多層框架結構設計分析對策

摘?要：框架結構是多層建筑的首選結構形式。本文依據《建筑抗震設計規范》（2016年版）對框架結構上部計算指標要求逐項結合工程結構設計表明超限值原因，并提出設計對策。以便達到對多層框架結構上部結構設計的整體把握。依據《建筑地基基礎設計規范》對框架結構地基基礎設計涉及關鍵點進行闡述與總結。以便達到整體上把握框架結構設計。

關鍵詞：結構設計;框架結構;抗震設計規范

1 《建筑抗震設計規范》對多層框架結構的控制指標有平面不規則、豎向不規則、彈性層間位移角限值。以下逐條闡述指標內容及超限值的處理辦法。

1.1 平面不規則

平面不規則類型包括：扭轉不規則、凹凸不規則、樓板局部不連續三種類型。

1.1.1 扭轉不規則指在具有偶然偏心的規定水平力作用下，樓層兩端抗側力構件彈性水平位移（或層間位移）的最大值與平均值的比值大于1.2。水平位移比超限表明豎向構件彈性位移差異較大，常出現于本層平面布置不規則不對稱有明顯凹凸。調整的思路基本上是適當加大位移大的豎向構件剛度及同時減小位移小的豎向構件剛度達到減小位移差值1。

1.1.2 凹凸不規則指平面凹進尺寸大于相應投影方向的30%。此項是易于判別的，平面布置時應避免出現此項。如果出現此項結構模型很可能同時有其它超限。如果不能避免此類平面布置，就應該在凹槽處加拉梁拉板減弱平面布置造成的整體指標超限。

1.1.3 樓板局部不連續指樓板的平面尺寸和剛度急劇變化，如有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%或開洞面積大于該層樓板面積的30%，或較大的樓層錯層。實際項目中存在的主要是樓板開洞面積，如公建及售樓處因建筑工程需要做躍層，一般開洞面積不會大于30%，結構設計中一般會加大洞邊梁板剛度。

1.2 豎向不規則

豎向不規則類型包括側向剛度不規則、豎向抗側力構件不連續、樓層承載力突變。

1.2.1 側向剛度不規則指該層的側向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%，除頂層或出屋面小建筑外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%。此處側向剛度的定義是地震剪力標準值比層間位移。此項不規則基本出現在首層，即首層層高較相鄰上層高，地震剪力標準值大，層間位移大。一些埋深較深或首層挑高較高的建筑可

采用加拉梁使首層變兩層進而降低結構計算高度使滿足側向剛度比要求。

1.2.2 豎向抗側力構件不連續指豎向抗側力構件內力由水平轉換構件向下傳遞。此項一般多層框架項目不會做轉換構件。

1.2.3 樓層承載力突變指本層抗側力結構的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%。本層抗側力結構在框架結構中指的是在所考慮的水平地震作用方向上的框架柱，框架柱的層間受剪承載力計算詳《建筑抗震鑒定標準》GB50023-2009附錄C.0.2柱的受剪承載力可根據柱梁端實配的受彎承載力按兩端同時屈服的假定失效模式反算。

可在計算模型中將樓層承載力突變層指定為薄弱層，軟件會將本層地震剪力放大1.25倍。如果超限較小，亦可以通過提高本層構件強度進而提高本層抗側力構件的承載力，或適當降低上部樓層抗側力構件的承載力。

1.3 彈性層間位移角限值

根據抗震設防三個水準的要求，采用二階段設計方法來實現，即：在多遇地震作用下，建筑主體結構不受損壞，非結構構件（包括圍護墻、隔墻、幕墻、內外裝修等）沒有過重破壞并導致人員傷亡;罕遇地震作用下，建筑主體結構遭受破壞或嚴重破壞但不倒塌。保證建筑的正常使用功能采用層間位移角作為衡量結構變形能力從而判別是否滿足建筑功能要求的指標。規范表5.5.1給出了鋼筋混凝土框架結構在多遇地震作用下的樓層內最大的彈性層間位移角限值為1/550。

計算此指標時只需考慮自身的扭轉耦聯，不考慮偶然偏心與雙向地震作用，一般無樓板削弱情況均可采用剛性樓板假定。此項如果超限可加強結構外圍框架柱或梁的剛度，同時減小結構內部柱或梁的剛度。

2 多層框架結構地基基礎設計包括地基設計和基礎設計兩部分。地基設計重點包括持力層承載力的確定、地基變形驗算、地基穩定性驗算等。基礎設計包括基礎形式的選擇、基礎埋置深度及基底面積確定、基礎內力和斷面設計等。以下具體展開闡述原理及在工程中的應用。

2.1 持力層承載力的確定

確定持力層承載力之前首先確定基礎埋置深度，可按《建筑地基基礎設計規范》5.1節（以下簡稱《地規》）逐條核對，北方項目標準凍深是一項基礎埋深的重要因素。初定基礎埋置深度后根據《地規》5.2.4條根據持力層地基土類型確定寬深修正系數。地基承載力特征值是強調變形控制的土的綜合特性指標。寬度修正考慮的是基底寬度相對試驗荷載板尺寸的大小。深度修正考慮的是基底側向超載可限制地基土的破壞變形，如地基承載力特征值按規范附錄D采用深層平板載荷試驗確定深度修正系數取0。修正公式中的土重度均取浮重度。基礎埋置深度無地下室時應從天然地面標高算至基礎底;有地下室時采用擴展基礎時應從室內地面標高算起;有地下室時采用筏板基礎時應從室外地面標高算起。

2.2 地基變形驗算

《地規》5.3.1條規定建筑物的地基變形計算值，不應大于地基變形允許值。規范采用對分層總和法計算的地基變形量進行修正得到地基最終變形量。計算地基變形時采用作用的準永久組合。

2.3 地基穩定性驗算

《地規》5.4.1條規定地基穩定性驗算中，采用單一安全系數方法要求抗滑力矩與滑動力矩之比大于安全系數K。

2.4 基礎形式的選擇

多層框架結構一般采用的基礎形式為柱下獨基;相鄰兩柱或柱邊臨建建筑界限可采用雙柱聯合基礎;地基較為軟弱時采用獨基時可能產生較大不均勻沉降時，可采用柱下條形基礎或柱下交叉條形基礎。柱下筏基因經濟性交叉一般較少使用，但仍不失為一種整體性良好、施工方便的基礎類型。

2.5 基礎內力和斷面設計

柱下獨立基礎，當沖切破壞錐體落在基礎底面以內時，即為剛性基礎不需要驗算柱與基礎交接處的基礎受剪承載力，但應驗算柱與基礎交接處以及基礎變階處的受沖切承載力，驗算公式詳《地規》8.2.8。對基礎底面短邊尺寸小于或等于柱寬加兩倍基礎有效高度的柱下獨立基礎，應驗算柱（墻）與基礎交接處的基礎受剪切承載力驗算公式詳《地規》8.2.9。當基礎的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚應驗算柱下基礎頂面的局部受壓承載力。驗算公式可按《混凝土結構設計規范》附錄D.5.1 素混凝土構件的局部受壓承載力規定。

基礎底板的配筋，應按抗彎計算確定。基礎底板配筋除滿足計算和最小配筋率要求外，尚應符合《地規》第8.2.1條第3款的構造要求及最小配筋率不應小于0.15%。計算最小配筋率時，對階形或錐形基礎截面，可將其截面折算成矩形截面，截面的折算寬度和截面的有效高度，按附錄U計算。基礎底板鋼筋可按式（8.2.12） 即：As=M/0.9?yh0 計算。

3 結語

以上依據建筑抗震設計規范總結了多層框架結構上部結構設計控制性指標及依據建筑地基基礎設計規范總結了多層框架結構地基和基礎設計的重點性內容。實際工程項目的復雜程度可能會超出規范限值，唯有熟悉與掌握規范要求，才能有針對性的調整結構布置使之滿足規范要求。

參考文獻：

[1] 魏 璉 .水平荷載作用下高層建筑受力與非受力層間位移計算 [J]. 建筑結構 ，2019. （09）. ：001-006.

[2] 楊 星 .趙 兵 建筑結構設計計算步驟探討[J]. 建筑結構 ，2005. （11）. ：060-062.

作者簡介：姓名：安盼超，男，漢族?籍貫：河北省保定市，學歷：大學本科?.職稱：初級?. 研究方向：建筑結構設計。