混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題處理

　　 摘 要：文章具體分析了框架結(jié)構(gòu)計算簡圖的處理、框架梁柱的截面設(shè)計原則、結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的選?。ㄔO(shè)計抗震等級的確定和基本地震加速度值、梁剛度放大系數(shù)、周期折減系數(shù)等）應該注意的問題。
　　關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)參數(shù)計算簡圖抗震等級
　　中圖分類號：TU7文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)06(c)-0000-00
　　
　　1框架結(jié)構(gòu)計算簡圖的處理
　　框架結(jié)構(gòu)計算中，計算簡圖選取的正確與否是非常重要的，直接影響計算結(jié)果的準確性。對于無地下室的多層框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深較淺時，計算簡圖的確定主要是確定底層柱的計算長度。由《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》知道：一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)，底層柱的計算長度取基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度H；裝配式框架取1.25H。規(guī)范一般是明確的，但實際設(shè)計中，由于基礎(chǔ)頂面標高沒有確定，相應H也確定不了。這種情況我們應根據(jù)基礎(chǔ)經(jīng)驗估算基礎(chǔ)頂面的標高或者采用底層層高加1m的經(jīng)驗值來確定H，這樣做比僅僅取底層層高作為H值符合要求。
　　對于無地下室的多層框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深較深時。為了加強底層的整體性，減小位移會在0.00m附近設(shè)置基礎(chǔ)連系梁。這時因為基礎(chǔ)連系梁與柱剛接，底層柱被梁分成了兩份。底層計算高度H顯然就不能取用基礎(chǔ)連系梁頂面到一層樓蓋頂面的高度，因為基礎(chǔ)連系梁的設(shè)計僅為構(gòu)造設(shè)計，無法平衡底部柱腳的彎矩，更不肯能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部分。同時也與《混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范》相悖。正確的設(shè)計是：柱的H值取用基礎(chǔ)頂面至連系梁頂面的高度，也就是把基礎(chǔ)連系梁以下的部分看作底層，而把實際建筑的底層作為第二層計算，層高取用連系梁頂層至一層樓面的高度。
　　帶有地下室的多層框架結(jié)構(gòu)，合理確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置是非常關(guān)鍵的。而《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》都沒有明確地提出具體位置，需要我們根據(jù)工程的具體實際來具體分析。采用箱型基礎(chǔ)或者能夠滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的地下室結(jié)構(gòu)時，可以將地下室頂作為框架上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置。在利用PKPM系列軟件進行計算設(shè)計時，樓層總數(shù)僅僅輸入地下室以上的實際層數(shù)，底層的實際層高就是層高H。這樣設(shè)計的地震作用和實際情況較為接近，但是豎向荷載的計算僅計算到底層的柱底處。當?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)不是箱型基礎(chǔ)和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》所規(guī)定的結(jié)構(gòu)。而是采用的筏板基礎(chǔ)，嵌固位置最好取在基礎(chǔ)頂面。在利用電算時，總層數(shù)應為實際的樓層數(shù)加上地下室的層數(shù)。如當建筑地上6層時，地下2層時，總層數(shù)取8層。按此確定的計算簡圖經(jīng)整體計算后，地震作用相對保守，結(jié)構(gòu)設(shè)計比較安全。而相應的豎向荷載可以一次性算到基礎(chǔ)頂面，便于基礎(chǔ)設(shè)計時直接采用相關(guān)內(nèi)力。
　　
　　2框架梁柱的截面設(shè)計原則
　　由大量的震害分析和近年來國內(nèi)外試驗研究資料得出，框架設(shè)計應設(shè)計成延性結(jié)構(gòu)。梁，柱塑性鉸設(shè)計，應遵循下述原則。強柱弱梁和強剪弱彎，注意構(gòu)造措施：
　　在樓梯間處的框架柱由于樓梯平臺粱與其相連，使得樓梯間的柱很可能成為短柱，應對柱箍筋全長加密或者采用復合矩形螺旋箍筋和高強復式螺旋箍筋。一定要加強短柱設(shè)計的意識；對于框架結(jié)構(gòu)長度略超過規(guī)范限值，建筑功能需要不允許留縫時，為減少有害裂縫，建議澆筑補償性混凝土。利用細而密的雙向配筋。對屋面宜設(shè)置后澆帶，后澆帶處按構(gòu)造措施宜適當加強；對于框架結(jié)構(gòu)外立面有帶形窗，因設(shè)置連續(xù)的窗過梁，使框架柱可能成為短柱，應注意加強構(gòu)造措施。
　　
　　3結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的選取
　　設(shè)計抗震等級的確定和基本地震加速度值結(jié)構(gòu)抗震等級的確定直接影響到地震作用計算的大小和抗震措施的采用。在工程設(shè)計中，多數(shù)房屋建筑按其抗震設(shè)防分類屬于丙類建筑，如民用住宅、辦公樓及一般工業(yè)建筑等等，其抗震等級可根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋的高度按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》表6.1.2確定。而電訊、交通、能源、消防和醫(yī)療等類建筑以及大型體育場館、大型零售商場等公共建筑，首先應當根據(jù)GB50223295建筑抗震設(shè)防分類標準確定其中哪些建筑屬于乙類建筑（可能還有甲類建筑）。乙、丙類建筑，地震作用均按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計算。但對于乙類建筑，一般情況下，當抗震設(shè)防烈度為6度～8度時，抗震措施應符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：對于丙類建筑的抗震等級按6.1.2確定，這規(guī)定對多數(shù)丙類的工業(yè)與民用建筑來說是可行的。而對于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的另外規(guī)定：“抗震設(shè)計設(shè)防類別為甲、乙、丁類的建筑，應按本規(guī)范第3.1.3條規(guī)定和表6.1.2確定抗震等級”的規(guī)定卻經(jīng)常被遺漏。這樣就會把一些建筑錯誤歸類，錯誤地選擇抗震等級，導致設(shè)計的錯誤。
　　基本地震加速度值的選取對于地震作用的計算影響較大，所以一定要嚴格正確的確定其值?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》(GBS0011-2001)中規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為7度時，設(shè)計基本地震加速度值分別為0.1g和0.15g兩種，抗震設(shè)防烈度為8度時，設(shè)計基本地震加速度值分別為0.2g和0.3g兩種，設(shè)計中要嚴格地震區(qū)的劃分，選取正確的設(shè)計基本地震加速度值。
　　地震力的振型組合數(shù)，對高層建筑，當不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算時，至少應取3；當振型系數(shù)多于3時，宜取3的倍數(shù)，但不應多于房屋的層數(shù)；當房屋層數(shù)不大于2時，振型數(shù)可取層數(shù)。對于不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，當考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時，對高層建筑，振型數(shù)應取不小于9；結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)剛度突變較大，振型取值數(shù)應大，如結(jié)構(gòu)有轉(zhuǎn)換層、頂部有小塔樓、多塔結(jié)構(gòu)等，振型數(shù)應取不小于12或更多，但不能多于房屋層數(shù)的3倍；當房屋層數(shù)不大于2時，振型數(shù)也不應多于層數(shù)的3倍。只有當定義彈性樓板，且采用總剛分析，必要時，振型數(shù)才可以取得更多。
　　在利用PKPM系列軟件中，TAT或SATWE計算軟件的梁輸入模型都是矩形截面，沒有考慮存在樓板形成T型截面而引起的梁剛度增加，造成結(jié)構(gòu)的實際剛度大于計算剛度，算出的地震作用剪力偏小，使結(jié)構(gòu)不安全。因此計算時應將梁剛度放大，放大系數(shù)邊梁取1.5、中梁取2.0為宜。
　　框架結(jié)構(gòu)由于填充墻（砌塊、輕質(zhì)砌塊、輕質(zhì)墻板）的存在，使結(jié)構(gòu)的實際剛度遠大于計算剛度，實際周期小于計算周期，使結(jié)構(gòu)偏于不安全。因此，算出的地震作用效應偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全，因而對結(jié)構(gòu)的計算必須對周期進行折減。當采用磚砌體填充時，周期折減系數(shù)可取016～017；當磚砌體填充墻較少或采用輕質(zhì)空心砌塊填充時，可取017～018；當完全采用輕質(zhì)空心砌塊填充時，可取019。只有無墻的純框架，計算周期才可以不折減。
　　對于多層框架，尤其是活荷載較大時，是否進行活荷的最不利布置、組合對計算結(jié)果影響很大。使程序中給定的梁設(shè)計彎矩放大系數(shù)，也不一定能反映出工程實際應力分布情況，有可能造成設(shè)計的結(jié)構(gòu)不安全或保守?？紤]目現(xiàn)在計算機速度比較快，建議設(shè)計中都應進行活荷載的最不利布置計算。
　　
　　參考文獻
　　[1]GB50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].
　　[2]GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].