高層建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

王海濤 段曉飛

摘要：錯(cuò)層是樓板標(biāo)高大于600mm以上,且超過(guò)梁高，錯(cuò)層的面積必須大于等于整個(gè)樓層面積的30%。這種結(jié)構(gòu),屬于建筑方案不規(guī)則的結(jié)構(gòu)形式。首先是平面,每層的樓板由于標(biāo)高不同,相當(dāng)于樓板開(kāi)大洞,所以平面不規(guī)則; 其次是豎向,由于梁板錯(cuò)層,豎向構(gòu)件的剛度會(huì)相差很大,所以豎向也不規(guī)則。在試驗(yàn)和研究中均表明,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震性能較差,應(yīng)盡量避免,但是又有市場(chǎng)需求,為解決好這個(gè)矛盾,在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中,就要注意采取加強(qiáng)措施。本文探討了高層建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；錯(cuò)層；結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)

Abstract: The split-level floor elevation is greater than 600mm or more, and more than high beam, split-level area must be greater than or equal to 30% of the entire floor area. This structure belongs to the irregular structure of the building program. The first is flat on each floor a different elevation, which is equivalent to the floor to open a big hole, so the plane is irregular; followed by vertical slab split-level, the stiffness of the vertical elements will vary greatly, so the vertical nor the rules . Trials and studies show that poor seismic performance of the split-level structure should be avoided, but there are market demand, to resolve this contradiction in the actual design process, it is necessary to pay attention to be taken to strengthen measures. This paper discusses the seismic design of high-rise building split-level structure.Key words: high-rise buildings; split-level; structure; seismic design

中圖分類(lèi)號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

隨著樓市的發(fā)展，人們傳統(tǒng)的居住習(xí)俗正逐漸受到新潮理念的挑戰(zhàn)，舊式的居住觀念已被迅速發(fā)展的現(xiàn)代都市生活理念所替代，在住宅的品位和生活質(zhì)量上人們已提出了一個(gè)相當(dāng)高的要求，這種要求的提高也勢(shì)必引起房型的變化，人們要求現(xiàn)在的房型功能更完善、分割更合理、私密性更強(qiáng)。也就是人們對(duì)住宅的要求已從以前傳統(tǒng)的實(shí)惠型向舒適性、小康性、超前性、休閑性、溫馨型發(fā)展。為此錯(cuò)層式住宅作為一種新概念房型在各地層出不窮，甚至有愈演愈烈的趨勢(shì)，已經(jīng)從獨(dú)立式、聯(lián)立式的低層住宅發(fā)展到多層，又由多層蔓延到高層。

所謂錯(cuò)層, 就是樓板標(biāo)高大于600mm以上,且超過(guò)梁高。光有了這樣的元素還不能構(gòu)成錯(cuò)層結(jié)構(gòu),錯(cuò)層的面積必須大于等于整個(gè)樓層面積的30%。這種結(jié)構(gòu),屬于建筑方案不規(guī)則的結(jié)構(gòu)形式。首先是平面,每層的樓板由于標(biāo)高不同,相當(dāng)于樓板開(kāi)大洞,所以平面不規(guī)則; 其次是豎向,由于梁板錯(cuò)層,豎向構(gòu)件的剛度會(huì)相差很大,所以豎向也不規(guī)則。在試驗(yàn)和研究中均表明,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震性能較差,應(yīng)盡量避免,但是又有市場(chǎng)需求,為解決好這個(gè)矛盾,在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中,就要注意采取加強(qiáng)措施。

一、高層建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

錯(cuò)層結(jié)構(gòu)屬于復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)，之所以定義為復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)主要是因?yàn)橐韵绿攸c(diǎn)。

1、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)屬于豎向布置不規(guī)則結(jié)構(gòu)，在錯(cuò)層部位豎向抗側(cè)力構(gòu)件因計(jì)算高度不同而引起剛度突變；剪力墻結(jié)構(gòu)錯(cuò)層后因建筑使用功能原因易形成錯(cuò)洞或疊合錯(cuò)洞剪力墻使洞口布置不規(guī)則；框架結(jié)構(gòu)錯(cuò)層后形成長(zhǎng)短柱混合的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，更加不利。

2、由于樓板錯(cuò)層，故相當(dāng)于錯(cuò)層樓板開(kāi)大洞，樓板會(huì)受到較大的削弱而形成平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)。

3、錯(cuò)層附近豎向抗側(cè)力構(gòu)件受力復(fù)雜，易形成許多應(yīng)力集中部位。且限于目前計(jì)算軟件的能力尚無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)概念進(jìn)行構(gòu)造加強(qiáng)。

二、錯(cuò)層布局方式

錯(cuò)層住宅的布局方式很多(常見(jiàn)的有左右錯(cuò)(圖1),前后錯(cuò)(圖2)、雙層錯(cuò)(無(wú)論哪一種錯(cuò)層方式(建議每次錯(cuò)層高差控制0.3m-0.45m之間.

圖1

圖2

三、高層建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高層錯(cuò)層建筑結(jié)構(gòu)由于在錯(cuò)層短柱存在很大的內(nèi)力集中，且錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)在錯(cuò)層處的短柱要協(xié)調(diào)相互錯(cuò)開(kāi)的樓蓋的變形，特別是在地震作用下，更易發(fā)生破壞。為改善普通錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)的受力性能，主要采取以下措施來(lái)解決:

( 1) 在普通錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)的錯(cuò)層處根據(jù)實(shí)際需要增設(shè)若干撐桿，用撐桿的軸力來(lái)轉(zhuǎn)移普通錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)錯(cuò)層處短柱受的剪力。

( 2) 在普通錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)的適當(dāng)位置增設(shè)若干剪力墻，用剪力墻來(lái)承擔(dān)大部分的結(jié)構(gòu)水平剪力。

( 3) 錯(cuò)層不宜沿建筑通高設(shè)置，錯(cuò)層中應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的貫通層，將錯(cuò)層分為幾個(gè)區(qū)段，且每個(gè)錯(cuò)層區(qū)段包含的錯(cuò)層層數(shù)也不宜太多，通層要重點(diǎn)加強(qiáng)。

( 4) 對(duì)于電算結(jié)果給出的超筋、超限的連梁，在提高其混凝土強(qiáng)度等級(jí)，截面調(diào)整仍無(wú)效果的情況下，可采用鋼骨混凝土連梁加以解決，采用鋼骨時(shí)要注意鋼骨和墻體暗柱的連接構(gòu)造。

( 5) 在對(duì)復(fù)雜高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的思想確定結(jié)構(gòu)方案、進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置是十分重要的。在此基礎(chǔ)上還要有充分的計(jì)算分析手段例如采用二種不同計(jì)算程序進(jìn)行分析對(duì)比、相互驗(yàn)證，并采用結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析方法進(jìn)行補(bǔ)充分析。

( 6) 對(duì)高層錯(cuò)層建筑在錯(cuò)層處應(yīng)在縱橫向布置剪力墻，并使其互相形成扶壁，錯(cuò)層處布置單獨(dú)的框架柱是不可取的。

2、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

錯(cuò)層結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣，如何保證結(jié)構(gòu)安全，采取有效措施正確處理錯(cuò)層結(jié)構(gòu)就顯得尤為重要。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，充分考慮各種不利因素，針對(duì)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的薄弱部位從建筑平面布置、理論計(jì)算及抗震構(gòu)造措施等方面出發(fā)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體受力性能，提高結(jié)構(gòu)的延性。

( 1) 結(jié)構(gòu)的共用柱大多為短柱，而短柱的延性很差，在建筑遭受本地區(qū)設(shè)防烈度或高于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，很容易發(fā)生剪切破壞而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌，因此對(duì)因錯(cuò)層形成的短柱，應(yīng)該盡量提高短柱的承載力，減小短柱的截面尺寸，采取各種有效措施提高短柱的延性，改善短柱的抗震性能。

( 2) 盡可能使結(jié)構(gòu)平面布置合理化，使錯(cuò)層部位兩層的豎向構(gòu)件剛度相等，對(duì)結(jié)構(gòu)平面布置不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，地震的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)將十分顯著，可能造成角部抗側(cè)力構(gòu)件開(kāi)裂，在設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)這些部位的配筋，增強(qiáng)抗震構(gòu)造措施。

( 3) 加強(qiáng)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中錯(cuò)層柱及其上連梁的抗扭能力，同時(shí)使錯(cuò)層柱與相鄰普通柱的長(zhǎng)細(xì)比控制在1 ～ 2 之間。

( 4) 在高層建筑中，豎向體型應(yīng)避免過(guò)大的外挑和內(nèi)收，立面收進(jìn)部分的尺寸比值應(yīng)滿足≥0. 75 的要求。

( 5) 對(duì)設(shè)防烈度較高、抗震等級(jí)較高的高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能限制使用錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，如不可避免，則應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)，并盡量避免上下層樓面剛度突變。

四、結(jié)語(yǔ)

1、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜, 抗震性能較差, 應(yīng)盡量回避錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。一旦確定為錯(cuò)層結(jié)構(gòu), 盡量減少錯(cuò)層的范圍和錯(cuò)層的樓層數(shù), 錯(cuò)層的兩側(cè)盡量采用結(jié)構(gòu)布置和側(cè)向剛度相近的結(jié)構(gòu)體系, 并盡量選擇抗震性能好的剪力墻結(jié)構(gòu)。通過(guò)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式, 采用較規(guī)則的平面布置體系, 加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施, 可以滿足規(guī)范抗震設(shè)計(jì)的要求。

2、對(duì)于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 應(yīng)更注重于概念設(shè)計(jì), 既很好的保證結(jié)構(gòu)的安全性, 又確保收到良好的經(jīng)濟(jì)效果。

3、 根據(jù)建設(shè)部令第111 號(hào)的精神, 對(duì)復(fù)雜的高層錯(cuò)層結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)審查, 這也是保證錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要措施。

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