錯層結(jié)構(gòu)剛度及樓層位移角的計算

全致高（廣西榮泰建筑設(shè)計有限責(zé)任公司 廣西 柳州 545007）

錯層結(jié)構(gòu)剛度及樓層位移角的計算

全致高
（廣西榮泰建筑設(shè)計有限責(zé)任公司 廣西 柳州 545007）

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，現(xiàn)代建筑呈現(xiàn)出了功能復(fù)雜化、類型多樣化等趨勢，現(xiàn)有的錯層結(jié)構(gòu)計算程序已無法真實的反映錯層結(jié)構(gòu)的某些參數(shù)，由此本文結(jié)合某剪力墻結(jié)構(gòu)算例，研究了錯層結(jié)構(gòu)剛度及樓層位移角的計算。

錯層結(jié)構(gòu)；剛度；位移角；計算

0 引言

高層建筑是社會需求與經(jīng)濟繁榮、科技進步的產(chǎn)物。隨著對高層建筑使用功能要求的日趨復(fù)雜，高層建筑在數(shù)量日漸增多、高度不斷提升的同時，結(jié)構(gòu)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(shè)置商業(yè)裙樓。由于商業(yè)層高與住宅層高不同，相鄰樓層結(jié)構(gòu)高差超過了梁高范圍，因此在結(jié)構(gòu)上宜安錯層考慮?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求，當采用錯層結(jié)構(gòu)時，為保證結(jié)構(gòu)分析的可靠性，相鄰錯開的樓層不應(yīng)歸并為一個剛性樓層計算。但目前現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)計算程序無法真實的模擬樓層關(guān)系，在計算結(jié)果中會出現(xiàn)異常，因此在錯層處的計算往往采用人工手算復(fù)核。本文結(jié)合某工程框架剪力墻底部商業(yè)錯層結(jié)構(gòu)算例，探討錯層結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度及位移角的計算。

1 錯層部位側(cè)向剛度、位移角計算方法

目前國內(nèi)主流結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)果也無異常。但錯層部分的豎向構(gòu)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(fù)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(jié)果中反應(yīng)出側(cè)向剛度、位移角不滿足規(guī)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(cè)向剛度和位移角。

1.1 樓層側(cè)向剛度計算

本文通過某框架剪力墻結(jié)構(gòu)算例，探討錯層結(jié)構(gòu)的計算方法。工程位于廣西柳州，為18層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，一層地下室，底部一半為三層住宅，另一半為兩層商業(yè)。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(yè)，錯層高度為1.5m。

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.5.2條第2款，對框架剪力墻結(jié)構(gòu)，樓層與其相鄰上層的側(cè)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(yīng)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(yè)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(yīng)勾選剛性樓板假定，但是對于錯層結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(cè)向剛度類似，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第3.7.3條，位移角為按彈性方法計算的風(fēng)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(yè)部分二層的位移角為θ2右=（△max2+△max3）/H2右。

2 錯層結(jié)構(gòu)在計算上須注意的其他問題

錯層結(jié)構(gòu)除了側(cè)向剛度及位移角外，墻身穩(wěn)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(yè)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(wěn)定性時，計算高度不符合實際，計算結(jié)果偏于危險。因此在計算墻身穩(wěn)定性時，可以將模型分為左右兩個，分別計算，這樣出來的結(jié)果較為真實。

3 結(jié)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(cè)向剛度等結(jié)構(gòu)的計算參數(shù)。但錯層結(jié)構(gòu)屬于復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)，豎向抗側(cè)力構(gòu)件受力復(fù)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(jié)構(gòu)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(shè)置梁側(cè)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(fù)核，柱截面高度不應(yīng)小于600mm，墻截面厚度不小于250mm。對于錯層的設(shè)計，要合理布置結(jié)構(gòu)，補充計算，增加必要的構(gòu)造措施，在保證滿足安全的前提下，做到經(jīng)濟合理。

[1]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010.

[2]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010.

[3]李宏洲.錯層結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2014(13).

[5]郭劍飛,楊育人,劉秀宏.多高層錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干技術(shù)措施分析[J].四川建筑科學(xué)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(xiàn)工作于廣西榮泰建筑設(shè)計有限責(zé)任公司，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的工作。