鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題分析

于佳歡

摘 要：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常涉及到一些實(shí)際性、概念性的問題，根據(jù)規(guī)范運(yùn)用設(shè)計(jì)的理論結(jié)合實(shí)際的應(yīng)對解決措施。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度以及良好的整體性，是目前地震設(shè)防的地區(qū)里最常見的一種結(jié)構(gòu)形式。文章針對框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的幾個問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；框架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

在社會與科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，隨著各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方式的不斷應(yīng)用和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的日益完善，如何在建筑工程的設(shè)計(jì)中對各個設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的綜合分析與管理，成為當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可忽視的重要問題。尤其是在高層建筑施工的過程中，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計(jì)更是不容忽視的重要環(huán)節(jié)。隨著人們對建筑造型和建筑功能的要求日趨多樣化，無論是在民用建筑中還是其他各種建筑形式之中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式都是不可忽視的工程設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

1 框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

框架結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑行業(yè)中應(yīng)用較多的一種結(jié)構(gòu)體系，其通過梁和柱連接而成，框架以剛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，為幾何不變體。目前應(yīng)用最廣泛的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)具有較好的防震性能和抗風(fēng)性，其不僅使用空間較大，而且易于對建筑平面進(jìn)行布置，具有較好的延展性，能夠更好的滿足當(dāng)前用戶對大房間設(shè)置的要求。同時利用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)還能夠更好的確保建筑物整體重量的減輕，這也是當(dāng)前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)和民用建筑中得以廣泛應(yīng)用的最主要原因。

2 設(shè)計(jì)構(gòu)造時出現(xiàn)的問題

（1）對框架結(jié)構(gòu)而言，柱是保證豎向承載和結(jié)構(gòu)抗側(cè)力工作的重要構(gòu)件，其重要性遠(yuǎn)大于梁，在框架柱相對完整的情況下框架梁即使呈酥碎狀態(tài)也不會引起惡性倒塌，要做到強(qiáng)柱弱梁，讓框架的塑性鉸首先出現(xiàn)在框架梁上，框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的設(shè)計(jì)就尤為重要，在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中（GB50011-2010第6.3.10）有明確的規(guī)定：“一、二以及三級框架的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配箍的特征值分別不能<0.12、0.10、0.08，且體積配箍率不能<0.6%、0.5%、0.4%”。這樣的規(guī)定常常被設(shè)計(jì)人員忽略，尤其在柱的軸壓力比不大的時候，要求常常得不到滿足。這樣的規(guī)定能保證節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的延性構(gòu)造，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守。

（2）底層的框架柱的箍筋加密區(qū)的范圍應(yīng)該滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范》（GB50011-2010）中有明確的規(guī)定：“底層柱的下端不小于柱凈高的1/3”。這是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)說明。

（3）框架梁縱向的配筋率應(yīng)當(dāng)注意遵守《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（G

B50011-2010）6.3.3中的規(guī)定：梁端箍筋的最大間距、最小直徑以及加密區(qū)長度的都必須使用表6.3.3中的數(shù)據(jù)，當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率>2%的時候，表中箍筋的最小直徑數(shù)值應(yīng)該增加2mm。這個問題在目前的設(shè)計(jì)中常常被設(shè)計(jì)人員忽略，造成梁端的延性不足。

（4）梁柱節(jié)點(diǎn)處框架梁上部縱筋伸入節(jié)點(diǎn)的錨固長度應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）中9.3.4規(guī)定：“梁上部縱向鋼筋也可采用90°彎折錨固的方式，此時梁上部縱向鋼筋應(yīng)伸至柱外側(cè)縱向鋼筋內(nèi)邊并向節(jié)點(diǎn)內(nèi)彎折，其包含彎狐在內(nèi)的水平投影長度不應(yīng)小于0.4Lab，彎折鋼筋在彎折平面內(nèi)包含彎弧段的投影長度不應(yīng)小于15d”。當(dāng)截面的尺寸小于400×400mm的時候應(yīng)注意上部縱筋直徑的選擇，否則這一項(xiàng)的要求極不容易得到保障。

3 框架計(jì)算簡圖的合理性

在沒有地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋的情況下，獨(dú)立基礎(chǔ)應(yīng)該埋置較深，為了減小計(jì)算高度和底層側(cè)位的左移，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)以下的某個適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置基礎(chǔ)拉梁。如果按三層的設(shè)計(jì)來進(jìn)行計(jì)算，首層層高為3.6m，這樣的簡圖是不合理的，假定房屋嵌固在基礎(chǔ)拉梁的頂面，這樣的底層的配筋就應(yīng)該由基礎(chǔ)拉梁頂面的截面進(jìn)行控制，而實(shí)際上房屋底層的配筋是基礎(chǔ)頂面出的截圖所控制的。所以在計(jì)算時，應(yīng)將基礎(chǔ)層1輸入，層高實(shí)際為3.2m。

4 基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)以及計(jì)算應(yīng)符合實(shí)際的情況

4.1 基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)

多層框架的房屋單獨(dú)的柱基埋置較深，或者柱基承受重力荷的能力差別較大，或著在受力層范圍之類，根據(jù)抗震的要求，應(yīng)該沿主軸看兩個不同方向設(shè)置基礎(chǔ)拉梁?；A(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)應(yīng)該要大一些，梁的高度應(yīng)在柱中心距的1/10～1/15，截面的寬度應(yīng)取梁高1/2～1/3。這樣可以使底柱彎曲的距離平衡，減少底層的位移。

4.2 基礎(chǔ)拉梁的計(jì)算應(yīng)符合實(shí)際情況

用TAT或者SATWE等電算程序進(jìn)行框架整體的計(jì)算時，在基礎(chǔ)拉梁層無樓板的情況下，樓板厚度應(yīng)取零，并且定義彈性節(jié)點(diǎn)，采用總剛分析的方法進(jìn)行分析以及計(jì)算。雖然樓板厚度取零，也定義為彈性節(jié)點(diǎn)，但未使用總剛分析，程序的分析會自動按照地面假定來進(jìn)行計(jì)算，與實(shí)際的情況不符合。

5 框架梁、柱箍筋的間距處理

在建筑設(shè)計(jì)的規(guī)范中，對抗震等級以及抗震標(biāo)準(zhǔn)都有一定的規(guī)定，尤其是對于框架梁以及柱的箍筋間距的處理問題，要嚴(yán)格按照抗震規(guī)范的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在框架梁和柱箍筋的密度處理上，對于加密區(qū)的最大距離以及最小距離都有明確的規(guī)定。從工程設(shè)計(jì)的習(xí)慣角度來講，對于加密區(qū)的最大間距規(guī)定為100mm，非加密區(qū)的最大間距為200mm。但是如果按照電算程序來講的話，在知道了梁柱箍筋在加密區(qū)的間距后，就可以計(jì)算出箍筋的面積，然后設(shè)計(jì)人員就會算出箍筋的直徑以及數(shù)量，從而更加合理的設(shè)計(jì)出箍筋的荷載能力，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。但在程序的內(nèi)定條件下，框架梁跨中的部位有較大的集中荷載作用卻用來支配兩肢箍筋的情況下，非加密區(qū)的間距采用200mm會導(dǎo)致非加密區(qū)的配箍不足，為此建議改成間距為200mm，這樣不但可以保證非加密區(qū)的抗剪承載力，還能增加梁端箍筋加密區(qū)的抗剪能力。

6 結(jié)構(gòu)周期折減數(shù)數(shù)值的問題

框架結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用過程中，其結(jié)構(gòu)剛度要高于計(jì)算的剛度，同時實(shí)際周期要低于計(jì)算的周期。但這樣所計(jì)算出來的結(jié)構(gòu)抗震性能較弱，結(jié)構(gòu)安全性較差，所以需要對結(jié)構(gòu)周期進(jìn)行折減。在框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)填充物選擇的是砌體時，這時一般周期折減系數(shù)以0.6～0.7為宜，而當(dāng)選擇使用輕質(zhì)空心砌塊時，周期折減系數(shù)應(yīng)該在0.7～0.8，當(dāng)采取全部用輕質(zhì)空心砌塊的時候，周期折減系數(shù)可取0.9。

7 結(jié)構(gòu)抗震的等級

在當(dāng)前工程設(shè)計(jì)過程中，很大一部分房屋建筑在防震設(shè)計(jì)分類時都屬于丙類建設(shè)，這樣在抗震等級設(shè)計(jì)時，則需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型和房屋高度來按照相關(guān)的抗震規(guī)范中的要求進(jìn)行確定。對于一些大型商場及體育場館等公共建筑，則需要根據(jù)防震設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范要求來對其是否屬于一類建筑來進(jìn)行確定。乙丙類的建筑按照本地區(qū)抗震的設(shè)防烈度進(jìn)行計(jì)算。

8 結(jié)束語

在當(dāng)前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛的今天，其結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)是我們需要重視的技術(shù)問題。在目前的鋼筋混凝土框架設(shè)計(jì)過程中仍然存在著諸多問題，嚴(yán)重影響了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在建筑施工中的發(fā)展與進(jìn)步。因此，在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合安全和經(jīng)濟(jì)兩方面因素進(jìn)行綜合的分析，設(shè)計(jì)出最科學(xué)經(jīng)濟(jì)的框架結(jié)構(gòu)，保證建筑整體性的安全。

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