錯層結構剛度及樓層位移角的計算

全致高（廣西榮泰建筑設計有限責任公司 廣西 柳州 545007）

錯層結構剛度及樓層位移角的計算

全致高
（廣西榮泰建筑設計有限責任公司 廣西 柳州 545007）

隨著經濟社會的發展，現代建筑呈現出了功能復雜化、類型多樣化等趨勢，現有的錯層結構計算程序已無法真實的反映錯層結構的某些參數，由此本文結合某剪力墻結構算例，研究了錯層結構剛度及樓層位移角的計算。

錯層結構；剛度；位移角；計算

0 引言

高層建筑是社會需求與經濟繁榮、科技進步的產物。隨著對高層建筑使用功能要求的日趨復雜，高層建筑在數量日漸增多、高度不斷提升的同時，結構形式也日趨多樣性。為了有效地利用建筑空間，部分樓盤會在沿街塔樓設置商業裙樓。由于商業層高與住宅層高不同，相鄰樓層結構高差超過了梁高范圍，因此在結構上宜安錯層考慮。《高層建筑混凝土結構技術規程》要求，當采用錯層結構時，為保證結構分析的可靠性，相鄰錯開的樓層不應歸并為一個剛性樓層計算。但目前現有的結構計算程序無法真實的模擬樓層關系，在計算結果中會出現異常，因此在錯層處的計算往往采用人工手算復核。本文結合某工程框架剪力墻底部商業錯層結構算例，探討錯層結構側向剛度及位移角的計算。

1 錯層部位側向剛度、位移角計算方法

目前國內主流結構設計軟件，如PKPM、盈建科，在錯層部位的建模可分為兩種思路。

第一種，整體平面建模，以其中一個板面標高作為基準層高，錯層的部分通過輸入梁、板標高形成。這種建模方法比較直觀，與實際情況相符，計算結果也無異常。但錯層部分的豎向構件計算高度均為基準層高，反映不出錯層部位的受力情況。因此這種建模方式存在一定的安全隱患。

第二種，分層建模，錯層的樓層分為兩個標準層建模。這種建模方法比較復雜，且在第二個標準層由于層高很小，在計算上會形成剛度的突變，從而在計算結果中反應出側向剛度、位移角不滿足規范要求的情況。本文是基于這種建模方式，通過人工手算得到真實的側向剛度和位移角。

1.1 樓層側向剛度計算

本文通過某框架剪力墻結構算例，探討錯層結構的計算方法。工程位于廣西柳州，為18層框架剪力墻結構，一層地下室，底部一半為三層住宅，另一半為兩層商業。工程使用PKPM軟件建模計算，平面簡圖及計算簡圖如圖1所示。

圖1 ：平面簡圖及計算簡圖

由計算簡圖看，在9.000標高以下左半部分為住宅，右半部分為商業，錯層高度為1.5m。

根據《高層建筑混凝土結構技術規程》3.5.2條第2款，對框架剪力墻結構，樓層與其相鄰上層的側向剛度比計算公式如下，且本層與相鄰上層的比值不宜小于0.9；當本層層高大于相鄰上層層高的1.5倍時，該比值不宜小于1.1；對底部嵌固層，該比值不宜小于1.5。

在錯層部位，如住宅部分三層的剛度應為本層地震剪力標準值與二至三層的層間位移的比值。二至三層的層間位移為△3+△4，于是可以將上述公式變形為RJ3左=V4/（△3+△4）。同理對于商業部分二層的剛度為RJ2右=V3/（△2+△3）。

1.2 樓層位移角計算

位移角驗算也應勾選剛性樓板假定，但是對于錯層結構，錯層部位墻、柱不在同一標高，或者本層沒有樓板，此時如果采用“強制剛性樓板假定”，越層墻、柱將受到樓層的約束，結構分析可能失真，位移角也不一定有意義。樓層位移角的計算與側向剛度類似，根據《高層建筑混凝土結構技術規程》第3.7.3條，位移角為按彈性方法計算的風荷載或多遇地震標準值作用下的樓層層間最大水平位移與層高之比，公式為：

這里可以將上述公式變形為，在錯層部位，同樣以第三層為例θ3左=（△max3+ △max4）/H3左。同理對于商業部分二層的位移角為θ2右=（△max2+△max3）/H2右。

2 錯層結構在計算上須注意的其他問題

錯層結構除了側向剛度及位移角外，墻身穩定性也需要特別注意。在建模中，由于墻身計算高度是取層間高度。由計算簡圖看，商業部分一層層高為5.2m，二層層高為4.5m，但實際模型中，墻肢計算高度由下往上依次為3.7m、1.5m、1.5m、3.0m。在計算墻身穩定性時，計算高度不符合實際，計算結果偏于危險。因此在計算墻身穩定性時，可以將模型分為左右兩個，分別計算，這樣出來的結果較為真實。

3 結束語

通過以上方法能夠較好的處理層間位移比、層間位移角、側向剛度等結構的計算參數。但錯層結構屬于復雜高層結構，豎向抗側力構件受力復雜，抗震性能較差，高層建筑宜避免采用。但如果因建筑的需要，局部有錯層，也可以通過一些措施進行加強，消除或減輕錯層給結構帶來的不利影響。例如，當樓面板變標高處合用同一根梁時，可考慮設置梁側加腋以改善水平力的傳力途徑。錯層處框架柱的截面也可按“中震”進行復核，柱截面高度不應小于600mm，墻截面厚度不小于250mm。對于錯層的設計，要合理布置結構，補充計算，增加必要的構造措施，在保證滿足安全的前提下，做到經濟合理。

[1]《建筑抗震設計規范》GB50011-2010.

[2]《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010.

[3]李宏洲.錯層結構設計的分析探討[J].江蘇建筑.2015(02).

[4]王春偉.淺談帶錯層的高層建筑結構抗震設計[J].中國新技術新產品.2014(13).

[5]郭劍飛,楊育人,劉秀宏.多高層錯層結構設計中的若干技術措施分析[J].四川建筑科學研究.2014(01).

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1007-6344（2016）06-0334-01

全致高（1987.09--），男，本科，廣西柳州人，助理工程師，現工作于廣西榮泰建筑設計有限責任公司，主要從事建筑結構設計方面的工作。