淺析現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)及其設(shè)計(jì)要求

道日娜

身份證號(hào)：152222198902084320

淺析現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)及其設(shè)計(jì)要求

道日娜

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現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)由于受力復(fù)雜，抗震性能較差，一旦確定為錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，應(yīng)該盡量減少錯(cuò)層的范圍及樓層數(shù)，并且錯(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，選擇抗震性能好的剪力墻結(jié)構(gòu)，采用較規(guī)則的平面布置體系?；诖?，本文簡(jiǎn)述了現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的主要特征，對(duì)現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)及其設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了探討分析。

現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)；特征；抗震設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)要求

現(xiàn)代建筑室內(nèi)空間為了滿足不同功能的需要，通常會(huì)應(yīng)用錯(cuò)層結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的高低直接關(guān)系到現(xiàn)代建筑的穩(wěn)定性，因此必須加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

一、現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的主要特征

現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)在《高規(guī)》中除對(duì)錯(cuò)層部位進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定外，尚對(duì)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的最大適用高度加以控制。但在實(shí)際工程中錯(cuò)層類型多，情況復(fù)雜，某些錯(cuò)層較小的結(jié)構(gòu)可不視為錯(cuò)層結(jié)構(gòu)。雖規(guī)范無明確說法，根據(jù)相關(guān)資料可按以下原則把握。(1)錯(cuò)層標(biāo)高相差不大于普通框架梁的截面高度。(2)錯(cuò)層面積較少，不大于該層面積的30% 。(3)平面規(guī)則的剪力墻結(jié)構(gòu)， 當(dāng)縱橫墻體能直接傳遞各錯(cuò)層樓面的樓層剪力(此時(shí)整個(gè)結(jié)構(gòu)更要力求剛心質(zhì)心盡量重合)。以上幾種樓板錯(cuò)層不屬于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，最大適用高度可以不受《高規(guī)》10.l.3的限制，但錯(cuò)層部位仍應(yīng)按規(guī)范采取加強(qiáng)措施。

現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的特征主要表現(xiàn)為：(1)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)屬于堅(jiān)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。(2)由于樓板錯(cuò)層，相當(dāng)于錯(cuò)層樓板開大洞，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、現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分析

1、結(jié)合錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的規(guī)定，在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，錯(cuò)開的樓層不應(yīng)歸并為一個(gè)剛性樓板，計(jì)算分析模型應(yīng)能反映錯(cuò)層影響。也就是說，在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)，對(duì)于有錯(cuò)層的結(jié)構(gòu)平面，不能單一的按照剛性樓板假定計(jì)算，應(yīng)考慮在平面內(nèi)樓板剛度削弱的影響，因此在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)，建議采用能夠反映樓板真實(shí)剛度的計(jì)算理論與模型，樓板類型定義建議采用“膜”假定，采用“彈性膜”或者“膜”假定，能夠準(zhǔn)確分析出結(jié)構(gòu)每層每根構(gòu)件的空間狀態(tài)，準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的突變位置與薄弱環(huán)節(jié)。

2、抗震計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮雙向地震作用，同時(shí)宜相應(yīng)增加振型數(shù)，以保證結(jié)構(gòu)有效質(zhì)量系數(shù)大于0.9。同時(shí)，應(yīng)按照實(shí)際高度合理的選取墻、柱的計(jì)算高度，錯(cuò)層結(jié)構(gòu)層高不一致，使有關(guān)樓層間的控制參數(shù)，如層間位移比，層間剛度比，層間受剪承載力比等計(jì)算失真，因此不宜機(jī)械地直接采用這些數(shù)值，而應(yīng)加以分析判斷和手工校核調(diào)整，確定其是否合理。

3、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在計(jì)算模型的選取上，如采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行地震分析計(jì)算時(shí)，優(yōu)先選擇總剛模型，總剛模型是假定每層樓板上有構(gòu)件相連接的節(jié)點(diǎn)的自由度有兩個(gè)水平平動(dòng)自由度，彈性板可以影響到此約束，相關(guān)的，也可以不與樓板連接，這樣就能夠相對(duì)真實(shí)的反映錯(cuò)層結(jié)構(gòu)。

4、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算分析相對(duì)比較復(fù)雜，除了用SATWE等軟件進(jìn)行常遇地震下的彈性計(jì)算以外，還應(yīng)采用EPDA等其他結(jié)構(gòu)計(jì)算程序進(jìn)行彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析和彈塑性靜力分析，這樣對(duì)比不同程序計(jì)算結(jié)果，更能清晰的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的相關(guān)問題。

5、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用計(jì)算軟件分析節(jié)點(diǎn)位移時(shí)，雖然在錯(cuò)層位置定義了彈性板，但是構(gòu)件被認(rèn)為增加彈性節(jié)點(diǎn)而分段，直接影響了計(jì)算高度與長(zhǎng)度，所以說層間位移比的分析結(jié)果與實(shí)際是不相符的，錯(cuò)層無樓板的豎向構(gòu)件的層間計(jì)算剛度也比有樓板的豎向構(gòu)件小，因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算與分析時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行手算校核，已達(dá)到一個(gè)比較貼近實(shí)際的計(jì)算結(jié)果。

6、由于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的矮墻與短柱，現(xiàn)有計(jì)算分析軟件很難達(dá)到自動(dòng)識(shí)別并判定短柱與矮墻的功能，這些構(gòu)件又極易在地震中發(fā)生脆性破壞，這就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中主動(dòng)去判斷哪些構(gòu)件為矮墻與短柱，并采取嚴(yán)格的構(gòu)造加強(qiáng)措施。

三、現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求分析

由于現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中錯(cuò)層部位抗側(cè)力構(gòu)件兩側(cè)樓板的標(biāo)高差別較大，導(dǎo)致部分豎向構(gòu)件承擔(dān)較多的地震作用，形成在抗震計(jì)算中相對(duì)薄弱的的受力構(gòu)件。因此筆者認(rèn)為現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要滿足以下要求：(1)現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的豎向構(gòu)件在錯(cuò)層部位需要按照底部的要求增大剪力設(shè)計(jì)值。(2)嚴(yán)格控制錯(cuò)層部位的矮墻與短柱的軸壓比，加強(qiáng)其豎向構(gòu)件的承載力與延性，同時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)樓梯電梯井等計(jì)算高度較高的墻、柱以及現(xiàn)代建筑端部墻柱等豎向構(gòu)件采取適當(dāng)增加截面的措施，錯(cuò)層部位的框架柱截面不應(yīng)小于600mm，混凝土等級(jí)不應(yīng)低于C30，箍筋應(yīng)全柱段加密。同時(shí)抗震等級(jí)應(yīng)按規(guī)范規(guī)定提高一級(jí)。錯(cuò)層部位的剪力墻應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或者扶壁柱；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，其抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用。(3)現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中部位主要發(fā)生在錯(cuò)層部位的墻體、柱等豎向構(gòu)件和與其連接的樓板處，其值比正常恒載及活荷載的計(jì)算增大很多，所以在考慮地震力和風(fēng)荷載的荷載組合時(shí)，該部位是結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。所以，錯(cuò)層處的樓板應(yīng)該適當(dāng)加厚，并且應(yīng)配置雙層雙向鋼筋網(wǎng)及提高樓板的配筋率。同時(shí)，應(yīng)考慮存在錯(cuò)層處的整層樓板適當(dāng)加強(qiáng)，增加樓板厚度與配筋率。這樣可以更能實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)各抗側(cè)力構(gòu)件之間聯(lián)系，對(duì)結(jié)構(gòu)整體抗震性能的提高有著非常大的幫助。

結(jié)束語

綜上所述，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速推進(jìn)，使得現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)工程建設(shè)日益增多，但是錯(cuò)層結(jié)構(gòu)由于樓板不連續(xù)，會(huì)引起構(gòu)件內(nèi)力分配及地震作用沿層高分布的復(fù)雜化，還容易形成不利于抗震的短柱和矮墻，因此需要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析。

[1]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010

[2]倪志軍.淺談高層建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014(14)

[3]呂玉國(guó).建筑錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)與抗震措施[J].環(huán)球人文地理，2016(08)