多層框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)論文
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1結(jié)構(gòu)薄弱層判定問(wèn)題
筆者認(rèn)為結(jié)構(gòu)薄弱層主要是指在地震作用下，某些結(jié)構(gòu)部位達(dá)到屈服強(qiáng)度并出現(xiàn)彈塑性位移，而這些結(jié)構(gòu)部位承載力是為了滿足在地震條件下承載力要求，通常情況下，7度以上地區(qū)才可能存在結(jié)構(gòu)薄弱層，鑒于6度設(shè)防的房屋建筑，其地震作用往往不屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制作用。
1．1薄弱層判定要點(diǎn)
筆者認(rèn)為薄弱層判定方式主要包括判定指定、個(gè)人計(jì)算以及強(qiáng)制認(rèn)定等，設(shè)計(jì)人員結(jié)合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，在PKPM軟件中可指定某層為薄弱層，在軟件計(jì)算過(guò)程中如抗側(cè)移剛度小于上一層抗側(cè)移剛度的70％、低于三個(gè)樓層側(cè)向平均剛度的80％以及樓層承載力發(fā)生突變，便可認(rèn)定該層為薄弱層，如結(jié)構(gòu)布置轉(zhuǎn)換層，其抗側(cè)力豎向構(gòu)件不能連續(xù)傳力，對(duì)此設(shè)計(jì)人員可直接認(rèn)定轉(zhuǎn)換層為結(jié)構(gòu)薄弱層。
1．2薄弱層結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
上文筆者己闡述薄弱層對(duì)建筑抗震較為不利，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡可能避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄弱層。消除薄弱層有效方法為提高樓層抗側(cè)移剛度，主要是擴(kuò)大柱、梁截面尺寸。在條件允許的情況下，可通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)層高、減少主體結(jié)構(gòu)埋深。如無(wú)法消除薄弱層情況，在結(jié)構(gòu)模型計(jì)算時(shí)務(wù)必根據(jù)規(guī)范要求釆取有效措施。筆者認(rèn)為除了按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，需要放大薄弱層的地震剪力，還要驗(yàn)算主體結(jié)構(gòu)的塑性變形，一旦不滿足規(guī)范要求，應(yīng)當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置情況。
2樓板開洞計(jì)算要點(diǎn)
在框架結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)人員對(duì)樓板開洞情況較為常見(jiàn)。如建筑開洞面積過(guò)大，超過(guò)樓層建筑面積30％，其建筑平面屬于不規(guī)則，設(shè)計(jì)人員在計(jì)算過(guò)程中需要優(yōu)化處理。對(duì)PKPM結(jié)構(gòu)軟件來(lái)講，SATWE、TAT模塊主要通過(guò)以下方式進(jìn)行處理：SATWE模塊主要把所有樓板設(shè)置為彈性板，計(jì)算樓板平面內(nèi)剛度接近真實(shí)值，但是樓板平面外剛度與真實(shí)值存在差距；而TAT模塊則是把無(wú)樓板節(jié)點(diǎn)設(shè)置彈性，這就反應(yīng)該節(jié)點(diǎn)剛性樓板假定受到限制，其平動(dòng)自由度對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)梁則是柱交點(diǎn)。筆者認(rèn)為假設(shè)某樓層開洞面積超過(guò)樓層面積的30％時(shí)，可把主體結(jié)構(gòu)所有樓板設(shè)置為彈性，這與實(shí)際值較為接近。
3框架梁柱偏心要點(diǎn)
根據(jù)建筑專業(yè)需求，某些建筑外墻與柱邊保持平齊，這就需要在框架梁布置挑耳或框梁面與框架柱偏心。有的設(shè)計(jì)人員對(duì)于上述兩種方法產(chǎn)生疑惑，不知選哪種更好。如框架梁布置挑耳，不僅確?？蚣苤c框架梁保持中心對(duì)齊，而且對(duì)梁、柱整體受力發(fā)揮起有利作用。然而，框架梁布置挑耳會(huì)造成構(gòu)造柱上、下部縱筋不容易錨固。
4選用正確的計(jì)算參數(shù)
4．1折減梁扭
在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，如框架梁沒(méi)有布置約束性構(gòu)件，扭矩?zé)o須折減。一旦梁兩端均布置樓板，則需要折減梁的扭矩，其折減系數(shù)通?？刂圃?．3￣0．5。對(duì)于普通工程，其梁配筋應(yīng)當(dāng)重復(fù)計(jì)算，需要折減框架梁的扭矩，并計(jì)算梁兩端配筋。其次，設(shè)計(jì)人員需要不折減框架梁的扭矩，可計(jì)算出一端有樓板或兩端無(wú)樓板的框梁配筋，其計(jì)算結(jié)果較為接近真實(shí)值，設(shè)計(jì)人員需要重視折減梁扭矩的內(nèi)容。
4．2調(diào)整梁彎矩系數(shù)
在主體結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中，筆者認(rèn)為在豎向荷載條件下，框架梁配筋率過(guò)大，則會(huì)形成超靜定結(jié)構(gòu)，不利于現(xiàn)場(chǎng)施工。除此以外，梁端負(fù)彎矩因框架梁還沒(méi)達(dá)到承載要求情況下，必然造成對(duì)應(yīng)框架梁塑性內(nèi)力重分布。所以設(shè)計(jì)人員在豎向荷載條件下調(diào)整框架梁的負(fù)彎矩，在平衡條件作用下還應(yīng)調(diào)整梁跨中彎矩。需要注意的是，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在框架梁的不利活荷載作用下考慮梁支座處負(fù)彎矩的控制，調(diào)整合理的框梁彎矩放大系數(shù)，避免因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保守而造成建筑材料的大量浪費(fèi)。
5結(jié)束語(yǔ)
總而言之，本文結(jié)合筆者對(duì)多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)，闡述了框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。然而，在建筑工程設(shè)計(jì)中存在更多問(wèn)題，對(duì)于多層框架結(jié)構(gòu)體系，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)方案的可行性，設(shè)計(jì)人員需要采取有效措施進(jìn)行妥善處理，并通過(guò)細(xì)致計(jì)算、分析，方可應(yīng)用實(shí)際建筑工程中。
作者：林潤(rùn)平 單位：廣東廣龍建筑設(shè)計(jì)有限公司
