淺談建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

陳野平

(合肥工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計研究院，安徽 合肥 230009)

隨著社會經(jīng)濟形勢的不斷好轉(zhuǎn)，人們的生活水平得以快速提高，在這種環(huán)境背景的影響下，人們對于建筑物的使用功能和質(zhì)量性能都有了更高的要求，為更好的滿足人們對于現(xiàn)代建筑物實際的生活和心理追求，建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計便成為人們所關(guān)注的焦點。建筑空間、平面布局等都包含在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對滿足人們的需求方面起著至關(guān)重要的作用。但是，在我國的建筑工程中，大部分的施工選擇為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其在設(shè)計過程中往往會存在著一定的問題，嚴(yán)重影響了建筑工程的質(zhì)量安全性和施工建設(shè)的進(jìn)度。為此，為更好的將框架結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化性推廣，就必須避免框架結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的發(fā)生，以使其所具有的優(yōu)越性進(jìn)行充分展現(xiàn)。

1 建筑框架結(jié)構(gòu)的柱部分設(shè)計

(1)地上為圓柱時，地下部分應(yīng)改為方柱，方便施工。圓柱縱筋根數(shù)最少為8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部應(yīng)有一圈半的水平段。方柱箍筋應(yīng)使用井字箍，并按規(guī)范加密。角柱、樓梯間柱應(yīng)增大縱筋并全柱高加密箍筋。幼兒園不宜用方柱。

(2)原則上柱的縱筋宜大直徑大間距，但間距不宜大于200。

(3)柱內(nèi)埋管，由于梁的縱筋錨入柱內(nèi)，一般情況下僅在柱的四角才有條件埋設(shè)較粗的管。管截面面積占柱截面4%以下時，可不必驗算。柱內(nèi)不得穿暖氣管。

(4)柱斷面不宜小于450×450，混凝土不宜小于c25，否則梁縱筋錨入柱內(nèi)的水平段不容易滿足0.45La的要求，不滿足時應(yīng)加橫筋;否則在梁柱節(jié)點處鋼筋太密，混凝土澆筑困難。異型柱結(jié)構(gòu)，梁縱筋一排根數(shù)不宜過多，柱端部縱筋不宜過密，否則節(jié)點混凝土澆筑困難。當(dāng)有部分矩形柱部分異型柱時，應(yīng)注意異型柱的剛度要和矩形柱相接近，不要相差太大。

(5)柱應(yīng)盡量采用高強度混凝土來滿足軸壓比的限制，減小斷面尺寸。

(6)盡量避免短柱，短柱箍筋應(yīng)全高加密，短柱縱筋不宜過大。

(7)考慮到豎向地震作用，柱子的軸壓比及配筋宜留有余地。

(8)獨立柱上或柱的中部(半層處)有挑梁時，挑梁長度應(yīng)有限制。

2 建筑框架結(jié)構(gòu)的梁部分設(shè)計

梁上有次梁處(包括挑梁端部)應(yīng)附加箍筋和吊筋，宜優(yōu)先采用附加箍筋。附加筋一般要有，但不應(yīng)絕對。一般來說位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應(yīng)全部由附加橫向鋼筋承擔(dān)，這也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應(yīng)加附加筋。但梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當(dāng)主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應(yīng)加附加筋。當(dāng)主梁高度很高，次梁截面很小、荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。當(dāng)主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大，主梁也可不加附加筋。當(dāng)外部梁跨度相差不大時，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。當(dāng)梁底距外窗頂尺寸較小時，宜加大梁高做至窗頂。外部框架梁盡量做成外皮與柱外皮平齊。梁也可偏出柱邊一較小尺寸。梁與柱的偏心可大于1/4柱寬，并宜小于1/3柱寬。

梁上有次梁時，應(yīng)避免次梁搭接在主梁的支座附近，否則應(yīng)考慮由次梁引起的主梁抗扭，或增加構(gòu)造抗扭縱筋和箍筋。原則上梁縱筋宜小直徑小間距，有利于抗裂，但應(yīng)注意鋼筋間距要滿足要求，并與梁的斷面相應(yīng)。箍筋按規(guī)定在梁端頭加密，布筋時應(yīng)將縱筋等距，箍筋肢距可不等，小斷面的連續(xù)粱或框架梁，上、下縱筋均應(yīng)采用同直徑的，盡量不在支座搭接。端部與框架梁相交或彈性支承在墻體上的次梁，梁端支座可按簡支考慮，但梁端箍筋應(yīng)加密。上反粱的板吊在梁底下，板荷載宜由箍筋承受，或適當(dāng)增大箍筋。梁支承偏心布置的墻時宜做下挑沿。挑梁宜做成等截面(大挑梁外露者除外)。與挑板不同，挑梁的自重占總荷載的比例很小，做成變截面不能有效減輕自重。挑梁端部有次梁時，注意要附加箍筋或吊筋，一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承載力不足。對于大挑梁，梁的下部宜配置受壓鋼筋以減小撓度，挑梁配筋應(yīng)留有余地。梁上開洞時，不但要計算洞口加筋，更應(yīng)驗算梁洞口下偏拉部分的裂縫寬度。而挑梁出挑長度小于梁高時，應(yīng)按牛腿計算或按深梁構(gòu)造配筋。

此外扁梁寬度不必過大，只要鋼筋能正常擺下及受剪滿足即可。因為在撓度計算時，梁寬對剛度影響不大，加寬一倍，撓度減小20%左右。相對來講，增大鋼筋更經(jīng)濟，鋼筋加大一倍，撓度減小60%左右，同時梁的上筋應(yīng)大部分通長布置，以減小混凝土徐變對撓度的增大，如果上筋不小于下筋，撓度減小20%。當(dāng)一寬框架梁托兩排間距較小的柱時，可加一剛性挑梁，兩個柱支承在剛性挑梁的端頭。梁寬大于350時，應(yīng)采用四肢箍。

3 建筑框架結(jié)構(gòu)的現(xiàn)澆板部分設(shè)計

(1)板的鋼筋宜采用大直徑大間距，但間距不大于200，間距盡量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂縫均可滿足要求)。板上下鋼筋間距宜相等，直徑可不同，但鋼筋直徑類型也不宜過多。

(2)相連幾個房間的同型號同間距板底鋼筋宜連通。

(3)配筋計算時，可考慮塑性內(nèi)力重分布，將板上筋乘以0.8～0.9的折減系數(shù)，將板下筋乘以1.1～1.2的放大系數(shù)。

(4)支承在外圈框架梁上的板負(fù)筋不宜過大，否則將對梁產(chǎn)生過大的附加扭距。一般:板厚＞150時采用l0@200;否則用8@200。

(5)當(dāng)厚板與薄板相接時，薄板支座按固定端考慮是適當(dāng)?shù)?，但厚板就不合適，宜減小厚板支座配筋，增大跨中配筋。

(6)非矩形板宜減小支座配筋，增大跨中配筋。

(7)室內(nèi)輕隔墻下一般不應(yīng)加粗鋼筋，一是輕隔墻有可能移位，二是板整體受力，應(yīng)整體提高板的配筋。只有垂直單向板長邊的不可能移位的隔墻，如廁所與其他房間的隔墻下才可以加粗鋼筋。

4 建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

在設(shè)計框架結(jié)構(gòu)和裙房時，高低跨之間不要采用主樓設(shè)牛腿、低層屋面或樓梯梁擱在牛腿上的做法，也不要用牛腿托梁的方式作為防震縫。因為在地震時各單元之間，尤其是高低層之間的震動情況不同，連接處很容易壓碎、拉斷。因此，凡要設(shè)縫，就要分得徹底，凡不設(shè)縫，就要連接牢固，絕不能似分非分，似連非連，否則很容易在地震中破壞。

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。

5 結(jié)束語

以上主要闡述了多層框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中的基本問題，當(dāng)然實際工程可能會遇到更多問題，在此不再贅述。設(shè)計多層框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計人應(yīng)首先判斷結(jié)構(gòu)方案的可行性，對可能碰到的問題提前采取措施予以解決，并對所有計算結(jié)構(gòu)認(rèn)真分析、判斷。準(zhǔn)確無誤后方可應(yīng)用于實際工程。