【同辰原創(chuàng)】特征周期Tg對結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性影響有多大？

時間：2024-08-02
作者：同辰建筑
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在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，場地特征周期Tg的取值直接影響結(jié)構(gòu)計算地震力的大小，當結(jié)構(gòu)計算主要由地震工況控制時，其影響尤為明顯。那么Tg取值對結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性具體影響多大呢？這與建筑的高度、戶型、具體結(jié)構(gòu)布置等因素都有直接關(guān)系，經(jīng)濟性具體數(shù)據(jù)只能做定性的分析參考。本文以我司某7度（0.15g）項目為例，對特征周期不同取值情況下，結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性進行對比。

01、項目概況:

對比案例為剪力墻住宅、建筑高度43m、層高3.05m，抗震設(shè)防烈度7度（0.15g）、設(shè)計地震分組二組、場地類別Ⅲ類，結(jié)構(gòu)計算為地震工況控制。

根據(jù)“建筑抗震設(shè)計規(guī)范”，特征周期取值有以下2種情況：

① 根據(jù)“抗規(guī)表5.1.4-2”查表確定的Tg=0.55s。

② 根據(jù)“抗規(guī)條文4.1.6”，當有可靠的剪切波速和覆蓋層厚度且其值處于規(guī)范所列場地類別分界線附近時，允許按插值法確定特征周期；本項目正好符合此情況，特征周期插值Tg=0.5s。

我司方案階段已與地勘單位溝通，確認本項目場地特征周期可取值0.5s，地勘單位重新更新了地勘報告相關(guān)章節(jié)內(nèi)容，故項目初期便已經(jīng)按Tg=0.5s進行結(jié)構(gòu)模型計算。地勘報告更新部分內(nèi)容示意如下圖：

▲ 更新后地勘報告示意

出于探究特征周期Tg由0.55s調(diào)整為0.5s為甲方帶來的經(jīng)濟效益，我司補充了Tg=0.55s方案的結(jié)構(gòu)布置，用來與原Tg=0.5s方案進行經(jīng)濟性對比。

02、對比方案概況:

① 結(jié)構(gòu)布置相同的情況下，Tg=0.5s與0.55s位移對比

經(jīng)試算，不調(diào)整任何參數(shù)和布置，直接將Tg=0.5s的計算模型的特征周期由0.5s調(diào)整為0.55s后，結(jié)構(gòu)位移角由1/1051變?yōu)?/966，不能滿足規(guī)范要求（詳見下圖），需要調(diào)整結(jié)構(gòu)布置才能滿足規(guī)范要求。

▲ Tg=0.5s地震作用下位移角

▲Tg=0.5s調(diào)整為Tg=0.55s后位移角

② 位移角相當情況下，Tg=0.5s與0.55s結(jié)構(gòu)布置對比

將Tg=0.55s結(jié)構(gòu)模型調(diào)整至與Tg=0.5s結(jié)構(gòu)模型位移角相當?shù)乃?，調(diào)整前、后結(jié)構(gòu)布置示意見下圖，圖中云線所圈墻體為加長翼緣及增加墻體；

▲ Tg=0.5s結(jié)構(gòu)布置

▲ Tg=0.55s結(jié)構(gòu)布置

③ Tg=0.55s與Tg=0.5s位移對比

特征周期0.55s與0.5s對應(yīng)的位移指標如下：

▲ Tg=0.5s地震作用下位移角

▲ Tg=0.55s地震作用下位移角

03、Tg=0.55s與Tg=0.5s經(jīng)濟性數(shù)據(jù)對比:

為減少其他變量不確定因素對對比數(shù)據(jù)的影響，取兩方案同1標準層進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，鋼筋、混凝土經(jīng)濟性對比數(shù)據(jù)如下：

▲剪力墻結(jié)構(gòu)Tg=0.5s與Tg=0.55s經(jīng)濟性對比

04、結(jié) 論 :

由上述對比數(shù)據(jù)可知，本項目剪力墻住宅Tg=0.5s較Tg=0.55s每平米節(jié)省約12.4元/m2，經(jīng)濟性是非常明顯的。調(diào)整后，可取消、縮短部分剪力墻，并且對業(yè)主后期改造的可能性及建筑品質(zhì)有非常大的提升，所以特征周期的準確取值對項目非常重要，高烈度地區(qū)尤為明顯，應(yīng)予以重視。

上述對比僅針對本項目具體戶型，數(shù)據(jù)僅能參考，具體項目應(yīng)具體分析。需要注意的是對比時要將2種方案的位移指標控制在同一水平，僅調(diào)整特征周期取值而不調(diào)整結(jié)構(gòu)布置是不符合實際設(shè)計情況的。特征周期對于非地震工況控制的結(jié)構(gòu)影響很小，對于7度（0.15g）及以上烈度地區(qū)影響較大，一般情況下烈度越高影響越大。

另外本項目對于框架結(jié)構(gòu)也進行了相同情況的數(shù)據(jù)對比，由對比數(shù)據(jù)可以定性判斷，場地特征周期取值對框架結(jié)構(gòu)的影響更加敏感，經(jīng)濟性影響更大，以下僅簡單展示框架結(jié)構(gòu)Tg=0.5s與Tg=0.55s經(jīng)濟性對比的主要數(shù)據(jù)供參考，有興趣的朋友可以進一步深入驗證。