01、引言

  建筑功能需要，在高度比较高的首层平面约中间层高位置设置一夹层，夹层平面面积占首层平面面积比例大小不一，如下图所示：

  图 1-1

  图1-2

  在结构设计时，规范对结构的某一些整体指标是以“层”为基准，要求自然层楼板基本完整，具有一定的平面内刚度来协调各竖向构件共同工作，自然层各竖向构件按一整体进行考虑；

  规范对于“侧向刚度比”、“位移比”和“抗剪承载力比”等指标均以“层”为基准，对于结构“层”不明显的结构，统计的指标没有实质意义。

  当夹层平面面积占首层平面面积比例大小不同，指标统计方法也不尽相同，下面参考一些资料如下：

  02、刚度比、受剪承载力比计算

  上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》 DGJ08-9-2013第 3.4.4 条条文说明：

  川-TY：四川省超限高层建筑抗震设计图示

  带夹层结构特点

  建筑夹层具有以下特征: 夹层面积小于所在楼层面积的50%，夹层外竖向构件基本无梁连接。

  带夹层结构竖向规则性判别

  1）层则度比：计算模型中将架楼面标高处的梁以系间梁建入，不将夹层作为模型计算层，忽略夹层楼盖对楼层侧移刚度的影响，按【高规》第3.5.2条进行层刚度比判别，当夹层上下层高之和作为楼层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，楼层侧向刚度比值不宜小于1.1。当夹层面积大于所在楼层面积30%时，应补充夹层楼盖作为楼层的模型并进行层刚度比判别。

  2）层受剪承载力比：计算模型中将夹层楼面作为计算层，以计入夹层楼盖对楼层侧移刚度的影响，求得竖向构件截面及其配筋，进行层抗剪承载力比计算。

  带夹层结构措施

  1） 提升跃层柱的抗剪能力。跃层桩相对夹层普通柱，其抗侧刚度较小，分配剪力较少，在地震力超越设计小震水准后，普通柱将先于跃层柱破坏，其后地震剪力将转移至跃层柱，因此要求跃层柱具备相当的承载力储备，以避免普通柱受损后既层柱随之破坏。跃层柱框架宜以相邻夹层普通柱剪力进行复核。

  2 ）加强夹层普通柱抗剪能力。当夹层面积小于所在楼层面积30%时，建议将夹层范围上下层作为薄弱层，其对应于地震作用标准值的剪力应乘以1.25的增大系数。

  3 ）跃层柱应进行屈曲分析，以确定其计算长度是否准确并具有可靠性。

  江苏省设计问答

  钢筋混凝土楼层楼板面积少于相邻上层楼板面积的多少算作局部夹层？夹层楼板面积小于上层楼板面积多少时要作并层计算？是否按并层模型计算结果判定薄弱层、软弱层？并层模型计算的位移角是否应符合规范限值？

  答：建筑夹层具有以下特征：夹层面积小于所在楼层面积的 40%，夹层竖向构件基本无梁连接，典型带夹层结构平面见图 5。对于带夹层的结构进行层刚度比判定时，可在计算模型将夹层楼面标高处的梁以层间梁建入，可不将夹层作为模型计算层，忽略夹层楼盖对楼层侧移刚度的影响，按 JGJ 3 第 3.5.2 条进行层刚度比判别，当夹层上下层高之和作为楼层层高大于相邻上层层高的 1.5 倍时，楼层侧向刚度比值不宜小于 1.1。当夹层面积大于所在楼层面积 30%时，宜补充夹层楼盖作为楼层的模型进行层刚度比判别；进行层受剪承载力比判定时，计算模型中将夹层楼面作为计算层，以计入夹层楼盖对楼层侧移刚度的影响，求得竖向构件截面及配筋，进行层抗剪承载力比值计算。并层模型计算的位移角应符合规范限值。

  整体指标总结

  尽管几本资料规定不完全相同，但其概念基本是一致：

  1、当夹层面积占比较小时，指标统计时夹层不能按一结构层来计算，应把夹层楼板下和夹层楼板上合并为一结构层来对待；

  2、当夹层占比较大时，夹层楼板下和夹层楼板上分别作为一结构层来对待。

  侧向刚度比小结

  1） 对于带小面积夹层的结构在侧向刚度比判断时，小夹层不可以当作一楼层，应与下一层合并为一大楼层进行计算判断。

  2） 在计算相邻楼层侧向刚度比时，如果夹层采用分层模型进行整体计算，需要手工复核判断结构是否为软弱层，不允许采用软件的判断结果；当采用并层模型时，软件计算的侧向刚度比可直接使用。

  3） 可根据实际情况需要，采用分层模型或并层模型中的一种进行整体计算，哪个方便建模选哪个。

  03、位移比

  对于位移比的计算的假定要求可参照一些规范，如广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》 DBJ/T15-92-2021 第 3.4.4 条，如图 5-1 所示；《建筑抗震设计规范》 -2010 第 3.4.3 条条文说明，如图 5-2 所示；上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》 DGJ08-9-2013 第 3.4.4 条条文说明，如图 4-1 所示。

  计算位移比时，可分块刚性板进行计算，而不限于计算模型全层刚性板假定，软件参数设置中应选择“不强制采用刚性楼板假定”，分块刚性楼板功能在前处理板属性指定。

  位移比小结

  1） 位移比可分块刚性板进行计算，而不限于计算模型全层刚性板假定，分块刚性楼板功能在前处理板属性指定（平板默认为刚性板）。

  2） 对于带夹层结构的位移比统计时，仅需对有楼板的区域进行统计，无楼板仅有柱节点的区域无需统计，故，需要手工复核每块刚板位移比，而不能采用软件计算结果。

  04、位移角

  带夹层的结构采用分层模型整体计算时，对于越层柱的位移角统计采用分段的结果是不正确的，应按柱子总高度进行计算。

  软件计算 Y 向位移角如下图所示：

  提取非偶然偏心非双向地震位移结果，如下图所示：

  复核软件计算过程

  一层位移角： 5.42/4000=1/738 ，与上图一致

  二层位移角：（ 13.26-5.42 ） /4000=1/510 ，与上图一致

  但是，都是不正确的，越层柱分两段计算了，该部位层高应为 8000 ，按并层计算才合理。

  以下手工复核 Y 向位移角，提取非偶然偏心非双向地震位移结果，如下图所示：

  一区位移角： 3.14/4000=1/1274

  二区位移角： MAX(7.58-3.14,6.36-2.79)/4000=1/901

  三区位移角： 13.26/8000=1/603

  取最不利结果，位移角取为 1/603 ，这个才是合理的位移角

  位移角小结

  1）对于带夹层结构的位移角，应按楼板范围、柱子总长度进行分区分别统计。

  2）软件统计的位移角有误，需要手工复核，不可直接取用软件计算结果。

  05、风荷载

  以一个新模型采用常规方法和精细化方法分析对风荷载计算的不同。

  常规方法

  采用常规方法对风荷载计算时，软件总是把楼层总风荷载分配到楼层各个节点上进行整体计算，如下图所示：

  精细化方法

  对于楼板完整性不是很好的结构采用常规方法计算就很有问题了软件3层结构，如本算例，在 X 向正风压作用下，左侧 24 米通高无楼板相连， X 向左侧风荷载体型系数为 0.8 ，右侧风荷载体型系数为 -0.5 ，总体型系数为 1.3 ，也即是左侧将承受全楼 0.8/1.3=61.5% 的风荷载，如果还采用常规方法计算，这个误差应该不小。

  这个问题可以采用 精细化方法 进行计算，如下图参数设置：

  精细化方法的风荷载仅直接作用在最左侧和最右侧表面，中间竖向构件水平力将只能通过楼板传递过去，这才是符合真实受力的计算简图，在 X 向风荷载作用下，整体变形图如下所示，变形形状符合实际。

  风荷载小结

  1） 对于内部高大空扩的结构，风荷载应采用精细化方法进行计算，不能按一般常规结构方法计算。

  2） 风荷载只能 直接 作用在建筑物表面，而不能 直接 作用于建筑内部，内部只能通过楼板和竖向构件刚度进行传递分配。

  06、构件设计

  框架柱

  对于柱子，软件可自动识别构件实际长度，如下图，但有些项目发现识别不出来构件实际长度，高大柱子还是每个都复查一遍稳妥。

  剪力墙

  1） 分层输入剪力墙，计算结果如下： 每端边缘构件面积为

  从以上计算书可发现，墙体计算高度仅一层高度 4000mm ，其真正的高度应为 ，软件也没有修改墙体高度的功能， 配筋需要手工复核 。

  仅顶层伸入的剪力墙，通过修改墙底标高下伸，计算结果如下： 每端边缘构件面积为

  手工复核此墙边缘构件配筋，按《混混凝土结构设计规范》 GB 50010-2010 第 6.2.15 条轴心受压：

  计算长度系数

  总配筋面积 As=(1210.11000/0.9/0.038-2500200*14.3)/(360-14.3)=

  墙身配筋面积（ 0.25% 配筋率） As1= （ 2500-4002 ） 200*0.25%=850mm2

  每端边缘构件 As2= （ 81669-850 ） /2=40410 mm2 与软件结果 39824 mm2 基本一致，软件结果无误。

  构件设计小结

  1） 对于越层框架柱，计算长度软件可以识别，但也有项目发现不能识别的情况，为安全起见，对每根越层柱长度进行复核较为稳妥。

  2） 对于越层剪力墙并且按分层输入时，软件不能识别实际剪力墙高度，也没有修改高度的功能，剪力墙配筋和稳定性只能通过手工复核才能使用。

  3） 对于越层剪力墙，比较以上两构件计算书可发现，分层输入和通过修改墙底标高输入的剪力墙计算结果相差巨大，可以说分层输入的计算结果完全是错的，分层输入计算配筋很小，稳定性也没有超限提示。

  07、大震弹塑性分析

  以一简单算例进行计算大震弹塑性计算，计算条件如下：

  1） 各层层高均为 4000mm ，共 6 层（含夹层），柱网尺寸为 ；

  2） 柱截面尺寸为 ，梁截面为 ，板厚 120mm ；

  3） 梁板柱混凝土强度等级均为 C30 ；

  4） 梁上线荷载为 10KN/M ，板恒荷载为 1.5Kpa ，活荷载为 2.5Kpa ，基本风压 0.65 Kpa ， B 类场地；

  5） 地震动参数： 7 度 0.1g ，一组二类场地；

  6） 模型三维视图如下图

  7） 计算软件：弹性小震采用 YJK 计算软件3层结构，大震采用 非线性软件计算

  8） 主要参数如下图：仅用一条人工波进行计算

  带夹层的本模型有几个特点

  1） 长柱和短柱数量一样多，但两者刚度完全不一样，水平力主要先由短柱承受，损伤后重新分配于长柱，长柱与短柱抗震能力不能同时发挥作用，被逐个击破。

  2） 长柱偏于左边，短柱偏于右边，左侧柔右侧刚，质心刚心不重合，扭转会产生附加内力；

  3） 在塑性阶段短柱损伤过于集中，降低结构变形能力，刚心相对于弹性阶段发生较大变化，同样因扭转产生附加内力；

  下面截些弹塑性分析主要内容图片：

  能量图

  大震位移角： Y 向位移角已超过规范限值 1/50

  左下角框架柱顶点时程位移： Y 向位移已偏离原点，时程结束后顶点未能回到原点。

  梁和柱混凝土损伤

  梁和柱钢筋塑性应变

  构件性能状态： 柱重梁轻

  大震分析小结

  1） 本算例未能满足大震要求。

  2） 框架柱损坏比较严重，梁相对比较轻，未能满足强柱弱梁要求。

  3） 从各时刻损坏视频 中可以看到，损坏是先从右侧短柱开始，损伤后刚度退化重分平水平力于长柱，随后长柱损伤刚度退化又加剧右侧短柱，重复循环。