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楼板弱连接分析(补充)

2年前浏览2024

在住宅建筑中，经常出现如下典型的平面不规则结构，由中心区结构及沿不同方向伸出的单肢结构通过楼盖整体连接而成。单肢结构一般不能单独成立，需通过中心区连成整体共同抵御风和水平地震作用。

目前，比较流行的分析方法是参考美国规范（IBC-2000），相关理论描述如下：

在这里，大多数人会产生一个疑问。既然软件已经计算得到弱连接位置的剪力和轴力（或者是根据剪应力和正应力积分得到剪力和轴力），公式前面多出来的这一项0.5·αmax·G究竟是什么？

原因是，我们采用反应谱法计算时，无法考虑反向振型的影响，计算得到的弱连接位置的内力往往偏小。可以试想一下，如果弱连接一侧的单肢反向振动，在既有的楼板内力基础上，就会叠加一个地震力。而这个地震力是多少呢？

说实话，这是一个复杂问题，这里给出的简化方法是通过重力计算，以7度区为例，地震力系数为0.5X0.23=11.5%，相当于中震的剪重比是11.5%，对应小震就是4%，这是一个非常大的数值，所以说过于保守。

深圳市有一个《高层建筑平面凹凸不规则弱连接楼盖抗震设计方法技术指引》，其附录A也给出了一个弱连接内力的计算方法。这个方法的核心，是做一个隔离体出来，然后通过力的平衡计算弱连接位置的内力。

这种方法，从静力学角度来看，是成立的。但同样涉及到一个比较重要的问题，即外水平荷载Fi怎么计算？

常见做法是按重量占比系数乘以层剪力。但这样操作隐含一个前提，即楼板面内假定为刚性板，但这对弱连接楼盖恰恰是不成立的。

如果说，这里的外水平Fi也采用美国规范的方法计算，即0.5·αmax·G，那其实就等同于文章开头的计算方法。

但技术指引给出的方法，操作反而更麻烦。比如，根据振型组合的CQC方法，我们需要得到隔离体不同位置墙体各个振型的剪力，但这其实是很困难的。对一个实际项目，即使采用组合后的内力直接相加，也需要编程辅助计算。

Anyway，影响全局的焦点还在于水平外荷载Fi（也包括轴力Ni）如何计算。

从逻辑上来看，最严谨的方式是采用时程分析，但地震选波的离散性同样广为诟病。

今天文章的结论是：

对一个问题的深入分析，需要不同的方法和工具，这些方法和工具，各有各的问题，正确评估不同分析方法的利弊，也是结构工程师的职责之一。这句话讲起来轻巧，要做到很难。

过去讲的“一招鲜，吃遍天”的想法是不对的。有限元法刚普及的时候，很多人说，工程师要失业了，大部分的工程理论、工程经验都被有限元法通吃，事实并无如此。

厉害的工程师，更像是一名“全职高手”，没什么大技能，但能恰到好处地使用各种小技能。

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首次发布时间：2022-07-26