框支結(jié)構的設計心得
關鍵詞：框支結(jié)構,剛度比
1. 工程概況
本工程位于洛川縣，擬建場地范圍內(nèi)地基土由填土、黃土、古土壤組成，場地屬于自重濕陷性黃土場地，地基濕陷等級為三級，建筑物總層數(shù)為29層，地下一層地下室，地上兩層商場，三層以上為住宅，抗震設防烈度為6度，框支層框架抗震等級為二級，底部加強區(qū)為二級，一般部位為三級，單元平面如下圖：
2. 計算過程
2.1模型輸入：
在框支結(jié)構的模型輸入時，要盡量做到梁與柱、墻與梁、墻與柱的軸線居中，尤其保證框支柱于框支梁的軸線居中，盡量保證上部墻體落在框支梁上�？蛑ЫY(jié)構一般都有裙房，因此主體部分在裙房范圍內(nèi)都軸線居中，對建筑外觀并不影響，對結(jié)構也非常有利。
2.2參數(shù)設定：
2.2.1 結(jié)構體系 在08版PKPM中為復雜高層建筑結(jié)構，而在10版PKPM中則有明確的框支結(jié)構體系。
2.2.2模擬施工 模擬施工1為一次加載，而模擬施工3為逐層加載，一般情況我們會采用模擬施工3，這與實際施工比較接近，但對于框支結(jié)構這種復雜的結(jié)構形式，有時候會丟失荷載，10版中明確指出模擬施工1和模擬施工3都要計算一下，取最不利的情況。
2.2.3 托墻梁的放大系數(shù) 08版中可以適當?shù)姆糯�，但�?0版中不建議放大。
2.2.4特殊構件的定義 首先為特殊梁，要將支撐上部剪力墻的梁定義為框支梁;其次，要將支撐框支梁的柱定義為框支柱;最后要定義板，將轉(zhuǎn)換層定義為彈性板，同時定義為薄弱層，與轉(zhuǎn)換層相鄰的上下層適當加厚。
2.3計算
在08版《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程》中對底部大于1層時的框支結(jié)構它的剛度比的計算方法采用剪彎剛度，而在10版中《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程》中對底部1,2層時的框支結(jié)構它的剛度比的計算方法采用剪切剛度，這是計算上的最大的區(qū)別;另外，因指定了彈性板，所以要采用總剛的計算方法。
3. 結(jié)果判斷
3.1總信息
在總信息中薄弱層除了指定的薄弱層，可以放大1.15倍(10版1.25倍)，其他層為1.0的放大系數(shù)。
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Floor No. 1 Tower No. 1
Xstif= 41.8292(m) Ystif= 11.3776(m) Alf = 0.0103(Degree)
Xmass=41.3647(m) Ymass=6.0009(m) Gmass(活荷折減)= 8007.0708( 6679.5195)(t)
Eex = 0.0174 Eey = 0.1534
Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000
Ratx1= 4.2266 Raty1= 2.5398 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.00
RJX= 2.6342E+08(kN/m) RJY = 1.5278E+08(kN/m) RJZ = 1.8772E+11(kN/m)
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Floor No. 2 Tower No. 1
Xstif= 41.6388(m) Ystif= 12.5501(m) Alf = -5.2483(Degree)
Xmass=41.1527(m) Ymass=11.8970(m) Gmass(活荷折減)= 3712.7908( 3405.0273)(t)
Eex= 0.0203 Eey = 0.0270
Ratx = 0.3005 Raty = 0.5057
Ratx1= 1.1774 Raty1= 1.1879 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.00
RJX=7.9166E+07(kN/m) RJY = 7.7258E+07(kN/m) RJZ = 4.5160E+10(kN/m)
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Floor No. 3 Tower No. 1
Xstif= 41.6397(m) Ystif= 12.4241(m) Alf = -0.0251(Degree)
Xmass=41.4601(m) Ymass=11.8824(m) Gmass(活荷折減)= 5110.4600( 4831.7344)(t)
Eex = 0.0073 Eey = 0.0214
Ratx = 0.8563 Raty = 0.8208
Ratx1= 0.9708 Raty1= 0.9331 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.15
RJX= 6.7786E+07(kN/m) RJY = 6.3417E+07(kN/m) RJZ = 4.0611E+10(kN/m)
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Floor No. 4 Tower No. 1
Xstif= 41.5725(m) Ystif= 13.2293(m) Alf = -0.1152(Degree)
Xmass=41.4033(m) Ymass=11.9858(m) Gmass(活荷折減)= 2285.9487( 2165.9851)(t)
Eex = 0.0073 Eey = 0.0527
Ratx = 1.2800 Raty = 1.3388
Ratx1= 1.2700 Raty1= 1.2690 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.00
RJX=8.6763E+07(kN/m) RJY = 8.4903E+07(kN/m) RJZ = 4.7210E+10(kN/m)
3.2 剛度比
在08版中剪切剛度比不大于2，剪彎剛度比不大于1.3在10版中剪切剛度比不小于0.5，剪彎剛度比不小于0.8，兩個版本的數(shù)值不同，但概念是相同的。
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高位轉(zhuǎn)換時轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構的等效側(cè)向剛度比
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采用的樓層剛度算法:Shear-bending Stiff.
轉(zhuǎn)換層所在層號= 3
轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構起止層號及高度= 2 3 10.00
轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構起止層號及高度= 4 6 9.30
X方向下部剛度= 0.3652E+08 X方向上部剛度= 0.2884E+08 X方向剛度比= 0.7344
Y方向下部剛度= 0.3483E+08 Y方向上部剛度= 0.2802E+08 Y方向剛度比= 0.7483
《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程》中明確說明兩個方向的剛度比宜接近，如果相差較大那說明兩個方向的剪力墻或框支柱的布置不合理，調(diào)整兩個方向的剪力墻或框支柱的截面尺寸。
3.3周期比
周期比即結(jié)構扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期(也稱第一扭振周期)Tt與平動為主的第一自振周期(也稱第一側(cè)振周期)T1的比值。周期比主要控制結(jié)構扭轉(zhuǎn)效應，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構產(chǎn)生的不利影響，使結(jié)構的抗扭剛度不能太弱。因為當兩者接近時,由于振動藕連的影響,結(jié)構的扭轉(zhuǎn)效應將明顯增大。
周期最長的扭振振型對應的就是第一扭振周期Tt，周期最長的側(cè)振振型對應的就是第一側(cè)振周期T1;計算Tt / T1，看是否超過0.9。
3.4 位移
高層建筑層數(shù)多，高度大，為了保證高層建筑結(jié)構具有必要的剛度，應對其最大位移和層間位移加以控制，主要目的有以下幾點：
3.4.1.保證主體結(jié)構基本處于彈性受力狀態(tài),避免混凝土墻柱出現(xiàn)裂縫,控制樓面梁板的裂縫數(shù)量,寬度。
3.4.2 保證填充墻,隔墻,幕墻等非結(jié)構構件的完好,避免產(chǎn)生明顯的損壞。
3.4.3 控制結(jié)構平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對結(jié)構產(chǎn)生不利影響。
Δu/h應滿足以下要求：框支層 1/1000
如果位移不滿足要求，說明剛度不夠，可以將剪力墻加長或加厚。
3.5 梁柱的超配筋信息
一般都為抗剪超筋，此時可以采用逐漸增加截面的寬度解決。
3.6框支柱和邊緣構件的軸壓比 6度區(qū)二、三級不大于0.6
3.6.1抗震等級越高的建筑結(jié)構，其延性要求也越高，因此對軸壓比的限制也越嚴格。對于框支柱、一字形剪力墻等情況而言，則要求更嚴格�？拐鸬燃壍突蚍强拐饡r可適當放松，但任何情況下不得小于1.05。
3.6.2.限制墻柱的軸壓比，通常取底截面(最大軸力處)進行驗算，若截面尺寸或混凝土強度等級變化時,還驗算該位置的軸壓比。
3.6.3.試驗證明，混凝土強度等級，箍筋配置的形式與數(shù)量，均與柱的軸壓比有密切的關系，因此，規(guī)范針對情況的不同，對柱的軸壓比限值作了適當?shù)恼{(diào)整。
3.6.4.當墻肢的軸壓比雖未超過上表中限值，但又數(shù)值較大時，可在墻肢邊緣應力較大的部位設置邊緣構件，以提高墻肢端部混凝土極限壓應變，改善剪力墻的延性。當為一級抗震(9度)時的墻肢軸壓比大于0.3,一級(8度)大于0.2,二級大于0.1時,應設置約束邊緣構件,否則可設置構造邊緣構件,程序?qū)Φ撞考訌姴课患捌渖弦粚铀袎χ瞬烤醇s束邊緣構件考慮。
結(jié)束語:
以上僅從規(guī)范條文及在進行PKPM軟件運用的角度對高層框支結(jié)構設計中進行對照理解的幾點心得，然而規(guī)范條文終究有其局限性，只能針對一些普通、典型的情況提出要求，軟件的模擬計算與實際情況也有一定的差距，因此，對于千變?nèi)f化的實際工程，需要結(jié)構工程師運用概念設計的要求，做出具體分析和采取具體措施，以上內(nèi)容和大家共同分享，以供參考。
