多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個問題

多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個問題鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是當(dāng)今建筑普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式，具有諸多優(yōu)點。多層框架結(jié)構(gòu)的平面布置形式主要有橫向框架承重方案、縱向框架承重方案、縱橫向框架混合承重方案。文章介紹了多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中雙向板的截面設(shè)計構(gòu)造及配筋、框架梁和柱的電算結(jié)果的人工調(diào)整、周期折減系數(shù)的取用等問題。

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是當(dāng)今建筑普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)相比較，具有承載力大、結(jié)構(gòu)自重輕、抗震性能好、建造的工業(yè)化程度高等優(yōu)點。與鋼結(jié)構(gòu)相比，具有造價低、材料來源廣泛、耐火性好、結(jié)構(gòu)剛度大、使用維修費用低等優(yōu)點。

一般框架結(jié)構(gòu)是由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)4種承重構(gòu)件組成的，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，其平面布置比較的靈活，可適合多種工藝與使用功能的要求。

多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計可以分為四個階段：一是方案設(shè)計，二是結(jié)構(gòu)分析，三是構(gòu)件設(shè)計，四是繪施工圖。結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的計算階段，在現(xiàn)代，已由電子計算機承擔(dān)這一工作，常采用PKPM建模計算。但是，結(jié)構(gòu)的計算并不能代替結(jié)構(gòu)的設(shè)計。良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要前提，應(yīng)該是合理組織與綜合解決結(jié)構(gòu)的傳力系統(tǒng)、傳力方式，良好的結(jié)構(gòu)方案是良好結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要前提。

1框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點

框架結(jié)構(gòu)體系是由橫梁與柱子連接而成.梁柱連接處（稱為節(jié)點）一般為剛性連接，有時為便于施工和其他構(gòu)造要求，也可以將部分節(jié)點做成鉸接或者半鉸接.柱支座一般為固定支座，必要時也可以設(shè)計成鉸支座.框架結(jié)構(gòu)可以分為現(xiàn)澆整體式，裝配式，現(xiàn)澆裝配式.

框架結(jié)構(gòu)的布置靈活，容易滿足建筑功能和生工藝的多種要求。同時，經(jīng)過合理設(shè)計，框架結(jié)構(gòu)可以具有較好的延性和抗震性能。但是，框架結(jié)構(gòu)承受水平力（如風(fēng)荷載和水平地震作用）的能力較小。當(dāng)層數(shù)較多或水平力較大時，水平位移較大，在強烈地震作用下往往由于變形過大而引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如填充墻）的破壞。因此，為了滿足承載力和側(cè)向剛度的要求，柱子的截面往往較大，既耗費建筑材料，又減少使用面積。這就使框架結(jié)構(gòu)的建筑高度受到一定的限制。目前，框架結(jié)構(gòu)一般用于多層建筑和不考慮抗震設(shè)防，層數(shù)較少的的高層建筑（比如，層數(shù)為10層或高度為30米以下）。

2多層框架結(jié)構(gòu)的布置

多層框架結(jié)構(gòu)的平面布置形式非常的靈活，框架結(jié)構(gòu)按照承重方式的不同分為以下三類。

2.1橫向框架承重方案

以框架橫梁作為樓蓋的主梁，樓面荷載主要由橫向框架承擔(dān).由于橫向框架數(shù)往往較少，主梁沿橫向布置有利于增強房屋的橫向剛度。同時，主梁沿橫向布置還有利于建筑物的通風(fēng)和采光。但由于主梁截面尺寸較大，當(dāng)房屋需要大空間時，凈空較小，且不利于布置縱向管道。

2.2縱向框架承重方案

以框架縱梁作為樓蓋的主梁，樓面荷載由框架縱梁承擔(dān)。由于橫梁截面尺寸較小，有利于設(shè)備管線的穿行，可獲得較高的室內(nèi)凈空。但房屋橫向剛度較差，同時進深尺度受到預(yù)制板長度的限制。

2.3縱橫向框架混合承重方案

縱橫向框架混合承重方案是沿縱橫兩個方向上均布置有框架梁作為樓蓋的主梁，樓面荷載由縱，橫向框架梁共同承擔(dān)。它具有較好的整體工作性能。

3雙向板的截面設(shè)計構(gòu)造及配筋

對于周邊與梁整澆的雙向板，由于在兩個方向受到支撐構(gòu)件的變形約束，整塊板內(nèi)存在穹頂作用，使板內(nèi)的彎矩大大減小。為了利用這一有利的因素，規(guī)范允許對四邊與梁整結(jié)板，起彎矩的設(shè)計值根據(jù)一定的條件進行折減。雙向板的厚度不宜小于80mm。雙向板按照彈性理論方法設(shè)計時，所求得的跨中正彎矩鋼筋數(shù)量是指板的中央處的數(shù)量，靠近板的兩邊，其數(shù)量可以逐漸減小。考慮到施工方面，將板的兩個邊方向上各分為3個板帶。兩個方向的邊緣板帶寬度軍為均為短邊長度的1/4，其余則為中間板帶。在中間板帶上，按跨中最大正彎矩求得的單位板寬內(nèi)的鋼筋數(shù)量均勻布置；而在邊緣板帶上，按中間板帶單位板寬內(nèi)的鋼筋數(shù)量一半均勻布置。

4框架梁和柱的電算結(jié)果的人工調(diào)整

框架梁配筋的人工調(diào)整，其目的是解決梁的裂縫寬度超限和“強剪弱彎”問題。當(dāng)裂縫寬度超限時，首先應(yīng)考慮將大直徑的鋼筋改用小直徑的鋼筋驗算，如裂縫寬度仍然超限，就應(yīng)增大梁的配筋和混凝土的強度等級，或加大梁的截面尺寸，調(diào)整至滿足規(guī)范的要求。為了保證“強剪弱彎”，可進行以下幾項調(diào)整：一是適當(dāng)增大梁端截面；二是適當(dāng)增大梁端箍筋直徑，加密箍筋間距；三是梁端負(fù)彎矩鋼筋不放大，梁跨中受拉鋼筋適當(dāng)放大1.1～1.2倍；四是按構(gòu)造要求對跨度>7m的框架梁增加彎起鋼筋。

在地震力作用下，框架柱尤其是角柱和大開間、大進深的邊柱，一般均處于雙向偏心受壓狀態(tài)，而電算程序是按兩個方向分別為單向偏心受壓的平面框架計算配筋。因此，框架柱配筋應(yīng)進行如下調(diào)整：一是選擇最不利的方向進行框架計算，也可對兩個方向均進行計算后取較大值方向的配筋，并采用對稱配筋；二是控制柱單邊方向鋼筋的最少根數(shù)。四是選擇井字形或菱形的框架柱箍筋形式，以增強箍筋對混凝土的約束；五是由于多層框架電算一般不考慮溫度應(yīng)力和基礎(chǔ)不均勻沉降問題，當(dāng)多層框架水平尺寸較大以及地基為軟弱土層或地基土層不均勻時，可適當(dāng)再稍放大框架柱的配筋。

5周期折減系數(shù)的取用

進行框架結(jié)構(gòu)的周期和剛度計算時，往往忽略框架填充墻的影響。但實際情況中填充墻（磚砌體）在早期彈性工作階段參與工作的能力是較大的。使結(jié)構(gòu)實際的剛度大于計算剛度，實際的周期小于計算周期，地震作用計算偏小，結(jié)構(gòu)設(shè)計偏于不安全。為了避免較大誤差，在設(shè)計過程中應(yīng)該對計算周期應(yīng)該進行折減。一般情況周期折減系數(shù)的取值為：當(dāng)填充墻為砌體時，取0.6～0.7；為輕質(zhì)砌塊或砌體填充墻較少時，取0.7～0.8；當(dāng)填充墻為輕質(zhì)墻體板材時，取0.9；無填充墻的純框架取1.0?？梢钥闯?，填充墻的剛度越小對框架的周期影響越小，吸收地震作用的能力也越弱。

由于框架結(jié)構(gòu)具有空間大、平面布局靈活多樣的特點，滿足了人們不斷追求使用個性化的要求。隨著社會的不斷發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的提高，框架結(jié)構(gòu)（住宅、公共建筑）將會得到較大發(fā)展。設(shè)計多層框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計人應(yīng)首先判斷結(jié)構(gòu)方案的可行性，對可能碰到的問題，提前采取措施予以解決，并對所有計算結(jié)果認(rèn)真分析、判斷，準(zhǔn)確無誤后方可應(yīng)用于實際工程。

[1]藍宗建，朱萬福.混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].東南大學(xué)出版社