陳琦
摘? ? 要:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)、全面的工作,其設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)乎到整個(gè)工程建設(shè)的質(zhì)量,關(guān)乎人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全,特別是對建筑結(jié)構(gòu)中多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要更加重視。本文對多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的框架結(jié)構(gòu)問題及處理進(jìn)行了概述。
關(guān)鍵詞:框架結(jié)構(gòu);多層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1? 多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)問題
1.1? 在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,忽視縱向框架設(shè)計(jì)
根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)要求,水平地震作用應(yīng)該按照兩個(gè)主軸方向的抗側(cè)力構(gòu)建來承擔(dān),但是在一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員只對縱向普通的連續(xù)梁進(jìn)行設(shè)計(jì),導(dǎo)致框架中的縱筋配置和梁柱的節(jié)點(diǎn)無法滿足框架抗震的構(gòu)架要求。因此常出現(xiàn)梁的支座負(fù)筋,跨中縱筋配筋配置不足的現(xiàn)象。也就是說,在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)者要將縱向框架與橫向框架放于同等重要的位置。
1.2? 設(shè)計(jì)不全面
設(shè)計(jì)時(shí)因?yàn)閷Π迨芰顟B(tài)認(rèn)識(shí)不全面,或者為了計(jì)算方便,簡單的將雙向板按照單向板來進(jìn)行計(jì)算,使得計(jì)算假定與實(shí)際受力情況不符,從而導(dǎo)致了長方向上配筋過大,短方向上僅按構(gòu)件配筋,造成了配筋嚴(yán)重不足,致使了板出現(xiàn)裂縫。
1.3? 施工圖達(dá)不到規(guī)定要求
一些設(shè)計(jì)人員制作施工圖時(shí),制作圖紙“偷工減料”設(shè)計(jì)粗糙簡單,漏缺施工圖中應(yīng)有的大圖樣、系統(tǒng)圖等相關(guān)剖視圖;施工圖設(shè)計(jì)表述不全面,細(xì)節(jié)大洋不詳細(xì),不能完全反應(yīng)工程的全貌;還有一些重要的設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、安全等級(jí)、工程類別、耐火等級(jí)以及防火校方處理等在設(shè)計(jì)施工圖總說明中沒有交代清楚或沒有標(biāo)明。
1.4? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重視程度問題
在現(xiàn)階段由于各級(jí)單位設(shè)計(jì)工作量較大,任務(wù)比較繁重,加上甲方要求比較急等等方面的原因,使得建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往變成了速成品。另外,設(shè)計(jì)人員的業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)水平也是參差不齊,致使建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量不可避免的出現(xiàn)了這樣那樣的問題,建筑物既要實(shí)現(xiàn)其本身的使用價(jià)值、商業(yè)價(jià)值,還有實(shí)現(xiàn)其重要的社會(huì)功能。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身就是一項(xiàng)關(guān)乎人民財(cái)產(chǎn)安全的大事,關(guān)乎建筑單位投資大小以及經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。因此,進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)人員必須要有強(qiáng)大的責(zé)任感,應(yīng)該在設(shè)計(jì)工作中精心設(shè)計(jì),認(rèn)真負(fù)責(zé),不光是為了工作,為了企業(yè),更是為了大家,為了自己。另外,還要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員擁有扎實(shí)的理論知識(shí)功底和靈活創(chuàng)新的思維,加強(qiáng)對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題的探索與研究,不斷提高自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平,從而設(shè)計(jì)出更高水準(zhǔn)、更經(jīng)濟(jì)、更合理的建筑結(jié)構(gòu)形式。
2? 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
2.1? 框架梁柱的截面設(shè)計(jì)原則
由大量的震害分析和近年來國內(nèi)外試驗(yàn)研究資料得出,框架設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)。梁,柱塑性鉸設(shè)計(jì),應(yīng)遵循下述原則。強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)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(tái)粱與其相連,使得樓梯間的柱很可能成為短柱,應(yīng)對柱箍筋全長加密或者采用復(fù)合矩形螺旋箍筋和高強(qiáng)復(fù)式螺旋箍筋,一定要加強(qiáng)短柱設(shè)計(jì)的意識(shí);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(shí),為減少有害裂縫,建議澆筑補(bǔ)償性混凝土,利用細(xì)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(dāng)加強(qiáng);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(yīng)注意加強(qiáng)構(gòu)造措施。
2.2? 結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的選取
設(shè)計(jì)抗震等級(jí)的確定和基本地震加速度值結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)的確定直接影響到地震作用計(jì)算的大小和抗震措施的采用。在工程設(shè)計(jì)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(jí)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(jì)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(yīng)當(dāng)根據(jù)GB50223295建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算。但對于乙類建筑,一般情況下,當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6度~8度時(shí),抗震措施應(yīng)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(jì)規(guī)范》規(guī)定:對于丙類建筑的抗震等級(jí)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(jì)規(guī)范》的另外規(guī)定“抗震設(shè)計(jì)設(shè)防類別為甲、乙、丁類的建筑,應(yīng)按本規(guī)范第3.1.3條規(guī)定和表6.1.2確定抗震等級(jí)”的規(guī)定卻經(jīng)常被遺漏。這樣就會(huì)把一些建筑錯(cuò)誤歸類,錯(cuò)誤地選擇抗震等級(jí),導(dǎo)致設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。
基本地震加速度值的選取對于地震作用的計(jì)算影響較大,所以一定要嚴(yán)格正確的確定其值?!督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》(GBS0011-2001)中規(guī)定:抗震設(shè)防烈度為7度時(shí),設(shè)計(jì)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(shí),設(shè)計(jì)基本地震加速度值分別為0.2g和0.3g兩種,設(shè)計(jì)中要嚴(yán)格地震區(qū)的劃分,選取正確的設(shè)計(jì)基本地震加速度值。
地震力的振型組合數(shù),對高層建筑,當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí),至少應(yīng)取3;當(dāng)振型系數(shù)多于3時(shí),宜取3的倍數(shù),但不應(yīng)多于房屋的層數(shù);當(dāng)房屋層數(shù)不大于2時(shí),振型數(shù)可取層數(shù)。對于不規(guī)則的結(jié)構(gòu),當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí),對高層建筑,振型數(shù)應(yīng)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(yīng)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(yīng)取不小于12或更多,但不能多于房屋層數(shù)的3倍;當(dāng)房屋層數(shù)不大于2時(shí),振型數(shù)也不應(yīng)多于層數(shù)的3倍。只有當(dāng)定義彈性樓板,且采用總剛分析,必要時(shí),振型數(shù)才可以取得更多。
在利用PKPM系列軟件中,TAT或SATWE計(jì)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(shí)際剛度大于計(jì)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(jì)算時(shí)應(yīng)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(shí)際剛度遠(yuǎn)大于計(jì)算剛度,實(shí)際周期小于計(jì)算周期,使結(jié)構(gòu)偏于不安全。因此,算出的地震作用效應(yīng)偏小,使結(jié)構(gòu)偏于不安全,因而對結(jié)構(gòu)的計(jì)算必須對周期進(jìn)行折減。當(dāng)采用磚砌體填充時(shí),周期折減系數(shù)可取0.16~0.17;當(dāng)磚砌體填充墻較少或采用輕質(zhì)空心砌塊填充時(shí),可取0.17~0.18;當(dāng)完全采用輕質(zhì)空心砌塊填充時(shí),可取0.19。只有無墻的純框架,計(jì)算周期才可以不折減。
對于多層框架,尤其是活荷載較大時(shí),是否進(jìn)行活荷的最不利布置、組合對計(jì)算結(jié)果影響很大。使程序中給定的梁設(shè)計(jì)彎矩放大系數(shù),也不一定能反映出工程實(shí)際應(yīng)力分布情況,有可能造成設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不安全或保守。考慮目前在計(jì)算機(jī)速度比較快,建議設(shè)計(jì)中都應(yīng)進(jìn)行活荷載的最不利布置計(jì)算。
3? 結(jié)束語
無論是民用建筑還是工業(yè)建筑,框架設(shè)計(jì)都是建筑建設(shè)的重要組成部分,它不僅影響著整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,還影響著建筑落成后的安全和維護(hù)問題。作為建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員,創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思維和一定的專業(yè)水平是必需的,認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度更是必不可少。在平時(shí)的工作實(shí)踐中要嚴(yán)格要求自己按照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì),以保證建筑的質(zhì)量與安全,進(jìn)而保證人們的財(cái)產(chǎn)和人身安全,推動(dòng)建筑業(yè)更好更快地發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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