浅谈框架结构层间位移角的控制
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摘要：层间位移角是在混凝土框架设计中的一项重要验算指标，本文通过一工程实例，介绍在结构设计过程中，当计算层间位移角超过规范限值的处理办法。通过试算比对，找出了最优调整办法。
一概述
在《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010条款5.5.1中规定，对于钢筋混凝土框架结构在进行多遇地震作用下的抗震变形验算时，其楼层内的最大层间位移角应小于1/550。此条款是根据各国规范规定、震害经验和实验研究结果及工程实例分析，采用层间位移角作为衡量结构变形能力是否满足建筑功能要求。
层间位移角是框架结构设计中需重点注意的一个验算指标，其反应了结构布置在刚度方面是否合理。当层间位移角不满足规范要求时，应分析各方向层间位移角数值，反推各方向的刚度情况，然后再有针对性的进行调整。
二实际工程案例
此案例为某电厂中余热锅炉给水泵房，抗震设防烈度为7度（0.15g），设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类，特征周期为0.60s，结构抗震等级为三级；五十年一遇基本风压为0.5kN/m2，基本雪压为0.42kN/m2，地面粗糙度为B类。采用钢筋混凝土框架结构形式的单层工业厂房。其平面布置见图1。
图1 结构平面布置图
因工艺需要，该单层框架层高为7.5m。基础形式为柱下独立基础，因地质条件限制，基础埋深较深，基础顶标高为-1.700m。在PKPM建模计算中，该单层框架柱高达9.2m。首先按常规方式建立模型如图2所示，经计算，在多遇地震下，框架的层间位移角横向为1/504、纵向为1/421，均超过规范限值。表明两个方向的刚度均不足。
采用增大柱截面同时调整横纵梁的方式增加结构整体刚度，经试算知，当柱截面为600x800时方能满足规范对层间位移角的要求。且结构纵向刚度相对横向刚度偏弱。此时梁柱截面均较大，总工程量偏大。
图2PKPM模型图图图3加层间梁PKPM模型图
改变思路，针对结构纵向偏弱刚度的问题，在离柱底5m处设置层间梁。PKPM模型见图3所示。经优化后，各框架柱减小只400x600，经计算，层间位移角满足规范要求。
三层间位移角的控制
结构层间位移角的控制实际上为结构刚度的控制。当结构层间位移角超限时，即表明此方向结构刚度偏弱。此时，改善框架结构体系刚度的方法有：1）增大该列柱截面在弯曲作用平面内的高度；2）增设内柱，减小柱距；3）加设更多的或更刚的水平梁，以加大整个框架的刚度等方法。在结构设计工作中，应跳出增大截面的思路莒县，分析各类方法，找出最优方案，在减小工程量的前提下增加结构的安全性。
参考文献
[1] 混凝土结构设计规范[M]，中国建筑工业出版社，2010
[2] 建筑抗震设计规范[M]，中国建筑工业出版社，2010
[3] 结构概念和体系[M]，中国建筑工业出版社，2009