錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)探討

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1、建筑（深圳）結(jié)構(gòu)聯(lián)盟群一【23292765】資料收集錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)探討楊星(中國(guó)建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所北京100013)0前言錯(cuò)層結(jié)構(gòu)是指在建筑中同層樓板不在同一高度,并且高差大于梁高(或大于500mm)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型.錯(cuò)層結(jié)構(gòu)由于樓板不連續(xù),會(huì)引起構(gòu)件內(nèi)力分配及地震作用沿層高分布的復(fù)雜化,錯(cuò)層部位還容易形成不利于抗震的短柱和矮墻,屬于復(fù)雜多高層結(jié)構(gòu),因此錯(cuò)層結(jié)構(gòu)在建模,計(jì)算,出圖等各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上都有其特殊性,比平層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要困難得多.下面結(jié)合PKPM軟件,談?wù)勫e(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中應(yīng)注意的問(wèn)題.1錯(cuò)層結(jié)

2、構(gòu)的建模方式1.1錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)建模1.修改梁標(biāo)高方式該方式適用于僅有個(gè)別樓層的個(gè)別房間錯(cuò)層的情況.PMCAD提供了【上節(jié)點(diǎn)高】,【錯(cuò)層斜梁】及單擊鼠標(biāo)右鍵的快捷構(gòu)件修改方式,來(lái)指定或修改梁兩端的標(biāo)高,使部分房間周邊的梁與同樓層其他梁標(biāo)高不同.根據(jù)PKPM軟件自動(dòng)生成樓板,且樓板標(biāo)高總與周邊梁標(biāo)高對(duì)齊的規(guī)律,使得這部分房間樓板標(biāo)高也與該樓層其他樓板標(biāo)高不同,從而實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)層設(shè)計(jì).2.增加標(biāo)準(zhǔn)層方式該方式適用于很多樓層大量房間錯(cuò)層的情況.如果仍然使用修改梁標(biāo)高的方式,雖然可行,但手工計(jì)算錯(cuò)層標(biāo)高繁冗易出錯(cuò),修

3、改的工作量太大.在PMCAD模型輸入時(shí),結(jié)構(gòu)層的劃分原則是以樓板為界,通過(guò)增加標(biāo)準(zhǔn)層,將錯(cuò)層部分的樓板人為地分開(kāi),實(shí)現(xiàn)相同樓層梁板標(biāo)高不同的目的.該方式在工程中廣泛應(yīng)用,下面舉例說(shuō)明該類(lèi)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的建模過(guò)程.某框架錯(cuò)層結(jié)構(gòu)(圖1),平面可均勻地劃分為左,中,右三部分.左邊1層,層高5m;中間2層,層高4m;右邊2層,層高3m.該錯(cuò)層結(jié)構(gòu)由于有5個(gè)不同標(biāo)高的樓板,通過(guò)增加標(biāo)準(zhǔn)層后按5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層建立模型,樓層的層高取各樓板的高差,建模時(shí)僅復(fù)制軸網(wǎng),梁和柱的布置范圍按表1操作.模型各樓層數(shù)據(jù)表1樓層號(hào)層高(m)柱

4、布置范圍梁布置范圍層13全部右邊層21全部中間層31全部左邊層41中間和右邊右邊層52中間中間1.2錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)建模錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)也采用增加標(biāo)準(zhǔn)層的方式,但由于結(jié)構(gòu)中沒(méi)有梁,不能以梁確定樓板的標(biāo)高;同時(shí)因?yàn)閴υ诹⒚嫔鲜沁B續(xù)的,也不能以墻確定樓板的標(biāo)高.樓層標(biāo)高應(yīng)通過(guò)【樓層組裝】命令在樓層表中設(shè)定,程序自動(dòng)在指定標(biāo)高處布置整層樓板,而錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中-合作共享交流進(jìn)步-深圳建筑結(jié)構(gòu)聯(lián)盟群祝各位身體健康工作順利建筑（深圳）結(jié)構(gòu)聯(lián)盟群一【23292765】資料收集沒(méi)有樓板的部分,可以用【樓板開(kāi)洞/全房間洞】命令將

5、其設(shè)置為洞口,或用【修改板厚】命令將板厚設(shè)定為0.這兩條命令在開(kāi)洞效果方面完全一致,不同之處僅在于前者在開(kāi)洞處沒(méi)有板荷載,而后者保留了開(kāi)洞處的荷載,設(shè)計(jì)人員可以靈活選用.1.3錯(cuò)層框剪結(jié)構(gòu)建?？删C合采用錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的方法.1.4錯(cuò)層砌體結(jié)構(gòu)建模單從建模角度看,錯(cuò)層砌體結(jié)構(gòu)可以采用錯(cuò)層混凝土剪力墻的建模方式;但從設(shè)計(jì)角度看,由于砌體結(jié)構(gòu)按規(guī)范要求應(yīng)采用基底剪力法作分析,而基底剪力法僅適用于平面規(guī)則對(duì)稱的結(jié)構(gòu),不適用于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)分析.因此在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū),不宜設(shè)計(jì)帶錯(cuò)層的砌體結(jié)構(gòu).如樓板高

6、差小于500mm,砌體結(jié)構(gòu)可按沒(méi)有錯(cuò)層設(shè)計(jì);如樓板高差大于500mm,可通過(guò)設(shè)縫將錯(cuò)層砌體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為不帶錯(cuò)層的結(jié)構(gòu).1.5錯(cuò)層多塔結(jié)構(gòu)建模錯(cuò)層多塔結(jié)構(gòu)建模時(shí),可以先用PMCAD按相同的樓層標(biāo)高建立多塔模型,再利用SATWE前處理"多塔結(jié)構(gòu)補(bǔ)充定義"中的【多塔立面/修改參數(shù)】命令,將各塔樓的相關(guān)塔段設(shè)定為不同的層高.1.6建模注意事項(xiàng)(1)PM1中的【布層間梁】命令不是用來(lái)做錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的,其僅用于布置樓層之間的梁(如工業(yè)廠房的圈梁),該梁上不生成樓板.(2)PM2中的【樓板錯(cuò)層】命令主要用于設(shè)定部分房間樓板

7、不同于本層標(biāo)高,且高差較小的情況(如衛(wèi)生間),而不能改變梁的標(biāo)高,且僅對(duì)施工圖有效,對(duì)計(jì)算沒(méi)有影響,不能用于建立錯(cuò)層模型.2錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析2.1錯(cuò)層對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的不利影響1)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的樓板不連續(xù),在沒(méi)有樓板的區(qū)域,存在躍層構(gòu)件和不受樓板和梁約束的自由節(jié)點(diǎn),使內(nèi)力計(jì)算十分復(fù)雜.2)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的各層樓板布置不均勻,不對(duì)稱,質(zhì)心和剛心嚴(yán)重偏置,在水平地震作用或風(fēng)荷載下會(huì)發(fā)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng).3)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)引起樓層概念模糊,如例題本來(lái)是2層的框架結(jié)構(gòu),由于建模和計(jì)算的需要,人為地變成了5層,使以層模型為基礎(chǔ)的計(jì)

8、算分析與實(shí)際不符.4)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的層高不一致,容易造成延性較差的短柱和矮墻,對(duì)結(jié)構(gòu)抗震很不利.2.2錯(cuò)層結(jié)構(gòu)計(jì)算分析中應(yīng)注意的問(wèn)題(1)根據(jù)規(guī)范精神,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中,錯(cuò)開(kāi)的樓層應(yīng)各自參加結(jié)構(gòu)整體計(jì)算,不應(yīng)歸并為一層計(jì)算.但各自獨(dú)立計(jì)算的錯(cuò)層樓板不宜簡(jiǎn)單地按"剛性樓板"假定計(jì)算,特別是樓板被洞口切分成狹長(zhǎng)板帶時(shí),應(yīng)考慮樓板面內(nèi)剛度消弱的影響.建議將這些樓板設(shè)定為"彈性膜",用SATWE計(jì)算時(shí)選擇"總剛分析方法",將按兩種模型定義的樓板的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行