多層框架結構優(yōu)化設計論文

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1結構薄弱層判定問題

筆者認為結構薄弱層主要是指在地震作用下，某些結構部位達到屈服強度并出現(xiàn)彈塑性位移，而這些結構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)才可能存在結構薄弱層，鑒于6度設防的房屋建筑，其地震作用往往不屬于結構設計的控制作用。

1．1薄弱層判定要點

筆者認為薄弱層判定方式主要包括判定指定、個人計算以及強制認定等，設計人員結合《建筑抗震設計規(guī)范》要求，在PKPM軟件中可指定某層為薄弱層，在軟件計算過程中如抗側移剛度小于上一層抗側移剛度的70％、低于三個樓層側向平均剛度的80％以及樓層承載力發(fā)生突變，便可認定該層為薄弱層，如結構布置轉換層，其抗側力豎向構件不能連續(xù)傳力，對此設計人員可直接認定轉換層為結構薄弱層。

1．2薄弱層結構優(yōu)化設計

上文筆者己闡述薄弱層對建筑抗震較為不利，設計過程中應盡可能避免結構出現(xiàn)薄弱層。消除薄弱層有效方法為提高樓層抗側移剛度，主要是擴大柱、梁截面尺寸。在條件允許的情況下，可通過調(diào)整結構層高、減少主體結構埋深。如無法消除薄弱層情況，在結構模型計算時務必根據(jù)規(guī)范要求釆取有效措施。筆者認為除了按照《建筑抗震設計規(guī)范》的要求，需要放大薄弱層的地震剪力，還要驗算主體結構的塑性變形，一旦不滿足規(guī)范要求，應當調(diào)整結構布置情況。

2樓板開洞計算要點

在框架結構中，設計人員對樓板開洞情況較為常見。如建筑開洞面積過大，超過樓層建筑面積30％，其建筑平面屬于不規(guī)則，設計人員在計算過程中需要優(yōu)化處理。對PKPM結構軟件來講，SATWE、TAT模塊主要通過以下方式進行處理：SATWE模塊主要把所有樓板設置為彈性板，計算樓板平面內(nèi)剛度接近真實值，但是樓板平面外剛度與真實值存在差距；而TAT模塊則是把無樓板節(jié)點設置彈性，這就反應該節(jié)點剛性樓板假定受到限制，其平動自由度對應節(jié)點梁則是柱交點。筆者認為假設某樓層開洞面積超過樓層面積的30％時，可把主體結構所有樓板設置為彈性，這與實際值較為接近。

3框架梁柱偏心要點

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。有的設計人員對于上述兩種方法產(chǎn)生疑惑，不知選哪種更好。如框架梁布置挑耳，不僅確保框架柱與框架梁保持中心對齊，而且對梁、柱整體受力發(fā)揮起有利作用。然而，框架梁布置挑耳會造成構造柱上、下部縱筋不容易錨固。

4選用正確的計算參數(shù)

4．1折減梁扭

在框架結構設計過程中，如框架梁沒有布置約束性構件，扭矩無須折減。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。對于普通工程，其梁配筋應當重復計算，需要折減框架梁的扭矩，并計算梁兩端配筋。其次，設計人員需要不折減框架梁的扭矩，可計算出一端有樓板或兩端無樓板的框梁配筋，其計算結果較為接近真實值，設計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)

在主體結構計算過程中，筆者認為在豎向荷載條件下，框架梁配筋率過大，則會形成超靜定結構，不利于現(xiàn)場施工。除此以外，梁端負彎矩因框架梁還沒達到承載要求情況下，必然造成對應框架梁塑性內(nèi)力重分布。所以設計人員在豎向荷載條件下調(diào)整框架梁的負彎矩，在平衡條件作用下還應調(diào)整梁跨中彎矩。需要注意的是，設計人員應在框架梁的不利活荷載作用下考慮梁支座處負彎矩的控制，調(diào)整合理的框梁彎矩放大系數(shù)，避免因結構設計保守而造成建筑材料的大量浪費。

5結束語

總而言之，本文結合筆者對多層框架結構的設計認識，闡述了框架結構體系優(yōu)化的設計要點。然而，在建筑工程設計中存在更多問題，對于多層框架結構體系，設計人員應考慮結構方案的可行性，設計人員需要采取有效措施進行妥善處理，并通過細致計算、分析，方可應用實際建筑工程中。

作者：林潤平 單位：廣東廣龍建筑設計有限公司