甘志禮，阮仙法

（浙江東運(yùn)建設(shè)股份有限公司，浙江 臺州 318050）

1 引言

框架結(jié)構(gòu)是多高層結(jié)構(gòu)選型的基本形式，剪力墻結(jié)構(gòu)及框剪結(jié)構(gòu)均以框架設(shè)計為基礎(chǔ)，因此框架結(jié)構(gòu)設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有舉足輕重的作用?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系主要承重構(gòu)件為板、梁和柱，體系具有布置靈活以及易于滿足建筑體型和內(nèi)部空間使用等要求的優(yōu)點(diǎn)。合理設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)具有較好的延性和強(qiáng)度，能夠滿足抗震區(qū)設(shè)計的要求。

如何發(fā)揮框架作為一種優(yōu)良結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，結(jié)合實(shí)際工程特點(diǎn)采取合理設(shè)計方法是工程師的一項(xiàng)重要本領(lǐng)。本文將針對這一問題，從宏觀控制以及細(xì)部設(shè)計兩方面加以闡述，以期明晰設(shè)計思路。

2 概念設(shè)計

結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的目標(biāo)是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)敏感的薄弱部位，地震能量的耗散僅集中在極少數(shù)薄弱部位，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早破壞?，F(xiàn)有抗震設(shè)計方法的前提之一是假定整個結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，在此前提下，才能以多遇地震作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算、構(gòu)件設(shè)計并加以構(gòu)造措施，或采用動力時程分析進(jìn)行驗(yàn)算，試圖達(dá)到罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)仍不倒塌的目標(biāo)。下面重點(diǎn)闡述結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的基本原則：

2.1 結(jié)構(gòu)的簡單性

結(jié)構(gòu)簡單是指結(jié)構(gòu)在地震作用下具有直接和明確的傳力路徑，結(jié)構(gòu)的計算模型、內(nèi)力和位移分析以及限制薄弱部位出現(xiàn)都易于把握，對結(jié)構(gòu)抗震性能的估計也比較可靠。

2.2 結(jié)構(gòu)的規(guī)則和均勻性

沿建筑物豎向，建筑造型和結(jié)構(gòu)布置比較均勻，避免剛度、承載力和傳力路徑的突變，以限制結(jié)構(gòu)在豎向某一樓層或極少數(shù)的幾個樓層出現(xiàn)敏感的薄弱部位。

建筑物平面比較規(guī)則，平面內(nèi)結(jié)構(gòu)布置比較均勻，使建筑物分布質(zhì)量產(chǎn)生的地震慣性力能以比較短和直接的路徑傳遞，并使質(zhì)量分布與結(jié)構(gòu)剛度分布協(xié)調(diào)，限制質(zhì)量與剛度之間的偏心。

2.3 結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力

水平地震方向是多向的，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地震作用。通常使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力。結(jié)構(gòu)剛度選擇時，雖可考慮場地特征，選擇結(jié)構(gòu)剛度，以減少地震作用效應(yīng)，但也要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大，過大的變形將會因P-△效應(yīng)過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。除此之外，還應(yīng)具有足夠的抗扭剛度和抗扭轉(zhuǎn)振動的能力?，F(xiàn)有抗震設(shè)計計算中不考慮地震地面運(yùn)動的扭轉(zhuǎn)分量，在概念設(shè)計中應(yīng)注意提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度和抗扭轉(zhuǎn)振動能力。

3 抗震計算

多高層框架結(jié)構(gòu)抗震計算應(yīng)根據(jù)設(shè)防類別、烈度和房屋高度的不同采用不同的抗震等級，并需符合相應(yīng)的計算要求。

多高層框架結(jié)構(gòu)應(yīng)按下列原則考慮地震作用及地震計算：

（1）一般情況下，應(yīng)允許在結(jié)構(gòu)兩個主軸方向分別考慮水平作用計算，對質(zhì)量與剛度明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。

（2）7度（0.15g）、8度、9度抗震設(shè)防時，多高層建筑中的大跨和長懸臂結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮豎向地震作用。

（3）多高層框架結(jié)構(gòu)宜采用振型分解反應(yīng)譜法。對質(zhì)量和剛度不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)以及高度超過100m的高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動影響的振型分解反應(yīng)譜法。

（4）高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的多高層建筑結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法。

（5）7～9度設(shè)防的高層建筑，下列情況宜采用彈性時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計算：甲類高層建筑結(jié)構(gòu)；乙、丙類高層建筑結(jié)構(gòu)如表1所示；不滿足《高規(guī)》第3.5.2至3.5.6條規(guī)定的高層建筑結(jié)構(gòu)；復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量沿豎向分布特別不均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)。

表1 采用時程分析法的乙、丙類高層建筑結(jié)構(gòu)

4 短柱處理

有抗震設(shè)計的框架短柱應(yīng)符合下列要求：

抗震等級為一級和特一級時，其單側(cè)縱向受拉鋼筋的配筋率不宜大于1.2%。

加密區(qū)范圍箍筋的體積配箍率應(yīng)按《高規(guī)》第6.4.7條第一款規(guī)定；且宜采用復(fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，其體積配箍率不應(yīng)小于1.2%，設(shè)防烈度為9度時不應(yīng)小于1.5%。

5 “強(qiáng)柱”實(shí)現(xiàn)措施

（1）抗震設(shè)計時，框架梁、柱節(jié)點(diǎn)處，除頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支梁柱外，柱端考慮地震作用的組合彎矩值應(yīng)按下列要求規(guī)定予以調(diào)整：

（2）抗震設(shè)計時，一、二、三、四級框架結(jié)構(gòu)的底層柱底截面彎矩設(shè)計值，應(yīng)分別采用考慮地震作用組合的彎矩值與增大系數(shù)1.7、1.5、1.3和1.2的乘積。

（3）抗震設(shè)計時，框架角柱應(yīng)按雙向偏心受力構(gòu)件進(jìn)行正截面承載力設(shè)計。一、二、三、四級框架角柱經(jīng)按前兩條調(diào)整后的彎矩、剪力設(shè)計值應(yīng)再乘以1.1的增大系數(shù)。

6. 結(jié)論

本文詳細(xì)論述了多高層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的疑難點(diǎn)，尤其從總體結(jié)構(gòu)布置上進(jìn)行了把握，整體分析得到合理結(jié)構(gòu)體系，再進(jìn)行細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，探討了短柱處理措施及強(qiáng)柱實(shí)現(xiàn)措施，對于實(shí)際工程設(shè)計具有比較重要的指導(dǎo)意義。

[1]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程2010[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.8.

[2]方鄂華，錢稼茹，葉列平.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.8.

[3]建筑抗震設(shè)計規(guī)范2010[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.1.