作者：廣東省院結構安全顧問
本系列希望利用近幾年完成的31個超限項目分別探討《抗規》中6個不規則項的力學概念以及當前執行上存在的一些問題，提出了相應的修訂建議以供探討。
本文對近幾年完成的31個超限工程項目的結構體系以及高度進行分類統計，如圖1和圖2所示。其中框架-核心筒結構體系最多，有14個，佔總數的45%。房屋高度類別較為均勻。圖3表示按《抗規》判別的不規則項類型數量統計，其中扭轉不規則佔比較高。
圖1 不同結構體系所佔比例 圖2 不同高度類別所佔比例
圖3 31項超限工程的不規則類型數量統計
本期為第二期，主要針對“凹凸不規則”進行探討。
《抗規》是根據結構平面的尺寸來定義凹凸不規則的，凸出方向長度超過30%即判別為不規則。
《抗規》中用平面凹進的尺寸與投影方向總尺寸的比值來區分規則性，沒有考慮凸出部位寬度影響，這會產生大量影響不大的不規則項。實際上凸出部位的寬度以及長寬比是主要影響因素，應該細化判斷條件，避免將影響不大的凹凸平面判別為不規則項。
歷次震害表明，不規則的結構在地震中更容易發生破壞。建築平面的凹凸不平會影響結構的抗側力構件佈置，容易產生偏心或剛度不均勻，導致不同程度的扭轉變形和應力集中, 使結構的抗側力構件無法完全發揮出其效用。而且凹口部分與主體運動不協調，容易導致連接部分應力集中，在地震作用下發生脆性破壞。
為了研究凹凸部分不同尺寸的情況下對整體結構的影響，建立7個模型進行分析，均採用框架結構，跨距均為5.1m，層高均為4.5m，共12層，平面詳圖1。每個模型突出長度相同，突出位置寬度逐漸變小，按《抗規》均應判定為凹凸不規則，但從平面直觀來看MC2和MC3平面基本完整，似乎可以不歸入凹凸不規則。MC2~MC7模型l/Bmax=0.43，凸出部位的寬度與投影尺寸比b/L詳見表1。表1列出7個模型的位移比結果。
圖1 各模型平面圖及尺寸示意
表1 各模型扭轉位移比
從模型平面來看，按現有不規則判別條件，模型MC4~MC7均為凹凸不規則，但從整體結果來看，模型MC4和模型MC5的扭轉位移比不小於1.2，扭轉效應無明顯增大，模型MC6和模型MC7扭轉位移比增加得比較明顯。由此可見，凸出部位的寬度對扭轉影響較大，當寬度較大時可不列入凹凸不規則。
圖2 X向地震作用下各模型首層柱剪力與總地震剪力之比
選取圖1模型中3根柱進行內力分析。由圖2可以看出，平面局部突出導致突出部位柱剪力增大，且伴隨b/L縮小，其凹凸部位柱剪力增大加劇，其中模型MC1和模型MC2的凹凸部位柱剪力明顯增大，平面局部突出對平面中遠離凹凸部位的柱剪力影響較小。表明凹凸面積相對較大，結構平面整體性較好時，凹凸部位對結構整體影響較小，偶然偏心地震下柱剪力放大有限，因此可以在現有規範基礎上對凹凸不規則條件進行一定放鬆。
建議將《抗規》表3.4.3-1“平面凹進的尺寸大於相應投影方向總尺寸的30%”修改為“平面凹進的尺寸大於相應投影方向總尺寸的30%，且形成的凸出部位寬度小於相應投影總尺寸的30%”。根據本文建議的不規則判別條件，重新對31個超限項目進行判別，扭轉不規則項數量可由11個工程減少至8個。