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【摘 要】目前，我国多层框架结构设计的重点在于相关控制参数的分析和计算结果的判断。深入理解多层框架结构整体控制各参数的实质含义，有助于提高结构整体控制的效率，也有助于使结构设计更加经济合理。
【关键词】多层框架结构；设计；控制参数
多层框架结构设计的主要控制参数分析如下：
1.剪重比
剪重比是指水平地震作用标准值的楼层剪力与重力荷载代表值的比值。主要为了控制各楼层最小地震水平剪力，用以确保较长周期结构的安全。规定剪重比主要是为了多层框架结构楼层在长期作用下，地震影响系数下降较快，尤其对于基本周期大于3. 5s 的结构，以及存在薄弱层的结构，由此计算得出的水平地震作用下的结构效应可能太小。 而对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移则可能具有对结构的破坏影响力 但是规范采用的振型分解反应谱法尚无法对此作出估量。因此，基于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震力的最小值和不同烈度下的剪力系数，见高规10版高规4.3.12。要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。
剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于90%时，可以认为地震作用满足规定要求。此时，再考察结构的剪重比是否合适，如不合适则需要修改结构布置、增加结构刚度，使计算的剪重比能达到自然满足规范要求。有效质量系数与振型个数有关，如果有效质量系数不满足90%，则需要通过增加振型数来满足。剪重比即要求各楼层都要承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求，并且明确指出，剪重比是一个调整系数，即这不是一个指标，计算结果出来后，若剪重比大于规定的最小值，计算结果不作调整，若小于，应将地震剪力调大，使剪重比达到规定的最小值。
2.轴压比
轴压比是指考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值N/（fcA）；对于剪力墙，轴压比是指重力荷载代表值作用下墙肢的轴向压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。
多层框架结构的柱截面是由柱轴压比要求确定，主要为控制结构的延性，防止结构在强烈的地震作用下柱发生脆性破坏。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，规范对墙肢和柱均有相应限值要求。轴压比越大，结构的延性无法保证；轴压比过小，则表明结构的经济技术指标较差，墙、柱的截面宜优化。因此，轴压比是影响多层框架结构墙柱抗震性能的主要因素之一。
3.层间受剪承载力比
层间受剪承载力比，控制竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄弱层，见10抗规3.4.2， 10版高规3.5.3；对于形成的薄弱层应按 10版高规3.5.8予以加强。不满足时的调整方法，可以适当提高本层构件强度，为提高本层墙柱等抗侧力构件的承载力，或者可以适当降低上部相关楼层墙柱等抗侧力构件的承载力。
4.位移比
位移比即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。层间位移比即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。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：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。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控制结构平面规则性，以免形成扭转，见10抗规3.4.2，10版高规3.4.5和3.7.3。规定的位移比限值是按刚性板假定做出的，如果在结构模型中设定了弹性板，则必须在设计参数设置时选择“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”，以求算出正确的位移比。在位移比满足要求后，再去掉“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”的选择，以弹性板设定进行后续配筋计算。此外，位移比的大小是判断结构设计是否规则的重要依据，对于选择偶然偏心，单向地震，双向地震下的位移比，设计人员需要正确选用。
5.周期比
周期比是指多层框架结构体振动的周期比值。主要为控制结构扭转效应，使其结构不致出现过大的扭转，抗侧力构件的平面布置更具有效、更加合理。周期比的作用是使结构的扭转效应控制在一定范围内，不至于因扭转导致结构破坏，可以通过调整抗侧力构件的平面布置来实现。减小扭转对结构产生的不利影响，周期比如不满足要求，则说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，结构扭转效应过大。周期比对于多层建筑无要求，但基本自振周期不能以扭转为主。如果周期比不满足规范要求，就只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种程度一般为整体性的改变，局部的小调整往往效果欠佳。结构设计人员需要增加结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度，以便增大结构的整体抗扭刚度。为了限制结构扭转效应，控制使得侧向刚度与扭转刚度之间为一种相对关系，最终能够使得结构的平面布置更合理，以减小扭转对结构产生的不利影响。
结构设计软件通常需要设计人员依据计算书中的周期值自行判定第一扭转周期，周期比计算就是将第一扭转周期值除以第一平动周期值。
6.刚重比
刚重比是指结构侧向刚度与重力荷载设计值的相对平均比值。主要为控制结构的稳定性，避免结构在风载或地震力的作用下整体失稳。也是影响重力二阶效的主要参数。见10版高规5.4.1和5.4.4。刚重比不满足要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小；但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，需要适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积，加强墙柱等竖向构件的刚度。否则可能引起结构失稳倒塌，需要引起设计人员的足够重视。
7.刚度比
刚度比是指建筑结构各层间的刚度比值。主要为了控制结构竖向不规则的重要指标，以防止竖向刚度突变，形成薄弱层。对于地下室结构顶板能否作为嵌固端，转换层上、下结构刚度能否满足要求，及薄弱层的判断，均以层刚度比作为依据。[抗规]与[高规]提供有三种方法计算层刚度，即剪切刚度（Ki=GiAi/hi）、剪弯刚度（Ki=Vi/Δi）、地震剪力与地震层间位移的比值（Ki=Qi/Δui）。见10抗规3.4.2，10版高规3.5.2与5.3.7与10.2.3；对于形成的薄弱层则按10版高规3.5.8予以加强。对于多层框架结构可以选择剪切刚度算法，有斜支撑的钢结构可以选择剪弯刚度算法。剪切刚度，不能考虑其有斜向支撑，也不能考虑剪力墙洞口对层刚度的影响。剪弯刚度，适用于各种情况。地震层剪力与层平均位移的比值，平面洞口较多时，也会增加层平均位移的计算误差，即使没有定义弹性楼板，为了确保楼层内节点同步，规范对结构层刚度比和位移比的控制一样，也要求在刚性楼板假定条件下计算，此时也应当选择“强制刚性楼板假定”来计算层刚度比。
刚度比主要为控制结构整体竖向规则性。多层框架结构中，由于梁柱截面变化、混凝土标号的变化、板的开孔、跃层、退台等原因，容易造成竖向的各层之间的刚度突变，从而形成薄弱层。在地震作用下，如果薄弱层的侧向刚度和承载力不足，更加较容易造成破坏。建筑的立面和竖向剖面宜规则，侧向刚度应均匀变化，尽量避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变，楼层侧向刚度不应当小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或者其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。规范规定对结构各层之间的刚度比有严格的要求，判断多层框架设计刚度的大小，层刚度是否发生均匀变化，是否形成薄弱层，并根据刚度比对地震力进行放大。
参考文献：
[1] 建筑抗震设计规范 GB50011-2010
[2] 混凝土结构设计规范 GB50010-2010
[3] 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010
【关键词】多层框架结构；设计；控制参数
多层框架结构设计的主要控制参数分析如下：
1.剪重比
剪重比是指水平地震作用标准值的楼层剪力与重力荷载代表值的比值。主要为了控制各楼层最小地震水平剪力，用以确保较长周期结构的安全。规定剪重比主要是为了多层框架结构楼层在长期作用下，地震影响系数下降较快，尤其对于基本周期大于3. 5s 的结构，以及存在薄弱层的结构，由此计算得出的水平地震作用下的结构效应可能太小。 而对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移则可能具有对结构的破坏影响力 但是规范采用的振型分解反应谱法尚无法对此作出估量。因此，基于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震力的最小值和不同烈度下的剪力系数，见高规10版高规4.3.12。要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。
剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于90%时，可以认为地震作用满足规定要求。此时，再考察结构的剪重比是否合适，如不合适则需要修改结构布置、增加结构刚度，使计算的剪重比能达到自然满足规范要求。有效质量系数与振型个数有关，如果有效质量系数不满足90%，则需要通过增加振型数来满足。剪重比即要求各楼层都要承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求，并且明确指出，剪重比是一个调整系数，即这不是一个指标，计算结果出来后，若剪重比大于规定的最小值，计算结果不作调整，若小于，应将地震剪力调大，使剪重比达到规定的最小值。
2.轴压比
轴压比是指考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值N/（fcA）；对于剪力墙，轴压比是指重力荷载代表值作用下墙肢的轴向压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。
多层框架结构的柱截面是由柱轴压比要求确定，主要为控制结构的延性，防止结构在强烈的地震作用下柱发生脆性破坏。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，规范对墙肢和柱均有相应限值要求。轴压比越大，结构的延性无法保证；轴压比过小，则表明结构的经济技术指标较差，墙、柱的截面宜优化。因此，轴压比是影响多层框架结构墙柱抗震性能的主要因素之一。
3.层间受剪承载力比
层间受剪承载力比，控制竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄弱层，见10抗规3.4.2， 10版高规3.5.3；对于形成的薄弱层应按 10版高规3.5.8予以加强。不满足时的调整方法，可以适当提高本层构件强度，为提高本层墙柱等抗侧力构件的承载力，或者可以适当降低上部相关楼层墙柱等抗侧力构件的承载力。
4.位移比
位移比即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。层间位移比即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。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：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。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控制结构平面规则性，以免形成扭转，见10抗规3.4.2，10版高规3.4.5和3.7.3。规定的位移比限值是按刚性板假定做出的，如果在结构模型中设定了弹性板，则必须在设计参数设置时选择“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”，以求算出正确的位移比。在位移比满足要求后，再去掉“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”的选择，以弹性板设定进行后续配筋计算。此外，位移比的大小是判断结构设计是否规则的重要依据，对于选择偶然偏心，单向地震，双向地震下的位移比，设计人员需要正确选用。
5.周期比
周期比是指多层框架结构体振动的周期比值。主要为控制结构扭转效应，使其结构不致出现过大的扭转，抗侧力构件的平面布置更具有效、更加合理。周期比的作用是使结构的扭转效应控制在一定范围内，不至于因扭转导致结构破坏，可以通过调整抗侧力构件的平面布置来实现。减小扭转对结构产生的不利影响，周期比如不满足要求，则说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，结构扭转效应过大。周期比对于多层建筑无要求，但基本自振周期不能以扭转为主。如果周期比不满足规范要求，就只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种程度一般为整体性的改变，局部的小调整往往效果欠佳。结构设计人员需要增加结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度，以便增大结构的整体抗扭刚度。为了限制结构扭转效应，控制使得侧向刚度与扭转刚度之间为一种相对关系，最终能够使得结构的平面布置更合理，以减小扭转对结构产生的不利影响。
结构设计软件通常需要设计人员依据计算书中的周期值自行判定第一扭转周期，周期比计算就是将第一扭转周期值除以第一平动周期值。
6.刚重比
刚重比是指结构侧向刚度与重力荷载设计值的相对平均比值。主要为控制结构的稳定性，避免结构在风载或地震力的作用下整体失稳。也是影响重力二阶效的主要参数。见10版高规5.4.1和5.4.4。刚重比不满足要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小；但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，需要适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积，加强墙柱等竖向构件的刚度。否则可能引起结构失稳倒塌，需要引起设计人员的足够重视。
7.刚度比
刚度比是指建筑结构各层间的刚度比值。主要为了控制结构竖向不规则的重要指标，以防止竖向刚度突变，形成薄弱层。对于地下室结构顶板能否作为嵌固端，转换层上、下结构刚度能否满足要求，及薄弱层的判断，均以层刚度比作为依据。[抗规]与[高规]提供有三种方法计算层刚度，即剪切刚度（Ki=GiAi/hi）、剪弯刚度（Ki=Vi/Δi）、地震剪力与地震层间位移的比值（Ki=Qi/Δui）。见10抗规3.4.2，10版高规3.5.2与5.3.7与10.2.3；对于形成的薄弱层则按10版高规3.5.8予以加强。对于多层框架结构可以选择剪切刚度算法，有斜支撑的钢结构可以选择剪弯刚度算法。剪切刚度，不能考虑其有斜向支撑，也不能考虑剪力墙洞口对层刚度的影响。剪弯刚度，适用于各种情况。地震层剪力与层平均位移的比值，平面洞口较多时，也会增加层平均位移的计算误差，即使没有定义弹性楼板，为了确保楼层内节点同步，规范对结构层刚度比和位移比的控制一样，也要求在刚性楼板假定条件下计算，此时也应当选择“强制刚性楼板假定”来计算层刚度比。
刚度比主要为控制结构整体竖向规则性。多层框架结构中，由于梁柱截面变化、混凝土标号的变化、板的开孔、跃层、退台等原因，容易造成竖向的各层之间的刚度突变，从而形成薄弱层。在地震作用下，如果薄弱层的侧向刚度和承载力不足，更加较容易造成破坏。建筑的立面和竖向剖面宜规则，侧向刚度应均匀变化，尽量避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变，楼层侧向刚度不应当小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或者其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。规范规定对结构各层之间的刚度比有严格的要求，判断多层框架设计刚度的大小，层刚度是否发生均匀变化，是否形成薄弱层，并根据刚度比对地震力进行放大。
参考文献：
[1] 建筑抗震设计规范 GB50011-2010
[2] 混凝土结构设计规范 GB50010-2010
[3] 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010