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Expert Tips

Classifying Wood-Sheathed Diaphragms as Flexible or Rigid

While flexible diaphragms are common, 在具有某些特性的建筑物中,证明木隔膜是刚性的是有益的, 例如悬臂式隔膜或长度明显不同的墙线.

设计具有木隔板的工程建筑的设计师通常使用分支面积法将水平地震和风荷载分配给剪力墙或其他抗侧力元件, by idealizing the diaphragm behavior as flexible.

对于风力设计,ASCE 7允许所有膜片采用木结构板护套(如.g.(胶合板或OSB)在第26节中被自动理想化为柔性.2.

For seismic design, ASCE 7 Section 12.3允许膜片用木结构板护套,不超过1.5英寸的非结构混凝土或类似的顶部是理想的柔性, 只要每条垂直阻力线符合ASCE 7层地震荷载漂移限制. 如果这些理想化的条件不满足,ASCE 7第12节.3.1.3提供了一种方法,通过计算可以证明膜片是柔性的-当最大单跨膜片挠度(ẟMDD)大于相邻支承墙平均楼层漂移的2倍(ΔADVE).

MDD  >  2 * ΔADVE

While flexible diaphragms tend to be the default, 在某些情况下,证明木膜片是刚性的是有利的. 例子包括具有显著悬臂隔板的建筑物和剪力墙线长度明显不同的情况. Given the trend toward more complex structural configurations, 多层混合用途和多户木结构建筑设计中使用刚性隔膜分析越来越普遍.

The first figure below shows a hypothetical floor plan where, in the long direction, 与走廊墙相比,外墙上可用的剪力墙长度很少.

第一个图显示了使用柔性隔膜方法的分支区域的横向荷载分布. 在这里,内墙和外墙线都承受着类似的荷载. If the exterior line has 1/3 of the wall length available, then the capacity requirements, on a pounds per foot basis, will be nearly three times higher at the exterior line. 如果在外线的剪力墙是漂移控制,以满足层漂移限制, the difference in detailing requirements may be even larger.

下图显示了使用刚性隔膜分析(RDA)的剪力墙线的假设荷载分布。. With RDA, 横向荷载分布到剪力墙系统中,与建筑物中每面墙的相对刚度成正比, and not through the simpler tributary area distribution. 刚性隔膜设计方法确实需要更多的计算, with at least a spreadsheet analysis of the building system. Performing hand calculations of this quickly is untenable.

Note how, 相对于走廊,外部剪力墙较短, 刚性隔膜分析将较低的侧向荷载分配给外剪力墙线. 这导致内部和外部剪力墙的力需求(plf)相似,并且可以使一些困难的设计情况比柔性隔膜分析更容易实现.

Justifying a Rigid Diaphragm Analysis

ASCE 7 does not provide a method to idealize a diaphragm as rigid via calculation; however, 这些条件在国际建筑规范(IBC)和美国木材委员会的规范中有详细说明 Special Design Provisions for Wind and Seismic (SDPWS). IBC Section 1604.式(4)中指出,当横膈膜的侧向变形小于或等于横膈膜平均位移的两倍时,横膈膜的剪力和扭矩分布为刚性. Similar language is in SDPWS 2015 Section 4.2.5. Reusing the notation from ASCE 7, per IBC Section 1604.4, a simple span diaphragm can be idealized as rigid when:

MDD  ≤  2 * ΔADVE

To justify a wood diaphragm as rigid, 膜片的挠度可以用SDPWS 4计算.2.2、支撑剪力墙的挠度可使用SDWPS 4进行计算.3.2, and the numbers can be compared using the above checks.  如果隔膜的挠度小于支承墙挠度的两倍, the diaphragm can be idealized as rigid.  Depending on the structural configuration, 可能有必要使用堵塞的隔膜,使其具有足够的刚性.