多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題及對策

周 少 偉

(山西筑城建筑設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030006)

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多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題及對策

周 少 偉

(山西筑城建筑設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030006)

介紹了框架結(jié)構(gòu)的定義，根據(jù)多層混凝土框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，分析了多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，并提出了針對性的解決策略，保證了多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，砌體墻，配筋

1 多層混凝土框架結(jié)構(gòu)的概述

1.1 框架結(jié)構(gòu)的定義

框架結(jié)構(gòu)是指由梁、柱結(jié)構(gòu)等構(gòu)件組合連接成的一種承重結(jié)構(gòu)體系；這種由梁、柱連接形成的框架結(jié)構(gòu)不僅穩(wěn)定性好，平面布置靈活，還可以形成較大的建筑空間，并對建筑空間有著良好的分隔和圍護(hù)作用，使建筑工程的質(zhì)量和功能得到了進(jìn)一步的提高。

1.2 多層混凝土框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

在實(shí)際建筑施工中多層混凝土框架結(jié)構(gòu)得到了廣泛的使用，框架結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)有：

1)施工成本相對合理。采用框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建筑物，施工企業(yè)可以對其工程造價進(jìn)行有效的控制，降低工程施工的成本，提高工程建設(shè)的質(zhì)量，并在保證其質(zhì)量的同時具有較好的經(jīng)濟(jì)性。2)設(shè)計(jì)具有一定的靈活性。采用框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以對建筑平面空間進(jìn)行更為合理的調(diào)整，以滿足業(yè)主不同的需求。框架結(jié)構(gòu)不僅能夠使建筑物的空間結(jié)構(gòu)得到充分的利用，同時還可以對其空間面積進(jìn)行一定程度的擴(kuò)展，大大提高了建筑空間的利用率，使建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局更加和諧。3)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到有效的提高。在實(shí)際施工中，框架結(jié)構(gòu)對其構(gòu)件的要求更高，促使其構(gòu)件的制作更規(guī)范、更標(biāo)準(zhǔn)；同時也要求施工人員有更高的技術(shù)水平。

2 多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題分析

2.1 梁、柱中心線重合的問題

在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)的梁、柱中心線必須保持完全重合的關(guān)系，若在設(shè)計(jì)時兩者中心線的位置關(guān)系發(fā)生了變動，在對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時，就必須將梁、柱節(jié)點(diǎn)在偏心作用下的受力進(jìn)行全面的分析。如果兩者的中心線產(chǎn)生的偏心距大于梁寬度的25%，我們必須對其進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整和處理，以保證設(shè)計(jì)達(dá)到相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求?？紤]到多層混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震作用，若梁、柱中心線之間的偏心距大于柱體寬度的25%，在梁、柱的節(jié)點(diǎn)位置便會出現(xiàn)斜向裂縫和豎向裂縫，降低了建筑工程的質(zhì)量和性能，并對框架結(jié)構(gòu)的外觀造成不利影響。針對以上的問題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工程情況進(jìn)行相應(yīng)的處理，確保整個建筑工程的質(zhì)量和功能。

2.2 多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的短柱問題

在多層混凝土框架結(jié)構(gòu)中，其柱端存在一定的彎矩M和剪力V。在設(shè)計(jì)過程中，柱的長短是根據(jù)柱的剪跨來確定的，其中剪跨比的計(jì)算公式為：

λ=M/Vh0。

其中，λ為剪跨比；M為彎矩；V為剪力；h0為柱與彎矩水平方向上柱截面的有效高度。

當(dāng)λ≤1.5時，該柱為極短柱；當(dāng)1.5<λ≤2時，該柱宜按照短柱計(jì)算；當(dāng)λ>2時，該柱為長柱。相關(guān)試驗(yàn)表明極短柱易發(fā)生剪切斜拉破壞，短柱常發(fā)生剪切破壞，短柱的破壞為脆性破壞，直接影響著框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量；而長柱一般發(fā)生彎曲破壞，對框架結(jié)構(gòu)的功能及外觀造成一定的影響。

需要特別注意的是在多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常常由于樓梯間休息平臺高矮不同或樓層層高不同等原因，難免會把某一層的柱設(shè)計(jì)成短柱形式。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對這些短柱的受力情況進(jìn)行全面分析，保證其安全性。

2.3 雙向梁、柱抗側(cè)力體系的布置問題

多層混凝土框架結(jié)構(gòu)在施工過程中需要承受水平方向和垂直方向的荷載，所以在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時為了進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，必須設(shè)置雙向的梁、柱支撐體系，且這個體系能夠具備較好的抗側(cè)力能力。除此之外，側(cè)向支撐體系的剛度需要通過一定的計(jì)算來確定，以保證建筑工程在各個不同的方面都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.4 部分砌體墻承重問題

根據(jù)我國現(xiàn)行的規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在對多層混凝土框架結(jié)構(gòu)自身的抗震性能進(jìn)行計(jì)算時，設(shè)計(jì)者不宜采用砌體承重混合的形式對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對樓梯間、電梯機(jī)房等位置進(jìn)行承重設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)者應(yīng)采用框架承重方式，而不使用砌體墻承重的方式。若在實(shí)際工程中由于某種特殊原因難以避免使用砌體墻承重時，設(shè)計(jì)者應(yīng)充分考慮砌體墻的剛度，若結(jié)構(gòu)的抗力剛度不能達(dá)到地震時所產(chǎn)生的應(yīng)力時，砌體墻在地震力的作用下便會發(fā)生明顯的破壞現(xiàn)象。因此，在框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況和相關(guān)規(guī)定對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和配筋問題進(jìn)行調(diào)整和控制，以確保設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。

3 多層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)對策略

3.1 多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁、柱截面的確定

在多層混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)對梁、柱的截面尺寸進(jìn)行初步擬定，在初步擬定時應(yīng)盡可能使柱的線剛度與梁的線剛度之比大于1.0，使其滿足強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求。在初步擬定梁、柱的截面尺寸并經(jīng)PKPM軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算后，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理：

1)梁的裂縫寬度大于0.3或梁超配筋或梁的撓度值大于了允許值；柱超配筋或柱的軸壓比超限等，若出現(xiàn)上述情況，我們應(yīng)提高混凝土的標(biāo)號或提高鋼筋的強(qiáng)度等級或放大梁柱的截面尺寸，再進(jìn)行試算；2)對于部分梁、柱的構(gòu)造配筋，可根據(jù)柱的軸壓比和梁的裂縫寬度適當(dāng)減小梁、柱截面尺寸后再進(jìn)行試算；3)當(dāng)梁、柱截面尺寸在計(jì)算后均滿足設(shè)計(jì)要求時，應(yīng)對梁、柱的配筋率進(jìn)行仔細(xì)的審查，以保證設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3.2 多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁、柱的配筋

在對多層混凝土框架結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)時，框架結(jié)構(gòu)梁的縱向鋼筋的配筋率應(yīng)控制在0.5%～1.5%之間，在保持一定的配筋率時，可選用直徑較小的鋼筋，以增加混凝土的握裹面積，減小梁的裂縫寬度。在地震作用下，為了達(dá)到強(qiáng)剪弱彎的要求，應(yīng)使梁端的斜截面受剪承載力大于正截面的受彎承載力。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可將梁端的負(fù)彎矩乘以0.85～1.0的系數(shù)，且將梁中的正彎矩乘以1.1～1.3的系數(shù)，同時還可以將梁端箍筋直徑增加2 mm。

在進(jìn)行多層混凝土框架結(jié)構(gòu)柱的配筋設(shè)計(jì)時，為滿足抗震的強(qiáng)柱弱梁要求，在設(shè)計(jì)時應(yīng)適當(dāng)?shù)脑龃笾臉?gòu)造配筋而適當(dāng)減小梁的構(gòu)造配筋，由此可見，框架結(jié)構(gòu)的柱承擔(dān)了更大的荷載，以達(dá)到梁的設(shè)計(jì)強(qiáng)度小于柱的強(qiáng)度的效果。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，使梁的破壞發(fā)生在柱破壞之前，以減少損失。所以在進(jìn)行點(diǎn)算時，參數(shù)的調(diào)整十分重要，對框架結(jié)構(gòu)的縱向構(gòu)造鋼筋的配筋結(jié)果乘以1.2～1.6的系數(shù)，以滿足要求。

4 結(jié)語

在多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)更好的把握混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，嚴(yán)格按照相關(guān)的要求和規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。作為設(shè)計(jì)人員還應(yīng)學(xué)會應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和理念對框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，保證框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

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On key problems in multi-layer concrete framework structural design and its strategies

Zhou Shaowei

(ShanxiZhuchengArchitecturalDesignCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The paper introduces the definition of the framework structure, analyzes the key problems in the multi-layer concrete framework structural design according to the features of the multi-layer concrete framework, and points out the solutions accordingly, so as to ensure the safety and money-saving feature of the multi-layer concrete framework structural design.

framework structure, structural design, masonry wall, reinforcement

1009-6825(2016)05-0050-02

2015-12-08

周少偉(1985- )，男，助理工程師

TU318

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