高烈度设防区多层框架结构设计
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摘要：文章根据一实际工程设计，分析在高烈度设防区多层框架结构在结构选型、结构布置的问题，以及在使用软件时应注意哪些重要参数，对一些计算结果如何处理；总结了在施工图绘制中应注意的问题。
关键词: 高烈度设防区；多层框架结构；结构分析；构造措施
1工程概况
该工程位于云南省普洱市，为某医院内科住院楼，地上六层， 建筑高度23.65m，建筑面积约7483.56。结构形式为框架结构，抗震设防烈度8度，设计地震基本加速度为0.20g,设计地震分组为第二组，场地地震影响系数特征周期为 0.40s，地震烈度8度时无地震液化土层。设计分析软件为中国建筑科学研究院研制开发的空间有限元软件SATWE，结构平面布置如图一
2 结构分析
2.1结构选型
该工程可选择框架结构与框剪结构两种结构形式。一些资料建议在高烈度区建议采用框剪结构或者少量剪力墙结构的框架结构。本工程选用框剪结构计算时，层间位移角较小，自震周期也小，小于特征周期Tg，刚度较大导致计算的地震作用反而较大，而且剪力墙边缘构件配筋相当大，因此在多层建筑中框剪结构并不是一种经济理想的结构形式；当选择少量剪力墙结构的框架结构时，设置少量剪力墙目的为了增大框架结构的刚度、满足层间位移角限值的要求，框架的配筋应按有、无剪力墙分别计算取大值。本工程计算表明当调整梁柱截面及配筋设计满足规范要求时，同时也满足层间位移角限值要求，就无必要再设置少量剪力墙，因此最后选择结构体系明确的纯框架结构。
2.2结构布置
根据《建筑工程抗震设防分类标准》4.0.3条该医院住院楼抗震设防类别为重点设防类工程，地震烈度较高，结构布置遵循以下原则：结构平面规则、简单、减少结构扭转影响，竖向刚度渐变、无突变，加强角柱、边柱、边梁，柱刚度竖向递减。在汶川地震中较多楼梯间破坏，楼梯对结构的影响不容忽视，本工程中在结构布置上采取以下措施：首先，在楼梯间四角布置框架柱，防止楼梯在地震中破坏；其次，楼梯尽量对称布置于平面中，减少楼梯对结构的影响；再次，避免楼梯布置于结构端部。
2.3 主要构件尺寸及计算参数、计算结果
2.3.1主要构件尺寸见表一
表一主要构件尺寸
2.3.2计算参数
用PKPM软件计算时应注意以下参数：①，重点设防类工程应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，因此本工程梁柱抗震等级为一级；②，由于烈度较高，水平荷载较大，混凝土柱的计算长度系数应执行混凝土规范7.3.11-3条；③，考虑砌体墙对主体结构刚度的影响，周期折减系数取0.75。
2.3.3计算结果
第一周期：1.0053，第二周期：0.9906，第三周期0.8869，周期比为0.88＜0.9；X方向最大位移比1.1＜1.5,最大层间位移角1/649＜1/550 ,Y方向最大位移比1.23＜1.5,最大层间位移角1/637＜1/550；X方向剪重比7.96%,X方向的有效质量系数:98.59%, Y方向剪重比7.76%,X方向的有效质量系数:98.46%；计算竖向刚度无突变,无薄弱层。
3 构造措施
（1）框架结构抗震设计应遵循：“强柱、弱梁、更强节点核芯区”原则，内力计算、系数调整软件计算已经完成，具体到施工图设计中我们要注意以下问题：①考虑到楼板钢筋超强、梁底面、顶面钢筋超配，柱配筋应比计算值适当放大。在高烈度区柱配筋较大时应注意柱纵筋间距大于50mm，单边配筋较大时采用大直径钢筋。另外节点核芯区配筋往往比柱加密区配筋大，应根据计算结果单独配置箍筋。同时注意由于填充墙形成的短柱、楼梯间布置形成的短柱，全高加密箍筋；②框架梁配筋不应随意放大配筋，特别是在梁支座裂缝验算中应用柱边缘处梁的弯矩，在SATWE绘制梁施工图中选择“考虑支座宽度对裂缝的影响”；为使梁具有较好的变形能力对一级框架梁配筋中注意校对“梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之比不应大于0.25”以及“梁端截面的底面与顶面纵向钢筋配筋量的比值不应小于0.5”，同时梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，箍筋最小直径为12mm。
（2）本工程存在主次梁间隔悬挑情况，当用软件建模主次梁都按主梁输入时，程序考虑空间作用，主梁悬挑根部为框架柱竖向变形小，而次梁悬挑跟部为框架梁竖向变形大，造成次梁悬挑配筋较小，为弥补此缺陷，可以把悬挑梁上的封口梁每段设绞，此时传到次梁上的荷载和手算结果一致，次梁悬挑配筋采用后一种方式的计算结果。另外对主梁悬挑梁下部建议配适当的受压钢筋，当考虑竖向地震作用时，满足框架梁配筋要求。
4 结语
（1）高烈度区多层建筑，在位移角能满足规范要求时，采用纯框架结构比较合理。但应注重结构布置，从概念上避免不合理的布置。
（2）使用软件计算时，应明确参数含义，正确使用计算结果，对不合理的计算人工干预。
（3）在施工图绘制中，应遵循“强柱、弱梁、更强节点核芯区”的原则，加强柱配筋，避免梁配筋不必要的放大。
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