康文靜

（河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

近年來(lái)我國(guó)各地不斷的涌現(xiàn)出大量的高層建筑。高層建筑的高寬比一般較大，在地震作用下，側(cè)向變形非常大。設(shè)置水平加強(qiáng)層，可使結(jié)構(gòu)地震作用下的側(cè)移量能滿足規(guī)范的限值。而加強(qiáng)層會(huì)對(duì)建筑空間產(chǎn)生不利影響，如何合理選取加強(qiáng)層具有意義重大。本文結(jié)合具體模型分析加強(qiáng)層設(shè)置數(shù)量和位置的選擇方法。

1 模型概況

主體結(jié)構(gòu)選型帶加強(qiáng)層的鋼筋混凝土框架-核芯筒，總高度133.0m，全樓38層，層高均為3.5m。大樓為正方形平面，外框筒的平面尺寸為27m×27m，中央芯筒平面尺寸為9 m×9 m。 外框架500mm×1000mm，框架柱1400mm×1400mm，內(nèi)框架梁和外環(huán)梁500mm×1000mm，次梁400mm×600mm，核心筒厚度 600mm，混凝土強(qiáng)度多采用C40和C50。樓面板140mm，強(qiáng)度C35。加強(qiáng)層為鋼桁架600mm×300mm×12mm×25mm。

本模型地震作用各項(xiàng)參數(shù)如下： 抗震設(shè)防類：丙類；抗震設(shè)防烈度：7度；設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g；建筑場(chǎng)地類別為一類，水平地震影響系數(shù)最大值為0.08（多遇地震作用下）；框架抗震和核心筒抗震等級(jí)均為一級(jí)。設(shè)計(jì)特征周期為0.35s；結(jié)構(gòu)阻尼比為0.04。

2 不同數(shù)量加強(qiáng)層對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響

由表1可見設(shè)置一個(gè)加強(qiáng)層對(duì)減小結(jié)構(gòu)側(cè)移效果最明顯，設(shè)置多個(gè)加強(qiáng)層時(shí)，其效果逐漸減弱。

由圖1和圖2可知，設(shè)置加強(qiáng)層后，樓層的剪力值都有不同程度增大，特別是在設(shè)置加強(qiáng)層處，層剪力值會(huì)因?yàn)閯偠鹊脑龃蠖霈F(xiàn)突變，導(dǎo)致內(nèi)力重分布。層彎矩沿樓層的高度有均勻減小趨勢(shì)，但在水平加強(qiáng)層處的彎矩驟然減小，產(chǎn)生突變。

由圖3可知，設(shè)置加強(qiáng)層后，中柱的剪力在加強(qiáng)層及相鄰的上下層突然增加。例如設(shè)置一道加強(qiáng)層時(shí)，剪力增大到114.12kN，增幅為360%；但隨著加強(qiáng)層數(shù)量的增加，加強(qiáng)層處柱子剪力的突變幅度趨于固定，有利于結(jié)構(gòu)抗震。由圖4可知，較大剛度的加強(qiáng)層可使外框架中柱參與結(jié)構(gòu)的整體抗彎，從而增加柱的軸向力。柱的軸向拉壓力形成了整體抗彎力矩，有利于平衡水平力產(chǎn)生的傾覆彎矩。降低了混凝土核心筒的抗彎要求，達(dá)到減小側(cè)移的目的。設(shè)置多道加強(qiáng)層時(shí)，外框柱的軸力減小呈現(xiàn)臺(tái)階型變化。

表1 設(shè)置不同數(shù)量加強(qiáng)層的最大頂點(diǎn)位移和最大層間位移（mm）

圖1 不同數(shù)量加強(qiáng)層的層剪力曲線圖

圖2 不同數(shù)量加強(qiáng)層的層彎矩曲線圖

圖3 不同數(shù)量加強(qiáng)層的框架中柱剪力曲線圖

圖4 不同數(shù)量加強(qiáng)層的框架中柱軸力曲線圖

結(jié)語(yǔ)

如果結(jié)構(gòu)在考慮結(jié)構(gòu)側(cè)移的同時(shí)又考慮層間位移，給出了設(shè)置鋼斜腹桿桁式加強(qiáng)層的最優(yōu)位置在H/2處。建議在實(shí)際工程中如果需要設(shè)置多道加強(qiáng)層時(shí)，最好不要超過(guò)二道。

柱內(nèi)力在加強(qiáng)層及附近樓層處驟然突變，在罕遇地震的下，加強(qiáng)層處及附近樓層的外框柱會(huì)先破壞。建議應(yīng)采取措施提高加強(qiáng)層以及上、下層的豎向體系的抗震能力。

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