学习如何选择工业厂房钢结构体系（基于12章内容）

在ASCE 7-22抗震设计体系中，第12.2节的内容是结构选什么体系的问题，第12.4~12.9节着重怎么算地震力，而第12.3节则扮演着承上启下的关键角色解决各结构能不能按常规方法算？算出来的力要不要放大？的问题，本期会从楼盖的柔性刚性、结构的不规则判断、冗余性三方面学习12.3节Diaphragm Flexible，Configuration Irregularities，and Redundancy。

不同类型隔板的抵抗变形能力（因为我不想翻译成柔性能力），会导致荷载出现不同的分配方式，隔板可以分为柔性隔板flexible、刚性隔板rigid和半刚性隔板semirigid。

12.3.1.1由钢板、木板为主的隔板，在满足下面任何一项情况的条件下，都属于柔性隔板，其中需要注意的是第三条，light-frame，字面翻译是轻钢框架，如果你把轻钢屋面的钢框架当做light-frame那就错了，11.2有light-frame的定义。

12.3.1.2当无不规则性（不存在type2，3，4，5水平不规则情况下）的混凝土隔板或组合隔板，同时满足跨度/厚度≤3，其中这个ratio不超过3其实很严格很难实现，不满足就得按12.3.1.3进行柔性刚性半刚性判断计算。

12.3.1.3在不满足前两个条件的情况下，就要按本条进行计算判断刚性和柔性。隔板的最大平面内挠度（隔板自身的变形）和相邻竖向构件的平均侧移（竖向构件自身的变形）比值大于2则可以判断为柔性，不大于0.5是刚性，中间值是半刚性。

不同的隔板类型在后续计算和建模的过程中都有不同的定义，他们的分配力方式是不同的。柔性隔板考虑刚度为0，直接按抗侧力构件的从属面积分配侧向力，刚性隔板考虑隔板为∞，根据刚度分配侧向力给抗侧力构件，半刚性隔板就要考虑抗侧力构件和屋面板的协同作用分配侧向力，建模相较于另外两个也更繁琐。

12.3.2隔板的类型对不规则性的判定有着重要的影响。不规则性也就是水平不规则TABLE12.3-1和竖向不规则TABLE12.3-2。

这两个内容放一起的作用是什么呢，或者说相关性是什么呢，柔性隔板不用考虑扭转不规则的出现，这是因为柔性隔板，无法形成隔板与抗侧力构件的协调工作，所以不考虑它出现扭转的情况，而半刚性和刚性隔板，要考虑协同作用的前提下就要避免刚度不均导致的扭转情况，就要计算扭转位移比TIR（torsional irregularity ratio）来评估不规则性。

水平不规则其中type3楼板不连续，看到有兄弟们在讨论，为什么与相邻层的刚度突变也属于判断楼板不连续的一条，我有一点自己的看法，我们在分配水平力的时候追求水平规则是为了避免出现局部应力集中的情况，让各构件能协同工作，这里讨论的是diaphragm stiffness，而纵向不规则讨论的刚度是lateral stiffness，diaphragm stiffness是影响的面内剪切，而lateral stiffness才是侧向力分配的关键。

所以当diaphragm stiffness出现与相邻楼层的突变的时候，可能会出现什么情况，上层楼板刚性板，下层柔性板，不存在开洞的问题，但是刚度差异悬殊，柔性隔板无法把荷载均匀传递给竖向构件，结果就是竖向抗侧力构件出现受力不均，有整体水平抗力体系失效的风险。所以type3的刚度突变，预防的整个体系的连续性破坏风险，所以是在控制上下层水平传力能力不出现突变。或者再换个说法，我认为水平的刚度突变就是另一个维度的薄弱层，都是体系级别的破坏，只是这里的type3只是更聚焦在水平隔板内的荷载传递会出现两端不均的情况。

当然整体来看也是为了整个结构的规则性。我把国标的水平不规则与美标做个对比：

如果说复核水平不规则是为了保证水平荷载能有效传递，那竖向不规则的判定就是为了保证体系荷载更均匀，对有所不足的楼面和竖向构件都给与更多的关注和加强。12.3.3列出了可以豁免部分竖向不规则验证的额外情况，其实也是为了在满足某些特定条件下可以简化设计，避免过度保守的设计。

相较于国标，美标有一个额外显性化的系数，冗余系数，相当于是给抗震体系加一道保险。也不是说国标没有这个安全系数，国标将这个保险，拆分到了多个不同的地方去体现，而美标是直接乘在地震力上。总的可以理解为，如果已经有了有效的多道防线，冗余系数就可以取1.0，如果冗余要求不达标，就要额外放大，这也是性能化设计的体现。

满足下面这些情况的条件下，redundancy可以取1.0：

当SDC-D~F时，即抗震等级较高是，美标要求冗余系数直接取1.3，除了以下的特殊情况，可以仍然取1.0。

可以注意，很多的1.0豁免是通过判断是否有多到防线的情况也与前文的结构不规则有很强的相关性，这也是抗震设计的系统思维，不规则的结构需要严格的设计要求，冗余系数的调整是对不规则程度和是否有多重防线的数值量化，这样既确保了即使无法避免的不规则情况，同时也通过适量的措施保证地震下的安全性。

12.3节其实也就是根据前文确定的SDC-*和结构体系，来确定冗余系数这个抗震设计参数，是一个承前启后的作用。