某钢筋混凝土框架结构办公楼,柱距均为8.4m。由于两侧结构层高相差较大且有错层,设计时拟设置防震缝,并在缝两侧设置抗撞墙,如图1-6(Z)所示。已知:该房屋抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为8度,建筑场地类别为Ⅱ类,建筑安全等级为二级。A栋房屋高度为21m,B栋房屋高度为27m。
经估算,A栋底层中柱KZ1考虑地震作用组合的轴压力设计值N=5490kN,假定该柱混凝土强度等级为C40,剪跨比λ=1.8,箍筋采用直径10的井字复合箍(非螺旋箍)且未配置芯柱。试问,该框架柱最小截面尺寸b(mm)×h(mm)选用下列何项时,满足规范最低抗震构造要求()。
A.550×550
B.600×600
C.650×650
D.700×700
参考答案:C
解析:
根据《抗规》表6.1.2,A栋房屋高度21m,设防烈度8度,框架抗震等级为二级。
根据《抗规》表6.3.6及其注2,该框架柱的轴压比限值:μ=0.75-0.05=0.70
经比较:取b×h=650×650=422500mm>410621mm
【命题思路】
根据轴力估算柱截面是每个结构工程师应该掌握的基本技能。一般情况下,地震区框架柱的截面可根据轴压比来估算。限制框架柱的轴压比主要是为了保证柱的塑性变形能力。本题就是想考查考生是否具有根据轴压比限值估算框架柱截面的能力。
【解题分析】
1.求解本题的关键在于确定轴压比限值。柱轴压比限值主要是由结构类型、抗震等级、柱剪跨比以及是否采取有利于提高轴压比限值的措施等决定。2010版《抗规》将框架结构的轴压比限值减小了0.05,框架-抗震墙、板柱-抗震墙及简体中三级框架的柱的轴压比限值也减小了0.05,并增加了四级框架的柱的轴压比限值。
2.错误解题情况
1)抗震等级确定有误。
确定轴压比限值时,首先应根据房屋的抗震设防类别、抗震设防烈度、结构类型和房屋高度等判定框架的抗震等级。本题房屋的抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为8度,结构类型为框架结构,房屋高度21m,根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010表6.1.2,框架抗震等级为二级。
2)轴压比限值按GB50011-2001,错误地取为0.8,导致估算的柱截面为550×550。
3)未根据剪跨比调整轴压比限值。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.3.6条注2规定:剪跨比不大于2的柱,轴压比限值应降低0.05。
4)错误地考虑了箍筋和芯柱对轴压比限值的有利影响。
5)本题给出的条件是:箍筋采用直径10mm的井字复合箍(非螺旋箍)且未配置芯柱,不满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.3.6条注3、注4的要求,因此轴压比限值不能增加。