繼培

摘要：分析比較《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《空心與實心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范規(guī)程對鋼管混凝土框架設(shè)計時阻尼比、位移比、最大適用高度的規(guī)定，給出設(shè)計時的參考取值。

關(guān)鍵詞：鋼管混凝土框架 阻尼比 位移比 最大適用高度

1.阻尼比

阻尼比用于表達結(jié)構(gòu)阻尼的大小，是結(jié)構(gòu)的動力特性之一，是同結(jié)構(gòu)體系材料本身相關(guān)的參數(shù)。多遇地震作用下，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》5.1.5條規(guī)定：除有特別規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取0.05；8.2.2規(guī)定，高度不大于50m時可取0.04；高度大于50m且小于200m時，可取0.03；高度不小于200m時，宜取0.02?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定對于在多遇地震作用下混合結(jié)構(gòu)的阻尼比取值為0.04，風(fēng)荷載作用下樓層位移和構(gòu)件設(shè)計時，阻尼比可取為0.02～0.04，11.3.5條文說明中解釋到由于鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度主要來自于混凝土核心筒，故阻尼比的取值偏向于混凝土結(jié)構(gòu)，取為0.04?！毒匦武摴芑炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 159：2004）5.2.1條規(guī)定：在多遇地震作用下，矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比可取0.04；其它情況下的阻尼比可取0.035；《空心與實心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 159：2012）4.4.9條規(guī)定，當(dāng)采用鋼梁和組合樓蓋時，多遇地震下實（空）心鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)阻尼比：H≤50m時，取0.04（0.035）；50m

《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50936-2014）4.3.9 采用鋼梁的實心鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下的阻尼比：H≤50m時取0.04；50m

以上國家規(guī)范或協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)對鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)的阻屁比規(guī)定有出入，阻尼比的取值主要取決于結(jié)構(gòu)高度、結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度體系的組成材料、樓蓋材料。具體工程設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合具體工程的特點，合理選用阻尼比。

2.位移比

位移比的控制的目的主要有兩個：一是保證主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài)；二是保證填充墻、隔墻和幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好，避免產(chǎn)生明顯損傷。高規(guī)11.1.5條規(guī)定混合結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和多遇地震作用下的彈性位移同普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)樓層層間最大位移與層高之比的限值取為1/550；高鋼規(guī)5.5.2條規(guī)定層間側(cè)移標(biāo)準(zhǔn)值不得超過1/250，此規(guī)定同抗規(guī)5.5.1條的規(guī)定一致；《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 159：2004）4.2.3條、《空心與實心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 159：2012）4.4.13條、《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 28：2012）4.3.8條、《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50936-2014）4.3.6條對于樓屋蓋為鋼梁-混凝土板，抗側(cè)力體系主要組成部分為鋼結(jié)構(gòu)的框架-支撐結(jié)構(gòu)的位移比限值為1/300。高規(guī)混合結(jié)構(gòu)中并未包括鋼管混凝土柱-框架支撐體系及鋼管混凝土框架等混合結(jié)構(gòu)體系，并考慮到設(shè)計項目的實際工程特點，位移比限值取為1/300。

3.最大適用高度

《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 159：2004）5.1.3規(guī)定矩形鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)的最大適用高度：非抗震下150m，6度與7度條件下110m，8度條件下90m，9度條件下50m；《空心與實心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 159：2012）4.3.1規(guī)定實心鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)的最大適用高度：非抗震下80m，6度條件下70m，7度條件下60m，8度（0.2g）條件下50m，8度（0.3g）條件下40m，9度條件下30m；《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 28：2012）4.2.2、條《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50936-2014）4.3.3規(guī)定規(guī)定鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)的最大適用高度：非抗震下80m，6度條件下70m，7度條件下60m，8度（0.2g）條件下50m，8度（0.3g）條件下40m，前者規(guī)定在9度條件下最大適用高度為24m，后者為30m?！犊招呐c實心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》對鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)最大適用高度的規(guī)定基本一致，條文說明中對此的有關(guān)解釋為：框架結(jié)構(gòu)的抗震性能及抗倒塌能力取決于柱的性能，采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的框架結(jié)構(gòu)抗震性能優(yōu)于鋼筋混凝土框架，其最大適用高度參照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3中關(guān)于框架結(jié)構(gòu)最大適用高度的規(guī)定并適當(dāng)提高?！毒匦武摴芑炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》條文說明對最大適用高度的解釋為：矩形鋼管混凝土框架有良好的延性，其適用高度可不低于鋼結(jié)構(gòu)的適用高度?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》8.1.1條對鋼結(jié)構(gòu)框架的最大適用高度規(guī)定：6度、7度（0.10g）為110m，7度（0.15g）、8度（0.20g）為90m，8度（0.30g）為70m，9度為50m。由此可知：上述規(guī)范對最大適用高度并未做過系統(tǒng)的理論和工程研究，僅是從理論上參考相關(guān)規(guī)范得出的，在設(shè)計時合理控制參數(shù)，采用抗震性能化設(shè)計，最大適用高度可不拘泥于規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。

[1]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS 159：2004[s].中國計劃出版社

[2]中國工程建設(shè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).實心與空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS 254：2012[s].中國建筑工業(yè)出版社

[3]中國工程建設(shè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS 28：2012[s].中國計劃出版社

[4]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB50936-2014[s].中國建筑工業(yè)出版社

作者簡介：1.劉光輝（1986年6月），男，河南省鄭州市，河南博派建筑設(shè)計有限公司，助工，碩士，結(jié)構(gòu)工程設(shè)計與施工；

2.張繼培（1987 年7月），男，河南省鄭州市，河南博派建筑設(shè)計有限公司，助工，本科。