鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中需注意的幾個問題

1、    鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中需注意的幾個問題    董艷君 于浩摘要：針對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計，探討了結(jié)構(gòu)計算及設(shè)計、構(gòu)造措施方面一些需要注意的問題，供同行參考。關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；計算簡圖；框架柱；框架梁：tu318：a鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，但目前的設(shè)計中還是經(jīng)常存在一些問題，需要加以注意。一.框架結(jié)構(gòu)的延性抗震設(shè)計我國現(xiàn)有很多建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為普遍，其中框架結(jié)構(gòu)是最常用的結(jié)構(gòu)形式。框架結(jié)構(gòu)具有足夠的強度、良好的延性和較強的整體性，目前廣泛應(yīng)用于地震設(shè)防地區(qū)，然而未經(jīng)合理設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)會在地震作用下產(chǎn)生較嚴(yán)

2、重的震害。結(jié)構(gòu)延性有利于結(jié)構(gòu)抗震，能防止結(jié)構(gòu)的脆性破壞，保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在破壞前有足夠的變形能力。延性結(jié)構(gòu)容許構(gòu)件的某些臨界截面有一定的轉(zhuǎn)動能力形成塑性鉸區(qū)域，產(chǎn)生內(nèi)力重分布。結(jié)構(gòu)延性在結(jié)構(gòu)抗震中的作用與結(jié)構(gòu)的承載能力同等重要。因此，鋼筋混凝土材料具有雙重性，如果設(shè)計合理，盡量減小混凝土脆性性質(zhì)的危害，充分發(fā)揮鋼筋塑性性能。1“強柱弱梁”設(shè)計原則。地震作用下，塑性鉸的位置要出現(xiàn)在梁上，不能出現(xiàn)在梁跨中。出現(xiàn)在跨中的塑性鉸會導(dǎo)致局部破壞。一個強柱弱梁結(jié)構(gòu)，塑性鉸首先出現(xiàn)在梁中，當(dāng)部分或者全部兩端都出現(xiàn)塑性鉸時，結(jié)構(gòu)仍能繼續(xù)承受外荷載，只有當(dāng)柱子底部出現(xiàn)塑性鉸時，結(jié)構(gòu)才達(dá)到破壞。此外梁的延性大于柱的

3、延性。這是因為柱是壓彎構(gòu)件，較大的軸壓比使柱的延性下降，梁是受彎構(gòu)件，比較容易實現(xiàn)高延性的要求。因此，較合理的框架破壞機制應(yīng)是梁比柱的塑性屈服盡可能早發(fā)生和多發(fā)生，底層柱根的塑性鉸較晚形成。這種破壞機制的框架就是強柱弱梁型框架。2梁柱的延性設(shè)計。要使結(jié)構(gòu)具有延性，就必須保證梁柱具有足夠的延性，因此必須遵守強剪弱彎原則，控制構(gòu)件的破壞形態(tài)。適筋梁和大偏壓柱，在截面破壞時可以達(dá)到較好的延性，可吸收和耗散地震能量，使內(nèi)力重分布得以充分發(fā)展；而鋼筋混凝土梁柱受到較大剪力破壞時，往往呈現(xiàn)脆性破壞。所以在進(jìn)行框架梁柱設(shè)計時，應(yīng)使構(gòu)件的受剪承載力大于其受彎承載力。二.結(jié)構(gòu)計算方面1.基礎(chǔ)抗震承載力驗算及獨立

4、基礎(chǔ)設(shè)計荷載取值問題鋼筋混凝土多層框架房屋層數(shù)較低時多采用獨立基礎(chǔ)，根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范（gb50011-2010）中規(guī)定：地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層時，不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架和基礎(chǔ)荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗算。但這些房屋在基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影響。在鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)的整體計算分析中必須輸入風(fēng)荷載，不能因為在地震區(qū)高層建筑以外的一般建筑風(fēng)荷載不起控制作用就不輸入。另外一種情況是在設(shè)計獨立基礎(chǔ)時，除了作用在基礎(chǔ)頂面上軸力和彎矩外，還應(yīng)把作用在基礎(chǔ)頂面的剪力計算在內(nèi)，否則會導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)計尺寸偏小，影響基礎(chǔ)本身和上部結(jié)構(gòu)的安全。

5、2.計算簡圖的處理結(jié)構(gòu)計算中，計算簡圖選取的正確與否，直接影響到計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，其中比較典型的是基礎(chǔ)梁的處理。一般情況下，基礎(chǔ)梁設(shè)置在基礎(chǔ)高度范圍內(nèi)，作為基礎(chǔ)的一部分，此時結(jié)構(gòu)的底層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至一層樓板頂面的高度?；A(chǔ)梁僅考慮承擔(dān)上部墻體荷載，構(gòu)造滿足普通梁的要求即可。當(dāng)按規(guī)范要求需設(shè)置基礎(chǔ)拉梁時，其斷面和配筋可按構(gòu)造設(shè)計，截面高度取柱中心距的1/121/18.但是，當(dāng)基礎(chǔ)埋深過大時，為了減少底層的計算高度和底層的位移，設(shè)計者往往在±0.000以下的某個適當(dāng)位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁。此時，基礎(chǔ)拉梁應(yīng)作為一層輸入，底層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至基礎(chǔ)拉梁頂面的高度，二層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)拉

6、梁頂面至一層樓板頂面的高度。拉梁層無樓板，應(yīng)開洞處理，并采用總剛分析方法進(jìn)行計算。基礎(chǔ)拉梁截面及配筋按實際計算結(jié)果采用。若因此造成底層框架柱形成短柱，應(yīng)采取構(gòu)造措施予以加強。另一個需要注意的是，當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的電梯井道采用鋼筋混凝土井壁時（設(shè)計時應(yīng)盡量避免），計算簡圖一定要按實際情況輸入，否則可能會造成頂部框架柱設(shè)計不安全。3.結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的選取(1).設(shè)計基本地震加速度值建筑抗震設(shè)計規(guī)范（gb50011-2010）中規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為7度時，設(shè)計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，設(shè)計基本地震加速度值分別為0.2g和0.3g兩種。計算中應(yīng)嚴(yán)格注意地震區(qū)的劃分，

7、選取正確的設(shè)計基本地震加速度值，這一項對地震作用效應(yīng)的影響極大。(2).結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)框架結(jié)構(gòu)由于填充墻的存在，使結(jié)構(gòu)的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，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)的計算周期進(jìn)行折減是必要的。折減系數(shù)可根據(jù)填充墻的材料及數(shù)量選取0.70.9。(3).活荷載的最不利布置多層框架，尤其是活荷載較大時，是否進(jìn)行活荷的最不利布置對計算結(jié)果影響較大。即使選用程序中給定的梁設(shè)計彎矩放大系數(shù)，也不一定能反映出工程的實際受力情況，有可能造成結(jié)構(gòu)不安全或過于保守?？紤]目前的計算機計算速度都比較快，筆者建議所有工程都應(yīng)進(jìn)行活荷載的最不利布置計算。三.設(shè)計

8、構(gòu)造方面1.柱的截面尺寸應(yīng)滿足要求建筑抗震設(shè)計規(guī)范(gb50011-2010)新增加柱的截面寬度和高度的要求，四級或不超過2層時不宜小于300mm，一、二、三級且超過2層時不宜小于400mm；圓柱的直徑，四級或不超過2層時不宜小于350mm,一、二、三級且超過2層時不宜小于450mm。2.框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋配置應(yīng)滿足要求對于規(guī)范中規(guī)定的框架柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小體積配箍率的要求，絕大部分設(shè)計人員都能給予足夠的重視，但對于建筑抗震設(shè)計規(guī)范（gb50011-2010）中規(guī)定的“一二三級框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.120.100.08且體積配箍率分別不宜小于0.6%0.5%0.4%。”設(shè)

9、計中經(jīng)常被忽視，尤其是柱軸壓比不大時，常常不滿足要求。這一規(guī)定是保證節(jié)點核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措施，應(yīng)嚴(yán)格遵守。3 .框架梁的縱向配筋率應(yīng)注意建筑抗震設(shè)計規(guī)范（gb50011-2010）中規(guī)定：“當(dāng)框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，梁箍筋最小直徑的數(shù)值應(yīng)比表6.3.3中規(guī)定的數(shù)值增大2mm?！痹谀壳霸O(shè)計中，這一規(guī)定常被忽視，造成梁端延性不足。4.框架梁上部縱筋端部水平錨固長度應(yīng)滿足要求混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gb50010-2010）中規(guī)定：“框架端節(jié)點處，當(dāng)框架梁上部縱筋水平直線段錨固長度不足時，應(yīng)伸至柱外邊并向下彎折，彎折前的水平投影長度不應(yīng)小于0.4lab?！碑?dāng)框架柱截面尺寸小于400x400mm時，應(yīng)注意梁上部縱筋直徑的選擇，否則這一項要求不容易得到保證。結(jié)束語鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)雖然相對簡單，但設(shè)計中仍有很多