框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意的問題

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　鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)由梁和柱所組成，是一種抗震、抗風(fēng)較好的結(jié)構(gòu)體系，這種體系的側(cè)向剛度小，平面布置靈活，易于滿足建筑物設(shè)置大房間的要求，在工業(yè)與民用建筑中被廣泛應(yīng)用。但常因設(shè)計不當(dāng)而造成施工環(huán)節(jié)質(zhì)量難以保證，給工程安全留下隱患，現(xiàn)從以下幾個方面闡述框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意的問題。

　　1、框架計算簡圖的確定

　　1.1無地下室的多層框架房屋

　　1）基礎(chǔ)埋深較淺時現(xiàn)澆的框架結(jié)構(gòu)梁柱剛接，計算簡圖的確定主要是確定底層柱的計算長度。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002（以下簡稱《結(jié)構(gòu)規(guī)范》）規(guī)定：一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)，底層柱的計算長度取基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度H，裝配式框架取1.25H。

　　2）基礎(chǔ)埋深較大時為了增加房屋底部的整體性，減小位移有時在附近設(shè)置基礎(chǔ)連系梁。將基礎(chǔ)連系梁以下的部分看作底層，往的H值取基礎(chǔ)頂面至連系梁頂面的高度，而把實際建筑的底層作為第二層考慮，層高H取連系梁頂層至一層樓面高度。

　　1.2 帶地下室的多層框架房屋

　　對于帶地下室的多層框架結(jié)構(gòu)，合理確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置是一個關(guān)鍵問題?！督Y(jié)構(gòu)規(guī)范》和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001（以下簡稱《抗震規(guī)范》），都沒有明確地提出具體位置，需要具體問題具體分析。對于能夠滿足《抗震規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定的地下室結(jié)構(gòu)或采用箱型基礎(chǔ)時，可將地下室頂作為框架上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置，在利用PKPM軟件進行設(shè)計時，樓層總數(shù)僅輸入地下室以上的實際層數(shù)，底層的層高H取實際層高。這樣計算出的地震作用與實際情況較為接近。對于不能滿足《抗震規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定的地下室結(jié)構(gòu)或者采用筏板式基礎(chǔ)時，嵌固位置最好取在基礎(chǔ)頂面。此時，利用電算進行樓層組合時，總層數(shù)應(yīng)為實際的樓層數(shù)加上地下室的層數(shù)。

　　2、基礎(chǔ)寬度和面積的計算

　　在計算基礎(chǔ)寬度或面積時，往往由于力學(xué)模型不明確或考慮問題不周詳，導(dǎo)致基礎(chǔ)寬度或面積不足。如墻體上作用有較大集中力的情況，當(dāng)墻體上有較大的集中力作用時，通過墻體和基礎(chǔ)可將集中力向地基擴散，但這種擴散是有一定范圍的，且基底土反力并不均勻分布。若設(shè)計時用該集中力除以墻段長度得到的平均線荷來確定基礎(chǔ)寬度，則導(dǎo)致局部基礎(chǔ)寬度不足。因此，必須加大基礎(chǔ)寬度以滿足地基承載力的要求。通常采用局部調(diào)整系數(shù)調(diào)整基礎(chǔ)寬度的方法解決此類問題。

　　目前常用的框架結(jié)構(gòu)空間分析計算軟件都是以整幢樓的梁、柱整體參加工作進行計算分析的，對部分梁而言，盡管相交梁截面尺寸不同，相互之間卻不存在主、次梁關(guān)系，設(shè)計人員在繪制施工圖時，應(yīng)注意配筋形式與受力分析相匹配?？蚣芙Y(jié)構(gòu)經(jīng)空間分析程序電算，所有按主梁輸人模型的梁是整體工作的，部分梁將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)問題。一些三維空間分析軟件，雖已調(diào)整梁的抗扭剛度，但計算出來框架邊梁扭矩筋仍很大，因程序不計樓板對梁的約束作用（即實際扭矩設(shè)計算值那么大），實際受力與計算模型不符?？砂汛瘟褐ё臑殂q支座，并配以構(gòu)造處理。

　　框架梁的抗剪配筋施工圖繪制時，往往為省事，而不查閱構(gòu)件配筋打印資料，僅以配筋簡圖進行設(shè)計，并通常對簡圖上梁端加密區(qū)箍筋放大一倍間距置于跨中，此法如遇該梁上次梁集中力較大，剪力包絡(luò)圖趨于平緩，就會產(chǎn)生加密區(qū)外箍筋抗剪不足，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全。

　　3、鋼筋混凝土保護層厚度的取值

　　混凝土保護層的作用是保護鋼筋不發(fā)生銹蝕，并保證鋼筋的粘結(jié)錨固性能，直接影響構(gòu)件的耐久性和鋼筋的受力性能，但由于設(shè)計人員的不重視，常會出現(xiàn)以下問題：1）梁或柱中，只注意到主筋的保護層厚度，而忽略了箍筋的保護層厚度，造成箍筋外露或保護層厚度不足；2）主梁與次梁交叉處、主梁、次梁和板的鋼筋關(guān)系處理不明確，造成板負筋保護層厚度不足或構(gòu)件有效截面高度損失，直接影響到構(gòu)件的安全性；3）地上部分與地下部分的柱子因所處的環(huán)境條件不同，根據(jù)規(guī)范要求，應(yīng)采取不同的保護層厚度。

　設(shè)計時應(yīng)注意：

　　1）正確處理構(gòu)件內(nèi)各類鋼筋的相互關(guān)系，按鋼筋的正確位置確定構(gòu)件內(nèi)鋼筋的保護層厚度及構(gòu)件有效截面高度，并進行構(gòu)件的截面設(shè)計。首先根據(jù)規(guī)范要求確定梁柱內(nèi)箍筋的保護層厚度，即確定箍筋的正確位置；根據(jù)各種鋼筋的正確位置，確定相關(guān)構(gòu)件的有效截面高度并進行配筋計算，在施工圖中標出相關(guān)構(gòu)件中鋼筋的位置。

　　2）正確區(qū)分同一構(gòu)件所處的環(huán)境條件，區(qū)別對待不同環(huán)境下的混凝土保護層厚度。地下部分的柱子可將其斷面加大，滿足其保護層厚度的要求，同時保證柱子鋼筋上下位置的一致性，滿足鋼筋受力要求。

　　4、框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施

　　4.1 梁的抗震構(gòu)造

　　1）梁截面尺寸

　　2）梁的配筋率

　　3）梁的箍筋

　　4）梁內(nèi)縱筋錨固

　　4.2 柱的抗震構(gòu)造措施

　　1）柱截面尺寸：柱的平均剪應(yīng)力太大，會使柱產(chǎn)生脆性的剪切破壞。平均壓應(yīng)力或軸壓比太大會使柱產(chǎn)生混凝土壓碎破壞，為了使柱有足夠的延性，柱截面尺寸應(yīng)符合以下要求：柱截面的長邊應(yīng)小于柱凈高的1/4，且柱截面的寬度不宜小于300mm；當(dāng)剪壓比保持較低時，可獲得較好的延性，為此柱端截面的平均剪應(yīng)力一般宜小于3N/mm。

　　2）柱縱向鋼筋的配置：柱中縱向鋼筋宜對稱配筋：為了保證柱有足夠的延性，柱的最小配筋率必須滿足《抗震規(guī)范》要求；縱向鋼筋的接頭，一級框架應(yīng)采用焊接接頭；二級宜采用焊接接頭，而底層柱根應(yīng)焊接；三級可采用搭接，而底層柱根宜焊接；直徑大于32mm的鋼筋必須采用焊接。在縱向鋼筋連接區(qū)段內(nèi)宜加密箍筋，防止縱向鋼筋的壓曲，增加粘結(jié)度。

　　3）柱的箍筋：在地震力的反復(fù)作用下，柱端鋼筋保護層往往首先碎落，這時，如無足夠的箍筋約束，縱筋就會向外膨曲，柱端破壞。箍筋對柱的核心混凝土起著有效的約束作用，提高配箍率可以顯著提高受壓混凝土的極限壓應(yīng)變，從而有效增加柱的延性。因此設(shè)計人員應(yīng)遵照《抗震規(guī)范》對框架柱的箍筋構(gòu)造要求。
　　
　　總之，以上提出的都是些框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的易疏忽的問題。一旦處理不好或計算過程中未加考慮便會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不合理，甚至結(jié)構(gòu)不安全。設(shè)計人員在精于結(jié)構(gòu)電算分析的同時，更應(yīng)注意到以上所提到的在設(shè)計過程中碰到的類似問題，使施工圖的設(shè)計更完善，保證結(jié)構(gòu)的安全。