高層建筑中鋼筋結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法

高層建筑中鋼筋結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法【摘要】隨著現(xiàn)代建筑科學(xué)的不斷發(fā)展，城市土地資源的日益緊張，高層超高層建筑物已經(jīng)逐漸占據(jù)了城市建設(shè)的主體位置。現(xiàn)在大多數(shù)高層建筑采用的是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，因此，鋼筋結(jié)構(gòu)的設(shè)計尤為關(guān)鍵，但是目前尚沒有對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋細部節(jié)點的設(shè)計形成一個統(tǒng)一的方法，從而造成在節(jié)點鋼筋設(shè)計時往往會出現(xiàn)配筋率過大、鋼筋錨固不夠等現(xiàn)象。因此，建筑鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該結(jié)合實際施工的操作困難與因此而對結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生的影響。文章從高層建筑結(jié)構(gòu)的破壞形式分析入手，詳細闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)中的節(jié)點位置的鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，以供廣大建筑行業(yè)的同行參考。

高層建筑；鋼筋結(jié)構(gòu)；設(shè)計方法

隨著現(xiàn)代建筑科學(xué)的迅速發(fā)展，高層建筑已經(jīng)逐漸占據(jù)城市建設(shè)的主體地位，高層建筑一般采用的是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，因此，高層建筑中鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為關(guān)鍵。鋼筋結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否應(yīng)合理不但關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，還直接關(guān)系到人們的生命財產(chǎn)安全。但是目前尚沒有對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋細部節(jié)點的設(shè)計形成一個統(tǒng)一的方法，從而造成在節(jié)點鋼筋設(shè)計時往往會出現(xiàn)配筋率過大、鋼筋錨固不夠等現(xiàn)象。文章結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，就高層建筑中鋼筋結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法進行了探討。

1高層建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的破壞形式

隨著我國建筑科學(xué)的迅速發(fā)展，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于高層建筑中。高層建筑在地震荷載的作用下，通常會產(chǎn)生以下幾種形式的破壞：框架柱的壓彎破壞、剪切破壞、彎曲裂縫；框架梁的斜截面破壞、正截面破壞、錨固破壞；板四角的斜裂縫和平行于梁的通長裂縫；因鋼筋配置不合理導(dǎo)致框架節(jié)點核芯區(qū)破壞。

現(xiàn)在建筑施工管理不斷的規(guī)范，雖然施工時對鋼筋的材質(zhì)、鋼筋加工質(zhì)量、鋼筋連接質(zhì)量進行了嚴格的控制，但是如果施工圖紙上沒有對框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點進行詳細設(shè)計，且沒有任何的說明資料，從而造成一些節(jié)點的鋼筋構(gòu)造遠遠不能滿足抗震設(shè)計的要求，導(dǎo)致鋼筋混凝土框梁出現(xiàn)上述各種形式的破壞。因此，必須引起設(shè)計單位、施工單位的高度重視，必須對鋼筋節(jié)點進行詳細的設(shè)計，確保節(jié)點鋼筋設(shè)置的合理性。

2梁柱受力主筋設(shè)計

當框架梁的截面寬度與框架柱的邊長相等或者框架梁的一條邊與框架柱相重合時，框架柱與框架梁的受力主筋的位置將會發(fā)生沖突。因此，在設(shè)計時必須進行仔細的考慮，采取科學(xué)合理的措施，予以處理。

我們在進行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)遵循“強剪弱彎、強柱弱梁”的設(shè)計原則。首先必須要保證框架柱的受力主筋位置，節(jié)點設(shè)計的原則：框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則是“強剪弱彎、強柱弱梁”,因此，首先必須要保證框架柱受力主筋的位置，而對框架梁的受力主筋位置進行適當調(diào)整。

通常，可以通過以下兩種辦法來解決這個問題：一是讓框架梁的受力主筋從框架柱的內(nèi)側(cè)通過。二是可以在框架梁靠近框架柱位置的四角增設(shè)4根鋼筋，不但能解決問題還能保證框架梁的截面尺寸。這兩種方法不但可以很好的解決框架梁受力主筋與框架柱受力主筋位置沖突的問題，又不影響結(jié)構(gòu)受力，還方便施工。

3墻梁節(jié)點鋼筋設(shè)計

在框架－剪力墻結(jié)構(gòu)中,框架梁或者次梁直接擱置在核心筒墻體暗梁或過梁上,當框架梁的截面尺寸與暗梁或者過梁的高度相同時，就會導(dǎo)致框架梁的主筋與核心筒或者暗梁的主筋位置產(chǎn)生沖突。

固定端框架梁支座處上部鋼筋承受拉應(yīng)力，下部鋼筋承受壓應(yīng)力，墻體暗梁或者過梁則受扭。因此應(yīng)該盡量保證暗梁或者框梁箍筋完整。

主要的設(shè)計措施有：①過梁下部設(shè)置兩排主筋，鋼筋總根數(shù)不超過6根，框架梁的下部鋼筋設(shè)置于過梁下部兩排鋼筋之間，并且將框架梁的接頭位置設(shè)置于靠近支座，框架梁下鐵布置在過梁下鐵第一排和第二排鋼筋之間且框架梁鋼筋的接頭位置全部位于支座附近，鋼筋接頭錯開50%。②將框架梁的上部鋼筋直接放置于過梁的上部鋼筋上，但是必須確?？蚣芰褐鹘畹腻^固長度。為了保證過梁及框架梁的保護層厚度，在加工箍筋時應(yīng)該去負誤差，框架梁的箍筋則取正誤差。③將過梁或暗梁截面降低或減小5cm，框架梁上鐵直接錨固在過梁上，保證框架梁及樓板鋼筋的保護層的厚度。

通過以上措施，不但保證了過梁箍筋的完整性，又可以避免兩種主筋相互沖突。通過合理利用規(guī)范允許誤差，避免了核心混凝土墻根部混凝土超高的問題，同時也為精裝修創(chuàng)造了有利條件。

4主梁和次梁節(jié)點

高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，最為重要的節(jié)點之一便是主梁與次梁的節(jié)點，它是整個框架結(jié)構(gòu)中最為關(guān)鍵的受力點，因此主梁與次梁的節(jié)點處鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計就尤為關(guān)鍵。如果該節(jié)點的鋼筋設(shè)計不合理，將會造成次梁的上部鋼筋或者板筋的保護層厚度太小，從而嚴重影響到結(jié)構(gòu)的抗震性。一般情況是將次梁的上部鋼筋放置在主梁的鋼筋上面，板筋位于次梁的主筋之上。

5主梁延伸出的懸挑梁和次梁的關(guān)系

從上述內(nèi)容我們很清楚的知道次梁的上層鋼筋通常是設(shè)置于主梁的鋼筋上面，而由主梁延伸出去的懸挑梁，其上層鋼筋當然也就位于次梁鋼筋的下面，這樣一來就會導(dǎo)致懸挑梁的鋼筋包會層厚度太大，懸挑梁結(jié)構(gòu)表面容易出現(xiàn)裂縫，嚴重影響到懸挑梁的結(jié)構(gòu)受力。若在施工過程中控制不嚴格、施工人員操作不規(guī)范，那么懸挑梁的上層鋼筋保護層厚度將會嚴重超標，保護層厚度越大，懸挑梁結(jié)構(gòu)的有效截面就越小，這對于懸挑梁的結(jié)構(gòu)受力明顯是不利的。因此，懸挑梁上部鋼筋混凝屯保護層的控制尤為關(guān)鍵。

就現(xiàn)在的建筑施工水平及管理水平來講，懸挑梁的上部鋼筋的保護層厚度控制具有一定的難度，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該要考慮到懸挑梁上部鋼筋保護層過大而對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負面影響。另外，在施工過程中也應(yīng)該嚴加控制，盡量將保護層厚度控制在設(shè)計及規(guī)范要求范圍以內(nèi)。

6勁性柱主筋和框架梁主筋的錨固長度的關(guān)系

近年來，我國的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展迅速，也越來越廣泛的應(yīng)用于建筑工程中，尤其是勁性混凝土結(jié)構(gòu)已越來越廣泛的應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中。因此，框架梁的主筋與H型鋼柱的節(jié)點設(shè)計也越來越受到人們的關(guān)注，也是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點，其設(shè)計的合理性也直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的受力性、安全性。

因為施工條件的限制，現(xiàn)場施工中某些部位的鋼筋錨固長度不能滿足施工規(guī)范要求的錨固長度，故必須根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行節(jié)點深化設(shè)計。實例如下：框架梁通過框架端柱，其錨固長度不能滿足規(guī)范要求的最小直錨長度，現(xiàn)場施工必須進行彎錨或采取機械錨固措施，因為該框架柱上層鋼筋的連接點在跨中部位，由于彎錨端鋼筋過長（施工現(xiàn)場外圍擋安全措施距離結(jié)構(gòu)面僅50cm）使該鋼筋的連接現(xiàn)場不能實現(xiàn)。故上層鋼筋不能進行彎錨，否則現(xiàn)場施工很難操作。

一般可以通過以下兩種方法來解決這個問題：一是圖集中明確規(guī)定的焊接同直徑鋼筋的方法；二是在鋼筋端部增設(shè)直螺紋連接套筒，增加鋼筋的握裹能力，通過現(xiàn)場制作試拉鋼筋混凝土試塊，結(jié)果表明端部增設(shè)直螺紋套筒的施工方法滿足施工規(guī)范的要求且施工方便。

7結(jié)束語

隨著現(xiàn)代建筑科學(xué)的不斷發(fā)展，高層超高層建筑物已經(jīng)成為城市建筑的主體，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、勁性混凝土結(jié)構(gòu)等在高層建筑結(jié)構(gòu)中越來越來越廣泛的應(yīng)用，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一個復(fù)雜、繁瑣、長期的過程，其影響因素較多，因此在設(shè)計時必須認真仔細的對每一個細節(jié)進行詳細周全的考慮，將一切不安全因素都予以考慮。因為，任何的遺漏或者錯誤都有可能導(dǎo)致整個設(shè)計的失敗。尤其是對關(guān)鍵節(jié)點的設(shè)計，比如主梁與次梁的節(jié)點、梁柱節(jié)點等。另外在施工過程也應(yīng)該及時的與設(shè)計師進行溝