框架結(jié)構(gòu)層間梁對樓層抗剪承載力的影響分析

李方 王曉慶 尤培華

中國核電工程有限公司鄭州分公司（450052）

框架結(jié)構(gòu)層間梁對樓層抗剪承載力的影響分析

李方 王曉慶 尤培華

中國核電工程有限公司鄭州分公司（450052）

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，當(dāng)下層層高大于上層層高，且懸殊較大時(shí)，下層的側(cè)移剛度較弱，抗剪承載力小于上層。在這種情況下，可采用的技術(shù)措施之一是增設(shè)層間梁。這里通過對比分析有層間梁和無層間梁的框架柱彎矩的情況，說明層間梁對本層抗剪承載力的影響，以便為工程設(shè)計(jì)提供有益的借鑒。

框架；層間梁；抗剪承載力

0 引言

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,當(dāng)某層層高大于上層層高，且兩層的層高相差懸殊時(shí)，下層側(cè)移剛度較弱和樓層抗剪承載力小于上層。可采用的技術(shù)措施之一是在有填充墻的跨間增設(shè)層間梁來提高該層的側(cè)移剛度，但層間梁對其所在樓層抗剪承載力的貢獻(xiàn)并不明確。

1 樓層抗剪承載力

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第3.5.3條說明規(guī)定：柱的受剪承載力可根據(jù)柱兩端實(shí)配的受彎承載力按兩端同時(shí)屈服的假定失效模式反算[1]。柱抗剪承載力為：

2 計(jì)算簡圖

取一榀單層多跨框架為研究對象，假定框架梁抗彎剛度均為∞，框架柱側(cè)移剛度均為K，框架層高為H，左側(cè)柱頂作用水平荷載為P，詳見圖1a。圖1b在右側(cè)跨內(nèi)均設(shè)置層間梁形成復(fù)式剛架，其余預(yù)設(shè)條件與圖1a相同。圖1b層間梁距柱底的距離為λH，其中0<λ<1。

3 模型分析比較

假定圖1a中的各柱柱頂彎矩記為Mu、柱底彎矩記為Ml，則有：

圖1 計(jì)算簡圖

再分析圖1b右側(cè)n根框架柱的受力。當(dāng)增設(shè)的層間梁使右側(cè)局部兩層框架均為完全框架[2]時(shí)，有。一般情況下，說明右側(cè)n根框架柱配筋量由控制。

設(shè)置層間梁后,圖1b右側(cè)n根框架柱承擔(dān)的水平荷載增加，但由于上層、下層柱高均小于H，不容易判斷與Mu的大小關(guān)系和與Ml的大小關(guān)系。因此n根框架柱配筋量可能增大，也可能減小。

4 設(shè)計(jì)建議

層間梁能提高其所在樓層的側(cè)移剛度，但對其所在樓層的抗剪承載力可能是有害的。在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，層間梁應(yīng)謹(jǐn)慎設(shè)置。當(dāng)必須設(shè)置時(shí),應(yīng)避免框架層抗剪承載力減小，可采取以下措施：

未設(shè)置層間梁的柱，配筋按完全不設(shè)置層間梁的模型計(jì)算。設(shè)置層間梁的柱，配筋按設(shè)置層間梁的模型和完全不設(shè)置層間梁的模型計(jì)算，取彎矩包絡(luò)值進(jìn)行柱配筋。設(shè)置層間梁的柱,計(jì)算單柱抗剪承載力時(shí)，按不設(shè)置層間梁考慮。提高層間梁所在樓層的縱筋配筋放大系數(shù)，箍筋配置在縱筋實(shí)際配筋量的基礎(chǔ)上按滿足柱強(qiáng)剪弱彎的要求執(zhí)行。

5 討論

多層框架結(jié)構(gòu)中，某一層若干跨增設(shè)了層間梁，提高了本層的側(cè)移剛度，改變了結(jié)構(gòu)的剛度分布和質(zhì)量分布，但改變是局部的，對整體自振周期和振型等固有屬性影響有限。故可認(rèn)為增設(shè)層間梁后，結(jié)構(gòu)的動力特性沒有改變，故框架所承受的水平荷載不變。

根據(jù)水平荷載下的柱彎矩圖，增設(shè)層間梁相當(dāng)于在柱高范圍內(nèi)增加了剛性連桿和抗彎彈性約束。受圍護(hù)墻布置的影響，能夠增設(shè)層間梁的框架柱占框架柱總數(shù)的比例不高。圖1b中的框架本質(zhì)上還是單層的。

當(dāng)框架在縱橫兩個(gè)方向跨數(shù)較多時(shí)，豎向荷載作用下承受彎矩較小的框架柱數(shù)量占絕對優(yōu)勢。故忽略豎向荷載作用下層間梁對框架柱配筋量的影響。