道日娜

身份證號：152222198902084320

淺析現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計及其設(shè)計要求

道日娜

身份證號：152222198902084320

現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)由于受力復(fù)雜，抗震性能較差，一旦確定為錯層結(jié)構(gòu)，應(yīng)該盡量減少錯層的范圍及樓層數(shù)，并且錯層的兩側(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?，本文簡述了現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)的主要特征，對現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計及其設(shè)計要求進行了探討分析。

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

現(xiàn)代建筑室內(nèi)空間為了滿足不同功能的需要，通常會應(yīng)用錯層結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的高低直接關(guān)系到現(xiàn)代建筑的穩(wěn)定性，因此必須加強對現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析。

一、現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)的主要特征

現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)在《高規(guī)》中除對錯層部位進行詳細規(guī)定外，尚對錯層結(jié)構(gòu)的最大適用高度加以控制。但在實際工程中錯層類型多，情況復(fù)雜，某些錯層較小的結(jié)構(gòu)可不視為錯層結(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)錯層標高相差不大于普通框架梁的截面高度。(2)錯層面積較少，不大于該層面積的30% 。(3)平面規(guī)則的剪力墻結(jié)構(gòu)， 當縱橫墻體能直接傳遞各錯層樓面的樓層剪力(此時整個結(jié)構(gòu)更要力求剛心質(zhì)心盡量重合)。以上幾種樓板錯層不屬于錯層結(jié)構(gòu)，最大適用高度可以不受《高規(guī)》10.l.3的限制，但錯層部位仍應(yīng)按規(guī)范采取加強措施。

現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)的特征主要表現(xiàn)為：(1)錯層結(jié)構(gòu)屬于堅向布置不規(guī)則結(jié)構(gòu)，在錯層部位豎向抗側(cè)力構(gòu)件因計算高度不同而引起剛度突變；剪力墻結(jié)構(gòu)錯層后因建筑使用功能原因易形成錯洞或疊合錯洞剪力墻使洞口布置不規(guī)則。(2)由于樓板錯層，相當于錯層樓板開大洞，樓板會受到較大的削弱而形成平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)。(3)錯層附近豎向抗側(cè)力構(gòu)件受力復(fù)雜，易形成許多應(yīng)力集中部位，且限于目前計算軟件的能力尚無法進行精準計算，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)概念進行構(gòu)造加強。

二、現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計分析

1、結(jié)合錯層結(jié)構(gòu)的規(guī)定，在抗震設(shè)計時，錯開的樓層不應(yīng)歸并為一個剛性樓板，計算分析模型應(yīng)能反映錯層影響。也就是說，在結(jié)構(gòu)整體計算時，對于有錯層的結(jié)構(gòu)平面，不能單一的按照剛性樓板假定計算，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)整體計算時，建議采用能夠反映樓板真實剛度的計算理論與模型，樓板類型定義建議采用“膜”假定，采用“彈性膜”或者“膜”假定，能夠準確分析出結(jié)構(gòu)每層每根構(gòu)件的空間狀態(tài)，準確的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的突變位置與薄弱環(huán)節(jié)。

2、抗震計算時應(yīng)考慮雙向地震作用，同時宜相應(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，應(yīng)按照實際高度合理的選取墻、柱的計算高度，錯層結(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算失真，因此不宜機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、錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計在計算模型的選取上，如采用振型分解反應(yīng)譜法進行地震分析計算時，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)點的自由度有兩個水平平動自由度，彈性板可以影響到此約束，相關(guān)的，也可以不與樓板連接，這樣就能夠相對真實的反映錯層結(jié)構(gòu)。

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

5、錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用計算軟件分析節(jié)點位移時，雖然在錯層位置定義了彈性板，但是構(gòu)件被認為增加彈性節(jié)點而分段，直接影響了計算高度與長度，所以說層間位移比的分析結(jié)果與實際是不相符的，錯層無樓板的豎向構(gòu)件的層間計算剛度也比有樓板的豎向構(gòu)件小，因此，在設(shè)計計算與分析時應(yīng)根據(jù)實際情況進行手算校核，已達到一個比較貼近實際的計算結(jié)果。

6、由于錯層結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的矮墻與短柱，現(xiàn)有計算分析軟件很難達到自動識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)計人員在設(shè)計過程中主動去判斷哪些構(gòu)件為矮墻與短柱，并采取嚴格的構(gòu)造加強措施。

三、現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求分析

由于現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)中錯層部位抗側(cè)力構(gòu)件兩側(cè)樓板的標高差別較大，導(dǎo)致部分豎向構(gòu)件承擔較多的地震作用，形成在抗震計算中相對薄弱的的受力構(gòu)件。因此筆者認為現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要滿足以下要求：(1)現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計時的豎向構(gòu)件在錯層部位需要按照底部的要求增大剪力設(shè)計值。(2)嚴格控制錯層部位的矮墻與短柱的軸壓比，加強其豎向構(gòu)件的承載力與延性，同時，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對樓梯電梯井等計算高度較高的墻、柱以及現(xiàn)代建筑端部墻柱等豎向構(gòu)件采取適當增加截面的措施，錯層部位的框架柱截面不應(yīng)小于600mm，混凝土等級不應(yīng)低于C30，箍筋應(yīng)全柱段加密。同時抗震等級應(yīng)按規(guī)范規(guī)定提高一級。錯層部位的剪力墻應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或者扶壁柱；抗震設(shè)計時，其抗震等級應(yīng)提高一級采用。(3)現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中部位主要發(fā)生在錯層部位的墻體、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算增大很多，所以在考慮地震力和風荷載的荷載組合時，該部位是結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。所以，錯層處的樓板應(yīng)該適當加厚，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，應(yīng)考慮存在錯層處的整層樓板適當加強，增加樓板厚度與配筋率。這樣可以更能實現(xiàn)增強各抗側(cè)力構(gòu)件之間聯(lián)系，對結(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，使得現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)工程建設(shè)日益增多，但是錯層結(jié)構(gòu)由于樓板不連續(xù)，會引起構(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，因此需要加強對現(xiàn)代建筑錯層結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點及其設(shè)計要求進行分析。

[1]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010

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

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