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第四章——结构系统要求
4.1——适用范围
4.1.1本章适用于第1章定义的混凝土结构的结构设计。
4.2—— 材料
4.2.1混凝土的设计性能应按照第19章选择。
4.2.2钢筋的设计性能应按照第20章选择。
4.3 ——设计荷载
4.3.1设计中的负载和负载组合应符合第5章的规定。
4.4 —— 结构系统和荷载路径
4.4.1结构体系应包括(a)至(g),则适用:
(a)地面结构和屋面结构,包括单向和双向板
(b)横梁和托梁
(c)柱
(d)墙
(e)隔板
(F)基础
(g)根据需要将一个部件传递到另一个部件的接头,连接件和锚固件
4.4.2 4.4.1中给出的包括接头和连接件在内的结构构件的设计应符合第7章至第18章的规定。
4.4.3如果结构系统按照1.10.1的规定认可的进行设计,则应允许其组成构件设计不符合4.4.1和4.4.2的要求。
4.4.4考虑从荷载施加点或起始点到最终阻力点的一条或多条连续传荷路径,结构系统的设计应能抵抗4.3中给出的荷载组合中的设计极限荷载,并且不超出合适的构件设计强度。
4.4.5结构系统的设计应能满足预期的体积变化和不均匀沉降。
R第四章——结构系统要求
R4.1——适用范围
2014年版本中增加了本章来介绍对结构系统的要求。 对于特殊结构及高性能结构,采取比“法规”提供的要求更严格是可取的。 守则和评论必须辅以良好的工程知识,经验和判断力。
R4.2—— 材料
第3章确定了设计要求的参考标准。 第19章和第20章建立了设计要求的混凝土和钢筋的属性。 第26章介绍混凝土材料的施工要求,配合比和混凝土的验收。
R4.3 ——设计荷载
R4.3.1第5章的规定基于ASCE / SEI7。设计荷载包括但不限于静荷载,活载,雪荷载,风荷载,地震效应,预应力效应,起重机荷载,振动影响 ,收缩,温度变化,蠕变,收缩补偿混凝土的膨胀,以及预测的支撑的不均匀沉降引起的受荷。 其他特定的荷载项目可以由有许可证的专业设计人员指定。
R4.4——结构系统和荷载路径
R4.4.1结构混凝土设计至今从强调单个构件设计演变为对整个系统结构的设计。结构系统由结构构件,接头和连接件组成,每个结构件都执行特定的作用或功能。一个结构构件可以属于一个或多个结构系统并在每个系统中起不同的作用,并且必须满足它们所属的各个结构系统的所有详细要求。接头和连接是指相交构件共有的位置,或者是用于将一个构件连接到另一个构件的部分,但是各个构件、接头和连接之间的划分可以取决于结构的理想化方式。在本章中,“构件”一词通常指“结构构件、接头和连接”。虽然“规范”是考虑到结构系统由这些构件组成而编写,但是许多替代布置也是可行的,因为并非所有结构构件类型都用于所有的建筑结构系统。构件类型的选择是由符合“规范”要求的持证设计专业人员进行的。
R4.4.2在各类结构构件的章节中,要求遵循相同的一般顺序和范围,包括一般要求,设计限制,要求的强度,设计强度,钢筋限制,钢筋细节以及其他类型的特殊要求。
R4.4.3某些不属于法则提供的常规的材料,结构构件或系统如果符合法则的意图也可以接受。第1.10.1节概述了获得替代材料和系统批准的程序。
R4.4.4设计应基于构件和连接件的设计强度不低于荷载传递路径上的强度要求。被许可的专业设计人员可能需要研究一个或多个可能的传荷路径来确认每条传荷路径上的薄弱环节。
R4.4.5柱和墙的蠕变和收缩的影响,大跨屋顶和地板系统中的蠕变和收缩的约束,预应力引起的蠕变,温度变化引起的体积变化以及由这些体积引起的对支撑构件的潜在损
4.4.6 抗震力系统
4.4.6.1每个结构应根据一般建筑规范或由没有合法采用建筑规范的地区的管辖机构限确定一个抗震设计类别。
4.4.6.2作为抗震系统的一部分设计的结构系统应满足由一般建筑规范指定的系统或由未经合法采用建筑规范的地区的有管辖权限的机构确定的系统。
4.4.6.3属于A类抗震设计的结构系统应满足本规范的适用要求。 属于B类抗震设计的结构不要求按照第18章进行设计。
4.4.6.4 属于抗震设计B,C,D,E或F类的结构系统除满足本规范其他章节的适用要求外,还应满足第18章的要求
4.4.6.5假定不属于结构抗震系统的一部分结构构件是被允许的,但应符合4.4.6.5.1和4.4.6.5.2的要求。
4.4.6.5.1在属于抗震设计类别B,C,D,E或F的结构中,这些结构构件对系统响应的影响应考虑并纳入结构设计中。
4.4.6.5.2在属于抗震设计类别B,C,D,E或F的结构中,应考虑对这些结构构件造成损坏的后果。
4.4.6.5.3在属于抗震设计类别D,E或F的结构中,不属于抗震系统一部分的结构构件应符合第18章中的适用要求。
4.4.6.6非结构构件的影响应按照18.2.2.1的规定进行考虑,并考虑对非结构构件的损坏后果。
害在设计中应予以考虑。加强件,封闭条或伸缩缝是应对这些效应的常用方法。在许多具有传统比例和朝向的混凝土结构中,最小收缩和温度补偿将裂缝控制至可接受水平。不均匀沉降或隆起是设计中的重要考虑因素。岩土上建议一般建筑结构的设计荷载组合通常不包括允许不均匀沉降和隆起的标准值。
R4.4.6 抗震系统
R4.4.6.1“规范”中的设计要求基于结构所属抗震设计类别。一般来说,抗震设计类别与地震风险等级,场地类型,占用率和建筑物使用年限有关。确定建筑物抗震设计类别属于一般建筑规范的管辖范围,而非本规范。在没有通用建筑规范的情况下,ASCE / SEI 7为建筑物确定抗震设计类别。
R4.4.6.2一般建筑规范通过ASCE / SEI 7规定了考虑抗震设计类别和建筑物高度等因素的部分抗震结构系统类型。 分配给抗震设计类别B至F的系统的抗震设计要求在第18章中规定。如果建筑负责人批准,也可以使用其他系统
R4.4.6.3 A 类抗震设计的结构受地震危害最低。 第18章不适用。
R4.4.6.4第18章包含了对抗震设计类别和建筑所使用抗震系统的规定。在各个抗震类别中并非所有结构构件类型都有特定要求。例如,第18章不包括抗震设计类别B和C类中对结构墙的要求,但包含了抗震设计类别D,E和F类对其的特殊规定。
R4.4.6.5在抗震设计类别D,E和F中,不认为是结构抗震系统的一部分的结构构件在设计时,应考虑其响应地震时发生的侧移及其受力。
R4.4.6.6虽然本规范的范围不包括非地震效应非结构单元的设计,但非结构单元对结构性能的潜在负面影响需要在抗震设计类别B,C,D,E及F中考虑 ,在过去的地震中,非结构单元与结构体系的相互作用 ,例如,短柱效应 , 导致了结构的破坏和某些构件的破坏。
4.4.7 隔板
4.4.7.1隔板,如地板或屋面板,应设计满足既能抵抗平面外重力荷载又能承受给定荷载组合的平面内侧向力
4.4.7.2隔板及其与框架构件的连接应设计满足其在隔板和框架构件之间传递力。
4.4.7.3隔板及其连接件的设计应能够为垂直,水平和倾斜的元件提供侧向支撑。
4.4.7.4隔膜板的设计应能承受来自土壤和静水压力的侧向荷载,以及通过结构分析分配给隔板的其他荷载。
4.4.7.5在从隔板向垂直元件传递力的地方,应提供收集器。
4.4.7.6作为抗震系统一部分的隔板应按其受力设计。 在属于D,E,F类抗震设计的结构中,隔板的设计应符合第18章的要求
4.5—— 结构分析
4.5.1 分析过程应同时满足结构的变形和受力要求。
4.5.2 可使用第6章中的结构分析方法。
4.6——强度
4.6.1构件及其接头和连接件在力矩,轴向力,剪切力,扭转力和轴承方面的设计强度应取标准强度Sn乘以适用的强度折减系数。
4.6.2结构和结构构件应具有所有设计部分的设计强度,大于或等于按本规范或一般建筑规范的要求计算的任意荷载和力所要求的强度U
R4.4.7隔板 - 地板和屋面板通过同时支撑重力荷载和传递平面内横向作用力起到双重作用。 第12章提供了对膜板的一般要求,并在该章的评注中描述了膜板的作用。 在第18章中规定了用于设计属于抗震设计类别D,E和F的结构中的隔板的附加要求。
R4.4.7.5所有的结构系统必须按4.4.4的要求有一个完整的传荷路径。在需要的地方配备的收集器包括在荷载传递路径中。
R4.5——结构分析
分析的作用是评估结构系统的内力和变形,并确保符合“规范”的强度,适用性和稳定性要求。计算机在结构工程中的使用使得对复杂结构进行分析成为可能。 “规范”要求使用的分析程序符合结构变形的平衡和相容性的基本原则,允许使用第6章中提供的许多分析技术,包括不连续区域所需的支柱和连接方法。
R4.6——强度
强度设计的基本要求可以表述如下:
设计强度ge;所需强度
在强度设计过程中,安全等级由应用于标准强度的荷载和强度折减系数的综合决定。使用标准假设和强度公式,以及材料强度和尺寸计算出的构件或横截面的强度的标准值称为标准强度,通常称为Sn。构件或横截面的设计强度或可用强度是经过一定的强度折减系数降低的设计强度。强度折减系数是因为考虑到现场材料强度和尺寸的变化造成的强度不足,简化设计方程中的假设,延性的程度,构件的潜在失效模式,所需可靠性以及结构中构件的其他荷载路径的失效和存在的重要性等因素的影响。
该规范及一般建筑规范规定了设计荷载组合,也称为分担荷载组合,它定义了不同类型的荷载按单个荷载系数相乘(因式分解)的方式,然后组合得到组合荷载U.单个荷载因子和附加组合反映了单个荷载作用的幅度变化,各种荷载作用同时出现的概率,以及在确定所需设计强度时在结构分析中作出的假设和近似。
在适用线性分析时,典型的设计方法是分析单个不确定荷载工况的结构,然后将各个不确定荷载工况合并到一个设
4.7——适用性
4.7.1在使用荷载条件下的性能评估应考虑由预应力,挠曲,收缩,温度变化,轴向变形,连接结构构件约束和地基沉降引起的反作用力矩,扭转力,剪力和轴向力。
4.7.2对于各结构,结构构件及其连接,如果按照适用章节的规定进行设计,则应视为满足4.7.1的要求。
4.8——耐久性
4.8.1混凝土混合物的设计应符合19.3.2和26.4的要求,以提供考虑到所适用的暴露环境所需的耐久性。
4.8.2钢筋应按照20.6的规定防腐。
4.9——可持续发展
4.9.1除本规范对强度,适用性和耐久性要求外,被许可的专业设计人员还应被允许在施工文件中规定可持续性要求。
4.9.2本规范的强度,适用性和耐久性要求优先于可持续性考虑。
4.10——结构完整性
4.10.1概述
4.10.1.1应详细说明加固件和连接件,以便有效地将结构连接在一
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