住宅平面中抗侧力构件布置与结构整体性的讨论

周晓伟

[摘要]框架结构中各种建筑平面户型的柱网布置是结构设计人员在结构方案阶段首先要做的重要的基础工作，如何既满足建筑的使用功能又能符合结构抗震的要求，使结构有合理的结构体系、明确的传力途径。本文通过实际的工程设计实践，提出了住宅平面柱网布置即结构抗侧力布置的建议和措施。

[关键词]抗侧力构件的布置与调整、结构整体性

TU241

随着现在建筑市场不断变化根据建筑开发商的要求，在住宅建筑中各种平面户型的组合变化很多，以往那种规矩、规则的柱网如平面四方矩形、纵横柱列对齐、框架梁与柱不偏心或小偏心的住宅建筑平面不多见了，而出现了一些的建筑平、立面复杂的商品住宅，如从建筑平面来看柱布置只能较零散，横向没有几条对齐，纵向因房间的关系柱列不对齐或几个单元沿纵向相互错开等各种情况。这类结构从平面无法划分成平面抗侧力单元，此时柱网如何按照抗震概念设计原则来布置，哪些地方设置柱，哪些地方可不设置柱，往往设计人员很多时候难于取舍，不同的观点、柱网不同的设置反映出对结构抗震（抗侧力）概念设计认识的不同。这是结构设计工作在结构整体计算前根据结构抗震概念设计首先要做好的第一步的基础工作，做好此阶段工作才能对后期的结构整体计算结果有了比较准确、合理的判断。所以说结构设计不能单单只看计算结果的各项指标，认为算过去了就简单的认为柱网等布置就是合理了、符合结构抗震概念设计了，而忽视计算简图的合理、结构体系的合理、和合理的地震作用传递途径。一般来说首先应从结构抗震概念设计方面入手进行柱网等结构方案的调整，使整个结构的整体性优化，这样在计算方面采用空间结构模型的计算结果才能准确、可信。以下为结合具体工程设计实践，根据结构概念设计的理念布置抗侧力构件与调整结构方案的几点体会。

一． 首先应重视建筑及抗侧力结构的平面合理布置，在条件允许和可能的情况下，尽量采用受力合理，规则对称的设计方案，这是对结构平面不规则性控制的最有效的手段。一般建筑结构平面不规则的特征为：

① 凹凸不规则：柱网在这种情况下纵横向很难拉齐，还不可避免的形成一些局部的单框架，使荷载传递路径中断。

② 楼板局部不连续：如细腰形平面、单元之间错开等，虽貌似平面刚度、质量对称但在计算结果中扭转效应明显。

对于《抗规》中明确规定的的特别不规则设计方案不应当简单地调整计算参数或放大地震力了事，而应当首先考虑修改、调整设计方案才能够从根本上解决不规则结构的抗震问题。

二． 《抗震规范》指出结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。建筑平面凹凸不规则、户型布置变化复杂势必造成结构平面柱网布置困难，如结构平面中横向没有几条对直的柱列，还可能出现局部单跨的情形；沿平面长度方向（纵向）也没有一条对直的柱轴线，这种沿柱轴线布置不到端部情形在住宅建筑平面中现在可以常见。在这种情况下结构的整体性较差，彼此之间的水平地震作用不能通过梁传到别的相邻柱列，而是大量地通过楼板传递，这种结构布置对地震作用的分配不利。此时概念设计尤为重要，应对现有结构平面的布置进行合理的调配、整合，应充分利用管道井、电梯井道设置钢筋混凝土墙体，适当配置合理的剪力墙，利用钢筋混凝土墙体把分散的柱网连成一体，使地震作用有合理的多道传递途径，结构有多赘余度。对于无法与别的柱、墙相连的单跨柱列因抗震性能很差应加强其构造措施，柱配筋应适当加大，该榀框架梁如有条件应设置挑梁与别的框架梁相交、或配置暗梁与垂直的框架梁相交，以传递水平力。对于平面中凸角处应设置框架柱，主体结构的外围一周应框架梁柱交圈，使结构有良好的整体性。

电梯井道一般为钢筋混凝土筒体，整体刚度很大，对结构的整体性影响很大，如把电梯井放置在平面中的比较偏的地方，结构的扭转效应很大，结构位移比的指标很难控制，属于平面不归规则结构。这种情况应采取井道开洞等措施，弱化影响。如果电梯井道放置的位置叫对称，对结构的整体刚度非常有利，位移比、周期比也易满足。应根据电梯井道不同的摆放位置、不同的计算效应，分不同情况区别对待。

三． 重视楼板设计。现在结构计算一般采用空间计算模型，楼板在计算中不但承担竖向荷载而且更重要的是起到按竖向刚度分配水平力的作用，基本上楼板是按刚性板来计算分配各柱的水平力和楼层位移，实际情况要与计算模型要吻合，即要求楼板大的设计不能太弱、板的厚度不能太薄，不能只考虑板的跨度、竖向荷载来确定板厚，还要结合楼板所处的位置是否处在受力复杂部位来定板厚，这样计算结果才能是正确、可信的。如在这种柱列沿轴线布置不到端部、内部两柱单跨、梁柱偏心大于1／4的情形，楼板的概念设计更突显重要。在上述情况下，地震作用是靠楼板传递到整个柱网，使之整体受力，是靠楼板加强结构的整体性。在柱列沿轴线布置不到端部、内部有两柱单跨的柱列等受力复杂的楼板应该得到加强，板厚不应太薄、局部配筋宜配置双层钢筋。并且柱列在结构内部的柱端头范围内不应出现板开洞、折板等消弱楼板的现象。在结构平面柱的布置中有时为了使柱连成长向柱列或有在两条轴线间距不大时设置一跨两条轴线的柱，此时柱同向两边的梁中心与柱中心的偏心大于1／4的布置是常见的，《抗规》中规定偏心距大于1／4时应计入偏心的影响。在住宅内部一般情况下不能设置水平加腋梁，只能采取加强楼板的措施，包括板不能太薄、楼板钢筋在柱宽范围内双层配置，以减少梁柱偏心对柱的不利影响。此外因梁与柱偏心过大的柱箍筋最好为全高加密，以抵抗偏心的影响。

下图是笔者实际做的一个工程简图，利用钢筋混凝土电梯井道、管道井与柱连接，形成纵横向空间抗侧力体系。

图中的1部分为钢筋混凝土管道井两侧分别于电梯井、楼梯间框架连接；图中2的部分为局部的单榀框架；图中3部分为中柱两侧的梁中心与柱中心的偏心大于1／4，中柱需加强。本图中在两个单元相错处设置剪力墙，以加强纵向的连接。

总之，结构设计人员应与建筑设计人员的相互配合，结合概念设计使结构的抗震分析更符合结构在地震时的实际表现，加强结构的整体性，从结构布置、构造上保证计算模型的准确性，设计出抗震性能良好的建筑。

参考文献

[1]国家标准 . 建筑抗震设计规范 .GB 50011-2010

[2]国家标准 . 高层建筑混凝土结构技术规程 .JGJ 3-2010 J 186-2010

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。