框支結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)心得

　　關(guān)鍵詞：框支結(jié)構(gòu),剛度比

　　1. 工程概況

　　本工程位于洛川縣，擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)地基土由填土、黃土、古土壤組成，場(chǎng)地屬于自重濕陷性黃土場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為三級(jí)，建筑物總層數(shù)為29層，地下一層地下室，地上兩層商場(chǎng)，三層以上為住宅，抗震設(shè)防烈度為6度，框支層框架抗震等級(jí)為二級(jí)，底部加強(qiáng)區(qū)為二級(jí)，一般部位為三級(jí)，單元平面如下圖：

　　2. 計(jì)算過程

　　2.1模型輸入：

　　在框支結(jié)構(gòu)的模型輸入時(shí)，要盡量做到梁與柱、墻與梁、墻與柱的軸線居中，尤其保證框支柱于框支梁的軸線居中，盡量保證上部墻體落在框支梁上�？蛑ЫY(jié)構(gòu)一般都有裙房，因此主體部分在裙房范圍內(nèi)都軸線居中，對(duì)建筑外觀并不影響，對(duì)結(jié)構(gòu)也非常有利。

　　2.2參數(shù)設(shè)定：

　　2.2.1 結(jié)構(gòu)體系 在08版PKPM中為復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)，而在10版PKPM中則有明確的框支結(jié)構(gòu)體系。

　　2.2.2模擬施工 模擬施工1為一次加載，而模擬施工3為逐層加載，一般情況我們會(huì)采用模擬施工3，這與實(shí)際施工比較接近，但對(duì)于框支結(jié)構(gòu)這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，有時(shí)候會(huì)丟失荷載，10版中明確指出模擬施工1和模擬施工3都要計(jì)算一下，取最不利的情況。

　　2.2.3 托墻梁的放大系數(shù) 08版中可以適當(dāng)?shù)姆糯螅�但�?0版中不建議放大。

　　2.2.4特殊構(gòu)件的定義 首先為特殊梁，要將支撐上部剪力墻的梁定義為框支梁;其次，要將支撐框支梁的柱定義為框支柱;最后要定義板，將轉(zhuǎn)換層定義為彈性板，同時(shí)定義為薄弱層，與轉(zhuǎn)換層相鄰的上下層適當(dāng)加厚。

　　2.3計(jì)算

　　在08版《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對(duì)底部大于1層時(shí)的框支結(jié)構(gòu)它的剛度比的計(jì)算方法采用剪彎剛度，而在10版中《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對(duì)底部1,2層時(shí)的框支結(jié)構(gòu)它的剛度比的計(jì)算方法采用剪切剛度，這是計(jì)算上的最大的區(qū)別;另外，因指定了彈性板，所以要采用總剛的計(jì)算方法。

　　3. 結(jié)果判斷

　　3.1總信息

　　在總信息中薄弱層除了指定的薄弱層，可以放大1.15倍(10版1.25倍)，其他層為1.0的放大系數(shù)。

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　　Floor No. 1 Tower No. 1

　　Xstif= 41.8292(m) Ystif= 11.3776(m) Alf = 0.0103(Degree)

　　Xmass=41.3647(m) Ymass=6.0009(m) Gmass(活荷折減)= 8007.0708( 6679.5195)(t)

　　Eex = 0.0174 Eey = 0.1534

　　Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000

　　Ratx1= 4.2266 Raty1= 2.5398 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.00

　　RJX= 2.6342E+08(kN/m) RJY = 1.5278E+08(kN/m) RJZ = 1.8772E+11(kN/m)

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　　Floor No. 2 Tower No. 1

　　Xstif= 41.6388(m) Ystif= 12.5501(m) Alf = -5.2483(Degree)

　　Xmass=41.1527(m) Ymass=11.8970(m) Gmass(活荷折減)= 3712.7908( 3405.0273)(t)

　　Eex= 0.0203 Eey = 0.0270

　　Ratx = 0.3005 Raty = 0.5057

　　Ratx1= 1.1774 Raty1= 1.1879 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.00

　　RJX=7.9166E+07(kN/m) RJY = 7.7258E+07(kN/m) RJZ = 4.5160E+10(kN/m)

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　　Floor No. 3 Tower No. 1

　　Xstif= 41.6397(m) Ystif= 12.4241(m) Alf = -0.0251(Degree)

　　Xmass=41.4601(m) Ymass=11.8824(m) Gmass(活荷折減)= 5110.4600( 4831.7344)(t)

　　Eex = 0.0073 Eey = 0.0214

　　Ratx = 0.8563 Raty = 0.8208

　　Ratx1= 0.9708 Raty1= 0.9331 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.15

　　RJX= 6.7786E+07(kN/m) RJY = 6.3417E+07(kN/m) RJZ = 4.0611E+10(kN/m)

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　　Floor No. 4 Tower No. 1

　　Xstif= 41.5725(m) Ystif= 13.2293(m) Alf = -0.1152(Degree)

　　Xmass=41.4033(m) Ymass=11.9858(m) Gmass(活荷折減)= 2285.9487( 2165.9851)(t)

　　Eex = 0.0073 Eey = 0.0527

　　Ratx = 1.2800 Raty = 1.3388

　　Ratx1= 1.2700 Raty1= 1.2690 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.00

　　RJX=8.6763E+07(kN/m) RJY = 8.4903E+07(kN/m) RJZ = 4.7210E+10(kN/m)

　　3.2 剛度比

　　在08版中剪切剛度比不大于2，剪彎剛度比不大于1.3在10版中剪切剛度比不小于0.5，剪彎剛度比不小于0.8，兩個(gè)版本的數(shù)值不同，但概念是相同的。

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　　高位轉(zhuǎn)換時(shí)轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比

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　　采用的樓層剛度算法:Shear-bending Stiff.

　　轉(zhuǎn)換層所在層號(hào)= 3

　　轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)起止層號(hào)及高度= 2 3 10.00

　　轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)起止層號(hào)及高度= 4 6 9.30

　　X方向下部剛度= 0.3652E+08 X方向上部剛度= 0.2884E+08 X方向剛度比= 0.7344

　　Y方向下部剛度= 0.3483E+08 Y方向上部剛度= 0.2802E+08 Y方向剛度比= 0.7483

　　《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中明確說明兩個(gè)方向的剛度比宜接近，如果相差較大那說明兩個(gè)方向的剪力墻或框支柱的布置不合理，調(diào)整兩個(gè)方向的剪力墻或框支柱的截面尺寸。

　　3.3周期比

　　周期比即結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期(也稱第一扭振周期)Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期(也稱第一側(cè)振周期)T1的比值。周期比主要控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，使結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。因?yàn)楫?dāng)兩者接近時(shí),由于振動(dòng)藕連的影響,結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)將明顯增大。

　　周期最長(zhǎng)的扭振振型對(duì)應(yīng)的就是第一扭振周期Tt，周期最長(zhǎng)的側(cè)振振型對(duì)應(yīng)的就是第一側(cè)振周期T1;計(jì)算Tt / T1，看是否超過0.9。

　　3.4 位移

　　高層建筑層數(shù)多，高度大，為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)具有必要的剛度，應(yīng)對(duì)其最大位移和層間位移加以控制，主要目的有以下幾點(diǎn)：

　　3.4.1.保證主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài),避免混凝土墻柱出現(xiàn)裂縫,控制樓面梁板的裂縫數(shù)量,寬度。

　　3.4.2 保證填充墻,隔墻,幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好,避免產(chǎn)生明顯的損壞。

　　3.4.3 控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

　　Δu/h應(yīng)滿足以下要求：框支層 1/1000

　　如果位移不滿足要求，說明剛度不夠，可以將剪力墻加長(zhǎng)或加厚。

　　3.5 梁柱的超配筋信息

　　一般都為抗剪超筋，此時(shí)可以采用逐漸增加截面的寬度解決。

　　3.6框支柱和邊緣構(gòu)件的軸壓比 6度區(qū)二、三級(jí)不大于0.6

　　3.6.1抗震等級(jí)越高的建筑結(jié)構(gòu)，其延性要求也越高，因此對(duì)軸壓比的限制也越嚴(yán)格。對(duì)于框支柱、一字形剪力墻等情況而言，則要求更嚴(yán)格�？拐鸬燃�(jí)低或非抗震時(shí)可適當(dāng)放松，但任何情況下不得小于1.05。

　　3.6.2.限制墻柱的軸壓比，通常取底截面(最大軸力處)進(jìn)行驗(yàn)算，若截面尺寸或混凝土強(qiáng)度等級(jí)變化時(shí),還驗(yàn)算該位置的軸壓比。

　　3.6.3.試驗(yàn)證明，混凝土強(qiáng)度等級(jí)，箍筋配置的形式與數(shù)量，均與柱的軸壓比有密切的關(guān)系，因此，規(guī)范針對(duì)情況的不同，對(duì)柱的軸壓比限值作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

　　3.6.4.當(dāng)墻肢的軸壓比雖未超過上表中限值，但又?jǐn)?shù)值較大時(shí)，可在墻肢邊緣應(yīng)力較大的部位設(shè)置邊緣構(gòu)件，以提高墻肢端部混凝土極限壓應(yīng)變，改善剪力墻的延性。當(dāng)為一級(jí)抗震(9度)時(shí)的墻肢軸壓比大于0.3,一級(jí)(8度)大于0.2,二級(jí)大于0.1時(shí),應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件,否則可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件,程序?qū)Φ撞考訌?qiáng)部位及其上一層所有墻肢端部均按約束邊緣構(gòu)件考慮。

　　結(jié)束語:

　　以上僅從規(guī)范條文及在進(jìn)行PKPM軟件運(yùn)用的角度對(duì)高層框支結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行對(duì)照理解的幾點(diǎn)心得，然而規(guī)范條文終究有其局限性，只能針對(duì)一些普通、典型的情況提出要求，軟件的模擬計(jì)算與實(shí)際情況也有一定的差距，因此，對(duì)于千變?nèi)f化的實(shí)際工程，需要結(jié)構(gòu)工程師運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的要求，做出具體分析和采取具體措施，以上內(nèi)容和大家共同分享，以供參考。