摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)的全面的工作，需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)雖然相對簡單，但設(shè)計中仍有很多需要注意的問題。本文針對現(xiàn)實中大量多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式的建筑，對設(shè)計中參數(shù)的選取、基礎(chǔ)拉梁設(shè)計及框架柱設(shè)計等方面的問題進行了分析總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞：混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)組成的,由主梁、柱與基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架,各平面框架再由連續(xù)梁連接起來而形成的空間結(jié)構(gòu)體系。在合理的高度和層數(shù)的情況下,框架結(jié)構(gòu)能夠提供較大的建筑空間,其平面布置靈活,可適合多種工藝與使用功能的要求。筆者在多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中,通過切身體會,總結(jié)歸納了一些不符合規(guī)范要求的問題。
　　結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容簡介
　　1.荷載的計算。荷載包括外部荷載和內(nèi)部荷載上述荷載的計算要根據(jù)荷載規(guī)范的要求和規(guī)定采用不同的組合值系數(shù)和準永久值系數(shù)等來進行不同工況下的組合計算。
　　2.構(gòu)件的試算。根據(jù)計算出的荷載值，構(gòu)造措施要求，使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構(gòu)件的截面。
　　3.內(nèi)力的計算。根據(jù)確定的構(gòu)件截面和荷載值來進行內(nèi)力的計算，包括彎矩，剪力，扭矩，軸心壓力及拉力等。
　　4.構(gòu)件的計算。根據(jù)計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及規(guī)范對構(gòu)件的要求和限制來復核結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否符合規(guī)范規(guī)定和要求。如不滿足要求則要調(diào)整構(gòu)件的截面或布置直到滿足要求為止。施工圖設(shè)計階段的內(nèi)容為：根據(jù)上述計算結(jié)果，來最終確定構(gòu)件布置和構(gòu)件配筋以及根據(jù)規(guī)范的要求來確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造措施。
　　振型組合數(shù)的合理選取
　　對于較高層建筑,當不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時,振型數(shù)應(yīng)不小于3;當振型數(shù)多于3時,宜取為3的倍數(shù),但不能多于層數(shù)。當房屋層數(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。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,可能是由于此建筑過于復雜或由于某些桿件不連續(xù)導致局部振動引起的,應(yīng)仔細復核。
　　多層框架基礎(chǔ)設(shè)計的注意點
　　1.要正確地閱讀和使用地質(zhì)報告。熟悉勘察報告的主要內(nèi)容,了解勘察結(jié)論和計算指標的可靠程度,進而判斷報告中的建議對該項工程的適用性。這里要把場地的工程地質(zhì)條件與擬建建筑物的具體情況和要求聯(lián)系起來進行綜合分析。
　　2.在滿足承載力和變形的基本要求下,盡量采用比較經(jīng)濟的天然地基上的淺基礎(chǔ)。地基持力層的選擇應(yīng)從地基基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的整體性出發(fā),綜合考慮場地土層的分布情況及穩(wěn)定性,土層的物理力學性質(zhì),建筑物的體形、結(jié)構(gòu)類型和荷載性質(zhì)與大小,還要考慮地下水的影響。
　　3.多層房屋一般采用條形基礎(chǔ)或獨立基礎(chǔ)。一般先由地基承載力和變形確定基礎(chǔ)底面尺寸,然后再進行基礎(chǔ)截面設(shè)計驗算。基礎(chǔ)高度由混凝土抗沖切和剪切條件確定,基礎(chǔ)配筋則由基礎(chǔ)驗算截面的抗彎能力確定。除滿足計算要求以外,還要滿足一些規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求。要注意的是,在確定基礎(chǔ)底面尺寸或計算基礎(chǔ)沉降時，應(yīng)考慮設(shè)計地面以下基礎(chǔ)及其上覆土重力的作用;而在進行基礎(chǔ)截面設(shè)計中,應(yīng)采用不計上覆土重力作用時的地基凈反力進行計算。
　　4.在地基處理時,要針對地質(zhì)報告條件和水文地質(zhì)條件選用合適的地基處理方法。要特別注意所選的方法必須符合土力的基本原理和重視當?shù)氐膶嶋H工程經(jīng)驗。要有長期荷載重心和基礎(chǔ)形心盡量相重合的概念。要有基礎(chǔ)整體性的概念,通過增設(shè)基礎(chǔ)連系梁和基礎(chǔ)圈梁等措施來保證。
　　框架柱設(shè)計的幾個問題：
　　1.電梯井的問題
　　由于在地震作用下高層框架結(jié)構(gòu)的位移較難控制,而多層框架結(jié)構(gòu)的位移控制要比其容易許多,故對于多層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)電梯井,完全可以采用框架加填充墻形式,只是這時應(yīng)加密填充墻構(gòu)造柱,且應(yīng)注意加強電梯井周圍的框架梁柱的配筋,因其剛度影響在計算中無法反映出來。若要將電梯井做成鋼筋混凝土形式,由于井筒會吸收較大地震力,相應(yīng)減少框架部分吸收的地震力,則框架部分偏于不安全,且井筒基礎(chǔ)設(shè)計也較為困難,故應(yīng)對整個結(jié)構(gòu)按有無鋼筋混凝土井筒分別計算,取最不利結(jié)果配筋,且對井筒墻壁采取做薄墻厚、構(gòu)造配筋、開豎縫、開計算洞等辦法來弱化電梯井剛度。這樣的墻體布置,在地震作用下不至于由于電梯井筒的破壞,而導致結(jié)構(gòu)整體喪失穩(wěn)定性。
　　2.框架柱配筋的調(diào)整
　　框架柱的配筋率一般都很低,有時電算結(jié)果為構(gòu)造配筋,但是實際工程中均不會按此配筋。因為在地震作用下的框架柱,特別是角柱,所受的扭轉(zhuǎn)剪力最大,同時又受雙向彎矩作用,而橫梁的約束又較小,工作狀態(tài)下處于雙向偏心受壓狀態(tài),所以其震害嚴重于內(nèi)柱。對于質(zhì)量分布不均勻的框架結(jié)構(gòu)尤為明顯。為了滿足框架柱在多種內(nèi)力組合下的強度要求,在配筋計算時應(yīng)注意：選擇最不利的方向分別進行框架計算,也可對兩個方向均進行計算后取較大方向的配筋,并采用對稱配筋；控制柱的單邊方向縱筋的最少根數(shù)；將構(gòu)造配筋的框架柱的配筋適當放大。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗,一般控制在1.2倍～1.6倍,其中角柱1.4倍,邊柱1.3倍,中柱1.2倍；框架柱的箍筋形式應(yīng)選用菱形或井字形,以提高箍筋對混凝土的約束；對于二、三級的框架底層柱縱筋宜采用焊接,而且當柱縱筋的總配筋率大于3%時,箍筋的直徑不應(yīng)小于8mm,并應(yīng)焊接；多層框架電算時,常不考慮溫度應(yīng)力和基礎(chǔ)的不均勻沉降,當多層框架的水平尺寸較大及地基軟弱土層較厚或地基土質(zhì)不均勻時,可以再適當放大柱的配筋,且宜在縱、橫兩個方向設(shè)置基礎(chǔ)梁,其配筋不宜按構(gòu)造設(shè)置,應(yīng)按框架梁進行設(shè)計,并應(yīng)設(shè)置箍筋加密區(qū)。
　　3.框架柱的計算長度
　　為了增加房屋底部的整體性,減少位移,有時在±0.000mm附近設(shè)置基礎(chǔ)連系梁。此時底層柱H不應(yīng)按GB50010--2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定取用,因為基礎(chǔ)連系梁被分成了兩部分。如果H值取基礎(chǔ)連系梁頂面到一層樓蓋頂面的高度,顯然不合適,因為基礎(chǔ)連系梁的設(shè)計有時僅為構(gòu)造設(shè)計,無法平衡底部柱腳的彎矩,也無法為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部分。理想的做法是:將基礎(chǔ)連系梁以下的部分看作底層,柱的H值取基礎(chǔ)頂面到連系梁頂面的高度,而把實際建筑的底層作為第二層考慮,層高H取連系梁頂面到一層樓面的高度。此時,底層柱的配筋應(yīng)取基礎(chǔ)連系梁頂面和基礎(chǔ)頂面中較大的內(nèi)力進行設(shè)計,并且連系梁應(yīng)按框架梁進行設(shè)計。

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