鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計注意問題探析

宋金蘭 羅偉達

（江西省吉安市建筑設(shè)計規(guī)劃研究院，江西 吉安 343000）

1 框架結(jié)構(gòu)方案構(gòu)思時應(yīng)考慮以下幾點

1.1 結(jié)構(gòu)的傳力路線應(yīng)簡捷明了。在荷載作用下，結(jié)構(gòu)的傳力路線越短、越直接，結(jié)構(gòu)的工作效能越高，所耗費的建材也就越少。

1.2 從力學(xué)觀點看，在民用和公共建筑的平面布局中，應(yīng)當(dāng)盡量使柱網(wǎng)按開間等跨和進深等距（或近似于等距）布置，這樣可以相應(yīng)減少邊跨柱距，也可以充分利用連續(xù)梁的受力特點以減少結(jié)構(gòu)中的彎距，可以使各跨梁截面趨于一致，而提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。

1.3 結(jié)構(gòu)方案還應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)情況和建筑功能要求綜合考慮。

2 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的兩個注意問題

2.1 抗震等級的選取

對于乙類建筑，建筑抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定：地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，但是抗震措施(主要體現(xiàn)為抗震等級)在一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6 度～8 度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求。

2.2 振型組合數(shù)的合理選取

應(yīng)按以下規(guī)則選?。簩τ谳^高層建筑，當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時，振型數(shù)應(yīng)不小于3；當(dāng)振型數(shù)多于3時，宜取為3的倍數(shù)(由于程序按3個振型一頁輸出)，但不能多于層數(shù)。當(dāng)房屋層數(shù)不大于2時，振型數(shù)可取層數(shù)。對于不規(guī)則建筑，當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時，振型數(shù)應(yīng)不小于9，但不能超過結(jié)構(gòu)層的3 倍，只有定義彈性樓板且按總剛分析法分析時，才可以取更多的振型。建筑抗震設(shè)計規(guī)范在條文說明中明確指出:振型數(shù)可以取振型參與質(zhì)量達到總質(zhì)量90%所需的振型數(shù)。

目前satwe 等程序已有這種功能，這是一個重要指標(biāo)。如:對于某一建筑，選取的振型數(shù)為15，但振型參與質(zhì)量系數(shù)只有50%，說明振型數(shù)取得不夠，可能由于此建筑過于復(fù)雜或由于某些桿件不連續(xù)導(dǎo)致局部震動引起的，應(yīng)仔細復(fù)核。

3 獨立基礎(chǔ)拉梁的問題

當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深，為了減小底層柱計算高度及底層側(cè)向位移，可在±0.000 附近設(shè)置基礎(chǔ)拉梁，但不宜按構(gòu)造設(shè)置，宜按照框架要求設(shè)計，應(yīng)注意此時需將板厚取為0，定義彈性結(jié)點，按總剛分析法分析計算，且基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)成短柱基礎(chǔ)。

4 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的其它問題

4.1 在框架結(jié)構(gòu)中不允許采用兩種不同的結(jié)構(gòu)型式，樓、電梯間、局部突出屋頂?shù)姆块g，均不得采用磚墻承重。因為框架結(jié)構(gòu)是一種柔性結(jié)構(gòu)體系，而磚混結(jié)構(gòu)是一種剛性結(jié)構(gòu)。為了使結(jié)構(gòu)的變形相互協(xié)調(diào)，不應(yīng)采用不同結(jié)構(gòu)混合受力。

4.2 加強短柱的構(gòu)造措施：在工程施工過程中頂棚可能要吊頂或其它裝修，甲方為了節(jié)約開支。往往要求柱間填充墻不到頂或者是在墻上任意開門窗洞，這樣往往會造成短柱。由于短柱剛度大，吸收地震作用使其受剪，當(dāng)混凝土抗剪強度不足時，則產(chǎn)生交叉裂縫及脆性錯斷，從而引起建筑物或構(gòu)筑物的破壞甚至倒塌。所以在設(shè)計中應(yīng)采取如下措施：盡量減弱短柱的樓層約束，如降低相連梁的高度、梁與柱采用鉸接等；增加箍筋的配置，在短柱范圍內(nèi)箍筋的間距不應(yīng)大于l00mm，柱的縱向鋼筋間距≤150mm；采用良好的箍筋類型，如螺旋箍筋、復(fù)合螺旋箍筋、雙螺旋箍筋等。

4.3 由于建筑的需要，有時需要框架梁外挑，且梁下設(shè)置鋼筋混凝土柱，在柱的內(nèi)力和配筋計算中，有些設(shè)計人員對其受力概念不清，誤認(rèn)為此柱為構(gòu)造柱，并且其配筋為構(gòu)造配筋，懸臂梁也未按計算配筋，這樣有可能導(dǎo)致水平荷載作用下承載力不足，為事故的發(fā)生埋下隱患。實際上，在結(jié)構(gòu)的整體計算中，此柱為偏心受壓構(gòu)件，柱與梁端交接處類似于框架梁、柱節(jié)點，應(yīng)考慮懸臂梁梁端的協(xié)調(diào)變形。所以對于此柱應(yīng)作為豎向構(gòu)件參與結(jié)構(gòu)的整體分析，并且柱與梁端交接處應(yīng)按框架梁、柱的節(jié)點處理。

4.4 從概念設(shè)計上著手時應(yīng)注意幾個問題

4.4.1 關(guān)于“強柱弱梁”節(jié)點。這是為了實現(xiàn)在罕遇地震作用下，讓梁端形成塑形鉸，柱端處于非彈性工作狀態(tài)，而沒有屈服，但節(jié)點還處于彈性工作階段。強柱弱梁措施的強弱，也就是相對于梁端截面實際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強幅度的大小，是決定由強震引起柱端截面屈服后塑性轉(zhuǎn)動能否不超過其塑性轉(zhuǎn)動能力，而且不致形成“層側(cè)移機構(gòu)”，從而使柱不被壓潰的關(guān)鍵控制措施。柱強于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構(gòu)造超配程度的大小，以及結(jié)構(gòu)在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內(nèi)力重分布和動力特征的相應(yīng)變化。因此，當(dāng)建筑許可時，盡可能將柱的截面尺寸做得大些，使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1，并控制柱的軸壓比滿足規(guī)范要求，以增加延性。驗算截面承載力時，人為地將柱的設(shè)計彎距按“強柱弱梁”原則調(diào)整放大，加強柱的配筋構(gòu)造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高，以免在罕遇地震中進入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉(zhuǎn)移到立柱上。注意節(jié)點構(gòu)造，讓塑性鉸向梁跨內(nèi)移。

4.4.2 關(guān)于“強剪弱彎”措施：強剪弱彎是保證構(gòu)件延性，防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構(gòu)件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位在結(jié)構(gòu)經(jīng)歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現(xiàn)脆性剪切失效。對于框架結(jié)構(gòu)中的框架梁應(yīng)注意抗剪驗算和構(gòu)造，使其滿足相關(guān)規(guī)范要求。

4.4.3 注意構(gòu)造措施。①對于大跨度柱網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)，在樓梯間處的框架柱由于樓梯平臺梁與其相連，使得樓梯問處的柱可能成為短柱，應(yīng)對柱箍筋全長加密。這一點，在設(shè)計中容易被忽視，應(yīng)引起重視。②對框架結(jié)構(gòu)外立面為帶形窗時，因設(shè)置連續(xù)的窗過梁，使外框架柱可能成為短柱，應(yīng)注意加強構(gòu)造措施。③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(規(guī)范規(guī)定裂縫寬度小于0.3mm)，建議采用補償混凝土澆筑。采用細而密的雙向配筋，構(gòu)造間距宜小于150mm，對屋面宜設(shè)置后澆帶，后澆帶處按構(gòu)造措施宜適當(dāng)加強。④其它構(gòu)造措施限于篇幅，這里不再贅述，請詳見新規(guī)范。

5 結(jié)構(gòu)計算方面的問題

結(jié)構(gòu)計算中，計算簡圖選取的正確與否，直接影響到計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，其中比較典型的是基礎(chǔ)梁的處理。一般情況下，基礎(chǔ)梁設(shè)置在基礎(chǔ)高度范圍內(nèi)，作為基礎(chǔ)的一部分，此時結(jié)構(gòu)的底層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至一層樓板頂面的高度?；A(chǔ)梁僅考慮承擔(dān)上部墻體荷載，構(gòu)造滿足普通梁的要求即可。當(dāng)按規(guī)范要求需設(shè)置基礎(chǔ)拉梁時，其斷面和配筋可按構(gòu)造設(shè)計，截面高度取柱中心距的1/12～1/18，縱向受力鋼筋取所連接的柱子的最大軸力設(shè)計值的10%作為拉力來計算。但是，當(dāng)基礎(chǔ)埋深過大時，為了減少底層的計算高度和底層的位移，設(shè)計者往往在±0.000 以下的某個適當(dāng)位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁。此時，基礎(chǔ)拉梁應(yīng)作為一層輸入，底層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至基礎(chǔ)拉梁頂面的高度，二層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)拉梁頂面至一層樓板頂面的高度。拉梁層無樓板，應(yīng)開洞處理，并采用總剛分析方法進行計算?；A(chǔ)拉梁截面及配筋按實際計算結(jié)果采用。若因此造成底層框架柱形成短柱，應(yīng)采取構(gòu)造措施予以加強。

結(jié)束語

結(jié)構(gòu)設(shè)計員，在進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不僅要掌握設(shè)計規(guī)范，還應(yīng)根據(jù)自己的工程中積累的經(jīng)驗，正確的處理結(jié)構(gòu)設(shè)計中問題，從而提高結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。

[1] GB 5001122001，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[2] GB 5000722002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 龔思禮.建筑抗震設(shè)計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1994.57273.