框支结构的设计心得
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摘要： 文章结合某工程整个计算过程的实例演示，指出在每个环节中的几个具体的参数设置及设置的原因，以及对最终结果的判断，从而完成复杂高层结构的设计，对相同结构形
式的工程起到借鉴的作用。
关键词：框支结构刚度比
Abstract: the article in combination with an engineering example of the calculation process, and points out that in every link of several specific parameter setting and set the causes, as well as to the final outcome of the judge, thus completing complex high-rise structure design, structure of the same shape type of the role of a project for reference.
Key words: frame structure， stiffness ratio
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：
1. 工程概况
本工程位于洛川县，拟建场地范围内地基土由填土、黄土、古土壤组成，场地属于自重湿陷性黄土场地，地基湿陷等级为三级，建筑物总层数为29层，地下一层地下室，地上两层商场，三层以上为住宅，抗震设防烈度为6度，框支层框架抗震等级为二级，底部加强区为二级，一般部位为三级，单元平面如下图：
2. 计算过程
2.1模型输入：
在框支结构的模型输入时，要尽量做到梁与柱、墙与梁、墙与柱的轴线居中，尤其保证框支柱于框支梁的轴线居中，尽量保证上部墙体落在框支梁上。框支结构一般都有裙房，因此主体部分在裙房范围内都轴线居中，对建筑外观并不影响，对结构也非常有利。
2.2参数设定：
2.2.1 结构体系 在08版PKPM中为复杂高层建筑结构，而在10版PKPM中则有明确的框支结构体系。
2.2.2模拟施工 模拟施工1为一次加载，而模拟施工3为逐层加载，一般情况我们会采用模拟施工3，这与实际施工比较接近，但对于框支结构这种复杂的结构形式，有时候会丢失荷载，10版中明确指出模拟施工1和模拟施工3都要计算一下，取最不利的情况。
2.2.3 托墙梁的放大系数08版中可以适当的放大，但在10版中不建议放大。
2.2.4特殊构件的定义 首先为特殊梁，要将支撑上部剪力墙的梁定义为框支梁；其次，要将支撑框支梁的柱定义为框支柱；最后要定义板，将转换层定义为弹性板，同时定义为薄弱层，与转换层相邻的上下层适当加厚。
2.3计算
在08版《高层建筑混凝土结构技术规程》中对底部大于1层时的框支结构它的刚度比的计算方法采用剪弯刚度，而在10版中《高层建筑混凝土结构技术规程》中对底部1,2层时的框支结构它的刚度比的计算方法采用剪切刚度，这是计算上的最大的区别；另外，因指定了弹性板，所以要采用总刚的计算方法。
3. 结果判断
3.1总信息
在总信息中薄弱层除了指定的薄弱层，可以放大1.15倍（10版1.25倍），其他层为1.0的放大系数。
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Floor No. 1 Tower No. 1
Xstif= 41.8292(m) Ystif= 11.3776(m) Alf= 0.0103(Degree)
Xmass=41.3647(m) Ymass=6.0009(m) Gmass(活荷折减)= 8007.0708(6679.5195)(t)
Eex=0.0174Eey =0.1534
Ratx = 1.0000Raty = 1.0000
Ratx1= 4.2266Raty1= 2.5398薄弱层地震剪力放大系数= 1.00
RJX= 2.6342E+08(kN/m)RJY = 1.5278E+08(kN/m)RJZ= 1.8772E+11(kN/m)
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Floor No. 2 Tower No. 1
Xstif= 41.6388(m) Ystif= 12.5501(m) Alf=-5.2483(Degree)
Xmass=41.1527(m) Ymass=11.8970(m) Gmass(活荷折减)=3712.7908(3405.0273)(t)
Eex= 0.0203Eey = 0.0270
Ratx = 0.3005 Raty = 0.5057
Ratx1= 1.1774Raty1= 1.1879薄弱层地震剪力放大系数= 1.00
RJX=7.9166E+07(kN/m)RJY= 7.7258E+07(kN/m)RJZ= 4.5160E+10(kN/m)
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Floor No. 3 Tower No. 1
Xstif= 41.6397(m) Ystif= 12.4241(m) Alf= -0.0251(Degree)
Xmass=41.4601(m)Ymass=11.8824(m) Gmass(活荷折减)=5110.4600(4831.7344)(t)
Eex = 0.0073Eey = 0.0214
Ratx = 0.8563 Raty = 0.8208
Ratx1= 0.9708Raty1= 0.9331薄弱层地震剪力放大系数= 1.15
RJX= 6.7786E+07(kN/m)RJY= 6.3417E+07(kN/m)RJZ= 4.0611E+10(kN/m)
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Floor No. 4 Tower No. 1
Xstif= 41.5725(m) Ystif= 13.2293(m) Alf = -0.1152(Degree)
Xmass=41.4033(m) Ymass=11.9858(m) Gmass(活荷折减)=2285.9487(2165.9851)(t)
Eex = 0.0073Eey = 0.0527
Ratx = 1.2800Raty = 1.3388
Ratx1= 1.2700Raty1= 1.2690薄弱层地震剪力放大系数= 1.00
RJX=8.6763E+07(kN/m)RJY = 8.4903E+07(kN/m)RJZ= 4.7210E+10(kN/m)
3.2 刚度比
在08版中剪切刚度比不大于2，剪弯刚度比不大于1.3在10版中剪切刚度比不小于0.5，剪弯刚度比不小于0.8，两个版本的数值不同，但概念是相同的。
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高位转换时转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比
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采用的楼层刚度算法:Shear-bending Stiff.
转换层所在层号= 3
转换层下部结构起止层号及高度= 2 3 10.00
转换层上部结构起止层号及高度= 4 69.30
X方向下部刚度= 0.3652E+08X方向上部刚度= 0.2884E+08X方向刚度比=0.7344
Y方向下部刚度= 0.3483E+08Y方向上部刚度= 0.2802E+08 Y方向刚度比=0.7483
《高层建筑混凝土结构技术规程》中明确说明两个方向的刚度比宜接近，如果相差较大那说明两个方向的剪力墙或框支柱的布置不合理，调整两个方向的剪力墙或框支柱的截面尺寸。
3.3周期比
振型号周 期转 角 平动系数 (X+Y)扭转系数
1 2.6942173.830.99 ( 0.98+0.01 )0.01
2 2.3382 83.230.98 ( 0.01+0.97 )0.02
3 2.0089116.330.02 ( 0.00+0.02 )0.98
周期比即结构扭转为主的第一自振周期（也称第一扭振周期）Tt与平动为主的第一自振周期（也称第一侧振周期）T1的比值。周期比主要控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，使结构的抗扭刚度不能太弱。因为当两者接近时,由于振动藕连的影响,结构的扭转效应将明显增大。
周期最长的扭振振型对应的就是第一扭振周期Tt，周期最长的侧振振型对应的就是第一侧振周期T1；计算Tt / T1，看是否超过0.9。
3.4 位移
高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其最大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点：
3.4.1．保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。
3.4.2 保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。
3.4.3 控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。
Δu/h应满足以下要求：框支层 1/1000
如果位移不满足要求，说明刚度不够，可以将剪力墙加长或加厚。
3.5 梁柱的超配筋信息
一般都为抗剪超筋，此时可以采用逐渐增加截面的宽度解决。
3.6框支柱和边缘构件的轴压比 6度区二、三级不大于0.6
3.6.1抗震等级越高的建筑结构，其延性要求也越高，因此对轴压比的限制也越严格。对于框支柱、一字形剪力墙等情况而言，则要求更严格。抗震等级低或非抗震时可适当放松，但任何情况下不得小于1.05。
3.6.2.限制墙柱的轴压比，通常取底截面(最大轴力处)进行验算，若截面尺寸或混凝土强度等级变化时,还验算该位置的轴压比。
3.6.3.试验证明，混凝土强度等级，箍筋配置的形式与数量，均与柱的轴压比有密切的关系，因此，规范针对情况的不同，对柱的轴压比限值作了适当的调整。
3.6.4.当墙肢的轴压比虽未超过上表中限值，但又数值较大时，可在墙肢边缘应力较大的部位设置边缘构件，以提高墙肢端部混凝土极限压应变，改善剪力墙的延性。当为一级抗震(9度)时的墙肢轴压比大于0.3,一级(8度)大于0.2,二级大于0.1时,应设置约束边缘构件,否则可设置构造边缘构件,程序对底部加强部位及其上一层所有墙肢端部均按约束边缘构件考虑。
结束语:
以上仅从规范条文及在进行PKPM软件运用的角度对高层框支结构设计中进行对照理解的几点心得，然而规范条文终究有其局限性，只能针对一些普通、典型的情况提出要求，软件的模拟计算与实际情况也有一定的差距，因此，对于千变万化的实际工程，需要结构工程师运用概念设计的要求，做出具体分析和采取具体措施，以上内容和大家共同分享，以供参考。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。