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錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題
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錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題


房屋建筑室內(nèi)空間為了滿足不同功能的需要，通常會應(yīng)用到錯層結(jié)構(gòu)。房屋建筑錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的高低直接關(guān)系到房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性，因此必須高度重視錯層結(jié)構(gòu)的設(shè)計。對于錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)主要是指錯層框架結(jié)構(gòu)，其他類型錯層以后再敘。由于錯層的原因，內(nèi)力和變形的計算較為復(fù)雜。但是利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本知識，并引入適當(dāng)?shù)募俣ê螅匀豢梢詫ζ溥M(jìn)行手算。根據(jù)串聯(lián)柱和并聯(lián)柱的概念，并且引入虛梁的方法，讓復(fù)雜的設(shè)計變?yōu)楹唵?。樓層若干平行柱通過剛度無窮大樓板相連，則為并聯(lián)柱（見下圖一），其總側(cè)移剛度為，承受相同剪力的柱被稱為串聯(lián)柱（見下圖二），其總側(cè)移剛度為。利用并聯(lián)、串聯(lián)并設(shè)虛梁方法可以計算錯層柱的抗側(cè)移總剛度。



以上錯層框架結(jié)構(gòu)總抗側(cè)剛度計算非常簡單，方便估算（見圖三）。     

錯層結(jié)構(gòu)由于樓板的錯層導(dǎo)致了同層的樓板在錯層處不連續(xù)，結(jié)構(gòu)在水平荷載和地震作用下，產(chǎn)生很大的水平剪力。由于錯層的存在，錯層部位往往容易形成應(yīng)力集中，使結(jié)構(gòu)的整體抗震能力下降。此外錯層結(jié)構(gòu)的受力復(fù)雜性表現(xiàn)為錯層處豎向結(jié)構(gòu)均為短構(gòu)件，特別在地震作用下錯層處的短構(gòu)件易發(fā)生脆性的剪切破壞。筆者結(jié)合咨詢設(shè)計過的一些錯層框架結(jié)構(gòu)，總結(jié)出錯層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意以下幾個問題，現(xiàn)與大家一起分享。

設(shè)計地震區(qū)的房屋建筑時，應(yīng)盡量避免采用錯層結(jié)構(gòu)。當(dāng)房屋不同部位因功能不同而使樓層錯層時，應(yīng)盡量采用防震縫。這就是我們所說“放”的思路。沿錯層處將結(jié)構(gòu)劃為兩個或兩個以上的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，使每個獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元不出現(xiàn)錯層現(xiàn)象，如下（圖四）。


（1）提高錯層柱的抗震等級，使錯層柱的縱向鋼筋和箍筋的配筋量加大，是安全儲備增加，延性性能也得到改善。詳見《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第10.4.4條第2款的有關(guān)規(guī)定。   當(dāng)結(jié)構(gòu)的錯層無法避免時，可采取以下措施增加錯層框架柱的延性，增大錯層柱的剪跨比，或者減小錯層柱的彎矩和剪力，防止錯層柱發(fā)生脆性破壞，改善錯層框架的受力性能：

（2）將錯層柱全柱范圍內(nèi)的箍筋加密，改善錯層柱的脆性。詳見《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第10.4.4條第1款的有關(guān)規(guī)定。

    （3）當(dāng)錯層柱的截面尺寸較大（一般大于800x800）時，沿兩個方向的中線設(shè)縫，將截面一分為四（見下圖五）。使其在保持截面承載力不受影響下，增大柱的剪跨比，改善錯層柱的脆性。


4）當(dāng)錯層高度較小時，在梁端加腋，使建筑上有錯層，但結(jié)構(gòu)上無錯層。

（5）適當(dāng)增加非錯層柱的截面尺寸和適當(dāng)減少錯層柱的截面尺寸。運(yùn)用“加法”和“減法”的思想，通過增大非錯層柱的剛度來降低錯層柱的彎矩和剪力，改善錯層柱的受力。

（6）在錯層框架結(jié)構(gòu)中增加剪力墻或者增加支撐來承受水平力，減少錯層柱承受的水平荷載。

最后還要提醒下設(shè)計師注意的是：對于錯層結(jié)構(gòu)，應(yīng)合理計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)位移比，必要時應(yīng)根據(jù)實(shí)際樓層關(guān)系采用手算復(fù)核。PKPM、YJK軟件依據(jù)計算樓層自動計算的扭轉(zhuǎn)位移比往往是不準(zhǔn)確的，一般情況下，應(yīng)根據(jù)實(shí)際樓層情況手算復(fù)核。