多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計分析對策

摘?要：框架結(jié)構(gòu)是多層建筑的首選結(jié)構(gòu)形式。本文依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（2016年版）對框架結(jié)構(gòu)上部計算指標(biāo)要求逐項結(jié)合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計表明超限值原因，并提出設(shè)計對策。以便達(dá)到對多層框架結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體把握。依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》對框架結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)設(shè)計涉及關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行闡述與總結(jié)。以便達(dá)到整體上把握框架結(jié)構(gòu)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計;框架結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計規(guī)范

1 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對多層框架結(jié)構(gòu)的控制指標(biāo)有平面不規(guī)則、豎向不規(guī)則、彈性層間位移角限值。以下逐條闡述指標(biāo)內(nèi)容及超限值的處理辦法。

1.1 平面不規(guī)則

平面不規(guī)則類型包括：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)三種類型。

1.1.1 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則指在具有偶然偏心的規(guī)定水平力作用下，樓層兩端抗側(cè)力構(gòu)件彈性水平位移（或?qū)娱g位移）的最大值與平均值的比值大于1.2。水平位移比超限表明豎向構(gòu)件彈性位移差異較大，常出現(xiàn)于本層平面布置不規(guī)則不對稱有明顯凹凸。調(diào)整的思路基本上是適當(dāng)加大位移大的豎向構(gòu)件剛度及同時減小位移小的豎向構(gòu)件剛度達(dá)到減小位移差值1。

1.1.2 凹凸不規(guī)則指平面凹進(jìn)尺寸大于相應(yīng)投影方向的30%。此項是易于判別的，平面布置時應(yīng)避免出現(xiàn)此項。如果出現(xiàn)此項結(jié)構(gòu)模型很可能同時有其它超限。如果不能避免此類平面布置，就應(yīng)該在凹槽處加拉梁拉板減弱平面布置造成的整體指標(biāo)超限。

1.1.3 樓板局部不連續(xù)指樓板的平面尺寸和剛度急劇變化，如有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%或開洞面積大于該層樓板面積的30%，或較大的樓層錯層。實(shí)際項目中存在的主要是樓板開洞面積，如公建及售樓處因建筑工程需要做躍層，一般開洞面積不會大于30%，結(jié)構(gòu)設(shè)計中一般會加大洞邊梁板剛度。

1.2 豎向不規(guī)則

豎向不規(guī)則類型包括側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變。

1.2.1 側(cè)向剛度不規(guī)則指該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%，除頂層或出屋面小建筑外，局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%。此處側(cè)向剛度的定義是地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值比層間位移。此項不規(guī)則基本出現(xiàn)在首層，即首層層高較相鄰上層高，地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值大，層間位移大。一些埋深較深或首層挑高較高的建筑可

采用加拉梁使首層變兩層進(jìn)而降低結(jié)構(gòu)計算高度使?jié)M足側(cè)向剛度比要求。

1.2.2 豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)指豎向抗側(cè)力構(gòu)件內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件向下傳遞。此項一般多層框架項目不會做轉(zhuǎn)換構(gòu)件。

1.2.3 樓層承載力突變指本層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%。本層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在框架結(jié)構(gòu)中指的是在所考慮的水平地震作用方向上的框架柱，框架柱的層間受剪承載力計算詳《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009附錄C.0.2柱的受剪承載力可根據(jù)柱梁端實(shí)配的受彎承載力按兩端同時屈服的假定失效模式反算。

可在計算模型中將樓層承載力突變層指定為薄弱層，軟件會將本層地震剪力放大1.25倍。如果超限較小，亦可以通過提高本層構(gòu)件強(qiáng)度進(jìn)而提高本層抗側(cè)力構(gòu)件的承載力，或適當(dāng)降低上部樓層抗側(cè)力構(gòu)件的承載力。

1.3 彈性層間位移角限值

根據(jù)抗震設(shè)防三個水準(zhǔn)的要求，采用二階段設(shè)計方法來實(shí)現(xiàn)，即：在多遇地震作用下，建筑主體結(jié)構(gòu)不受損壞，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（包括圍護(hù)墻、隔墻、幕墻、內(nèi)外裝修等）沒有過重破壞并導(dǎo)致人員傷亡;罕遇地震作用下，建筑主體結(jié)構(gòu)遭受破壞或嚴(yán)重破壞但不倒塌。保證建筑的正常使用功能采用層間位移角作為衡量結(jié)構(gòu)變形能力從而判別是否滿足建筑功能要求的指標(biāo)。規(guī)范表5.5.1給出了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移角限值為1/550。

計算此指標(biāo)時只需考慮自身的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)，不考慮偶然偏心與雙向地震作用，一般無樓板削弱情況均可采用剛性樓板假定。此項如果超限可加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍框架柱或梁的剛度，同時減小結(jié)構(gòu)內(nèi)部柱或梁的剛度。

2 多層框架結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)設(shè)計包括地基設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)計兩部分。地基設(shè)計重點(diǎn)包括持力層承載力的確定、地基變形驗(yàn)算、地基穩(wěn)定性驗(yàn)算等。基礎(chǔ)設(shè)計包括基礎(chǔ)形式的選擇、基礎(chǔ)埋置深度及基底面積確定、基礎(chǔ)內(nèi)力和斷面設(shè)計等。以下具體展開闡述原理及在工程中的應(yīng)用。

2.1 持力層承載力的確定

確定持力層承載力之前首先確定基礎(chǔ)埋置深度，可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》5.1節(jié)（以下簡稱《地規(guī)》）逐條核對，北方項目標(biāo)準(zhǔn)凍深是一項基礎(chǔ)埋深的重要因素。初定基礎(chǔ)埋置深度后根據(jù)《地規(guī)》5.2.4條根據(jù)持力層地基土類型確定寬深修正系數(shù)。地基承載力特征值是強(qiáng)調(diào)變形控制的土的綜合特性指標(biāo)。寬度修正考慮的是基底寬度相對試驗(yàn)荷載板尺寸的大小。深度修正考慮的是基底側(cè)向超載可限制地基土的破壞變形，如地基承載力特征值按規(guī)范附錄D采用深層平板載荷試驗(yàn)確定深度修正系數(shù)取0。修正公式中的土重度均取浮重度。基礎(chǔ)埋置深度無地下室時應(yīng)從天然地面標(biāo)高算至基礎(chǔ)底;有地下室時采用擴(kuò)展基礎(chǔ)時應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高算起;有地下室時采用筏板基礎(chǔ)時應(yīng)從室外地面標(biāo)高算起。

2.2 地基變形驗(yàn)算

《地規(guī)》5.3.1條規(guī)定建筑物的地基變形計算值，不應(yīng)大于地基變形允許值。規(guī)范采用對分層總和法計算的地基變形量進(jìn)行修正得到地基最終變形量。計算地基變形時采用作用的準(zhǔn)永久組合。

2.3 地基穩(wěn)定性驗(yàn)算

《地規(guī)》5.4.1條規(guī)定地基穩(wěn)定性驗(yàn)算中，采用單一安全系數(shù)方法要求抗滑力矩與滑動力矩之比大于安全系數(shù)K。

2.4 基礎(chǔ)形式的選擇

多層框架結(jié)構(gòu)一般采用的基礎(chǔ)形式為柱下獨(dú)基;相鄰兩柱或柱邊臨建建筑界限可采用雙柱聯(lián)合基礎(chǔ);地基較為軟弱時采用獨(dú)基時可能產(chǎn)生較大不均勻沉降時，可采用柱下條形基礎(chǔ)或柱下交叉條形基礎(chǔ)。柱下筏基因經(jīng)濟(jì)性交叉一般較少使用，但仍不失為一種整體性良好、施工方便的基礎(chǔ)類型。

2.5 基礎(chǔ)內(nèi)力和斷面設(shè)計

柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，當(dāng)沖切破壞錐體落在基礎(chǔ)底面以內(nèi)時，即為剛性基礎(chǔ)不需要驗(yàn)算柱與基礎(chǔ)交接處的基礎(chǔ)受剪承載力，但應(yīng)驗(yàn)算柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力，驗(yàn)算公式詳《地規(guī)》8.2.8。對基礎(chǔ)底面短邊尺寸小于或等于柱寬加兩倍基礎(chǔ)有效高度的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，應(yīng)驗(yàn)算柱（墻）與基礎(chǔ)交接處的基礎(chǔ)受剪切承載力驗(yàn)算公式詳《地規(guī)》8.2.9。當(dāng)基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級小于柱的混凝土強(qiáng)度等級時，尚應(yīng)驗(yàn)算柱下基礎(chǔ)頂面的局部受壓承載力。驗(yàn)算公式可按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》附錄D.5.1 素混凝土構(gòu)件的局部受壓承載力規(guī)定。

基礎(chǔ)底板的配筋，應(yīng)按抗彎計算確定。基礎(chǔ)底板配筋除滿足計算和最小配筋率要求外，尚應(yīng)符合《地規(guī)》第8.2.1條第3款的構(gòu)造要求及最小配筋率不應(yīng)小于0.15%。計算最小配筋率時，對階形或錐形基礎(chǔ)截面，可將其截面折算成矩形截面，截面的折算寬度和截面的有效高度，按附錄U計算。基礎(chǔ)底板鋼筋可按式（8.2.12） 即：As=M/0.9?yh0 計算。

3 結(jié)語

以上依據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范總結(jié)了多層框架結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計控制性指標(biāo)及依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范總結(jié)了多層框架結(jié)構(gòu)地基和基礎(chǔ)設(shè)計的重點(diǎn)性內(nèi)容。實(shí)際工程項目的復(fù)雜程度可能會超出規(guī)范限值，唯有熟悉與掌握規(guī)范要求，才能有針對性的調(diào)整結(jié)構(gòu)布置使之滿足規(guī)范要求。

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作者簡介：姓名：安盼超，男，漢族?籍貫：河北省保定市，學(xué)歷：大學(xué)本科?.職稱：初級?. 研究方向：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。