对多层框架结构设计中几个问题的理解

发布时间：2022-03-14 15:24:38 浏览数：次

(中冶东方工程技术有限公司，内蒙古包头 014010)
摘要：文章对多层框架结构设计过程中遇到的设计问题及相应的结构措施进行了探讨。
关键词：多层框架设计; 结构薄弱层; 振型组合数；短柱
中图分类号：TU375.4 文献标识码：A 文章编号：[ HTK]1007—6921(2009)07—0210—01
1 框架结构薄弱层的判定与处理

薄弱层是指在强烈地震下, 结构首先屈服并产生较大弹塑性位移的部位, 这些部位的承载力是满足设计地震作用下抗震承载力要求的。只有在地震烈度≥7度地区才会出现。

对于薄弱层的判断,在PKPM软件中, 设计人可根据《建筑抗震设计规范》第5.5.4条规定或个人经验可以直接指定哪一层为薄弱层; 软件在计算时, 如果结构的抗侧移刚度不规则, 某层的抗侧移刚度小于相邻上一层的70% ,或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80% , 或楼层承载力突变, 满足《建筑抗震设计规范》第3.4.2条竖向不规则的规定, 软件自动将该层指定为薄弱层; 如果结构存在转换层,即竖向抗侧力构件不连续, 那么不管该层刚度与上层或上三层的比值是否满足规范要求, 或楼层承载力是否满足规范要求, 必须强制认为该层为薄弱层。

薄弱层是对抗震极为不利的结构层, 原则上应避免出现薄弱层。避免出现薄弱层的最基本方法是加大该层的抗侧移刚度, 即加大该层的柱截面或梁截面; 如果条件允许,可以改变该层层高或减少基础埋置深度。但无法避免出现薄弱层时, 在结构计算和出图时必须按照规范规定采取相应的措施。根据《建筑抗震设计规范》第3.4.3.2条及第5.5.2条～第5.5.5条，除对薄弱层的地震剪力乘以1.15倍的放大系数外, 还应对结构的楼层屈服强度系数进行验算。楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值。如果在地震烈度7度～9度地区的结构楼层屈服强度系数＜0.5时, 应对结构进行弹塑性变形验算, 符合表5.5.5的规定。如果不符合上述要求, 必须对结构布置进行调整。
2 振型组合数的合理选取

应按以下规则选取:对于较高层建筑,当不考虑扭转耦联时,振型数应不小于3；当振型数多于 3时,宜取为3的倍数(由于程序按3个振型一页输出) ,但不能多于层数。当房屋层数不大于2 时,振型数可取层数。对于不规则建筑,当考虑扭转耦联时,振型数应不小于9 ,但不能超过结构层的3倍,只有定义弹性楼板且按总刚分析法分析时,才可以取更多的振型。建筑抗震设计规范在条文说明中明确指出:振型数可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。

目前satwe等程序已有这种功能,这是一个重要指标。如:对于某一建筑,选取的振型数为15 , 但振型参与质量系数只有50%,说明振型数取得不够,可能由于此建筑过于复杂或由于某些杆件不连续导致局部震动引起的,应仔细复核。
3 短柱

在框架结构中, 如果柱净高与柱截面高度之比≤4或剪跨比≤2, 那么该柱为短柱。短柱在地震作用下, 容易发生脆性破坏, 因为短柱的受剪承载力及变形能力不足, 会引起建筑物的严重破坏,设计上应尽可能的避免。

短柱的形成主要有两种原因：①由于楼梯间半休息平台或结构局部错层造成两个框架梁之间的框架柱净高较小引起的；②填充墙设置不当, 造成某层的框架柱两侧一部分无填充墙，一部分有填充墙，无填充墙的柱的净高与柱截面高度之比往往≤4, 形成短柱。

处理短柱主要是增加柱的抗剪承载力及改善其变形能力,一般采用复合箍筋,箍筋沿全高加密 ;保证短柱的纵向钢筋对称布置,且每侧的纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%的方式处理,也可以采用外包钢板、配x形钢筋等方式处理。也可将砌体墙与框架柱设成柔性连接(如:墙柱之间留有缝隙,填充一些松散材料,但应有钢筋与柱拉结) ,或从边框梁处出挑挑耳,上砌砌体填充墙,消除对框架柱的作用。
4 结束语

以上主要阐述了多层框架结构在设计过程中的几点基本问题。设计多层框架结构, 设计人应首先判断结构方案的可行性,对可能碰到的问题, 提前采取措施予以解决, 并对所有计算结果认真分析、判断, 准确无误后方可应用于实际工程。
［参考文献］
［1］ GB50011-2001建筑抗震设计规范［S］.
［2］ GB50010-2002混凝土结构设计规范［S］.

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