多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設計探討

1、<p>　　多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設計探討</p><p>　　摘要:隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展,鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)在建筑工程建設中已經(jīng)被廣泛應用。文章將多層框架房屋結(jié)構(gòu)設計中需要注意的幾個問題予以分析總結(jié),以期為相關(guān)人員提供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 多層框架房屋 結(jié)構(gòu)設計鋼筋混凝土荷載計算 </p><p><b>　　前言 &l

2、t;/b></p><p>　　鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)由于具有結(jié)構(gòu)傳力明確、結(jié)構(gòu)靈活、整體性強、抗震能力強等諸多優(yōu)點,因此被廣泛應用于現(xiàn)代建筑中。雖然該種結(jié)構(gòu)形式看上去比較簡單,但是在設計時,若把握不好,將會出現(xiàn)很多問題,以下是本人根據(jù)多年的設計經(jīng)驗總結(jié)出來的幾個多層框架結(jié)構(gòu)設計中值得我們思考的問題,以供大家參考。 </p><p>　　1獨立基礎(chǔ)設計荷載取值 </p>

3、<p>　　通常情況下,多層框架房屋采用的是柱下獨立基礎(chǔ)的形式,而《抗震規(guī)范》中明確指出,在地基的主要持力層沒有軟弱粘性土層的情況下,當建筑高度在25米以內(nèi)且層數(shù)在8層以內(nèi)的一般民用建筑,可以不對地基和基礎(chǔ)的抗震承載力進行驗算。但是在進行基礎(chǔ)設計時應該要將風荷載考慮進去。所以,不能因為一般建筑在地震區(qū)風荷載不是控制荷載而忽略了。還有些設計師在進行獨立基礎(chǔ)設計時,柱腳內(nèi)力設計值取值不合理,只對軸力與彎矩采取了設計值,而未考慮剪

4、力,還有些甚至只取了軸力設計值。若獨立基礎(chǔ)的設計荷載取值不合理,將會導致建筑結(jié)構(gòu)的不安全或者材料浪費。 </p><p>　　2基礎(chǔ)拉梁層的計算模型問題 </p><p>　　基礎(chǔ)拉梁層進行框架整體計算一般都是采用TAT或者SATWE等程序,由于基礎(chǔ)拉梁層無樓板,因此計算時樓板厚度應取零,并且定義彈性節(jié)點,分析計算式應該采用總剛分析方法。另外尤其是要注意房屋平面不規(guī)則這一點。 </p

5、><p>　　3基礎(chǔ)拉梁設計問題 </p><p>　　當多層框架房屋基礎(chǔ)埋深較大時,可以在±0.000以下的合適的位置設置基礎(chǔ)拉梁,以減小底層柱的計算長度以及底層位移。設計時可按照框架梁的要求,按照規(guī)范要求設置箍筋加密區(qū)。以抗震的角度來考慮,應該采用短柱基礎(chǔ)方案。通常情況,若獨立基礎(chǔ)埋置深度較小,或者以前埋置較深且已經(jīng)采用了短柱基礎(chǔ),但是當?shù)鼗涣蓟蛘咧雍奢d差異較大時,可設置構(gòu)造

6、基礎(chǔ)拉梁,其方位為沿著兩主軸方向?；A(chǔ)拉梁的截面尺寸為:寬、高分別為1/20～1/30,1/12～1/18倍柱中心距。而構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁的截面的寬、高則可以取其下限值,也就是1/30與1/18柱中心距離,縱向受力鋼筋計算時則可以取其連接的柱子最大軸力設計值的十分之一,構(gòu)造配筋的配筋率必須滿足規(guī)范要求,同時,還要保證不得小于上下各2φ14,箍筋直徑不得小于φ8mm,間距為200mm。當填充墻或者樓梯柱直接支撐于拉梁上時,則應該將拉梁的界面適當

7、的增大,其配筋也應該適當?shù)脑黾?。若框架底層高度不高或者基礎(chǔ)過去埋深不大時,可以利用拉梁平衡柱底彎矩,這時應該將基礎(chǔ)拉梁的結(jié)構(gòu)尺寸設計大點。此時,應正彎矩鋼筋全跨拉通,而負彎矩鋼筋至少應在半跨拉通。其余要求均與上部框架梁完全相同。 </p><p>　　4框架結(jié)構(gòu)帶樓電梯小井筒 </p><p>　　井筒將會吸收地震剪力,以至于框架結(jié)構(gòu)承受的地震剪力減小。因此框架結(jié)構(gòu)應該盡可能的不要設置鋼筋

8、砼樓電梯小井筒。若實在不可避免時,應該適當?shù)臏p薄井筒的壁厚,并且可以通過豎縫,結(jié)構(gòu)洞等方法將其剛度減弱。計算時,除按框架計算外,還應該按照帶井筒的框架進行復核,并且將與井墻連接的柱子的配筋進行加強。另外,尤其要注意,出屋頂?shù)臉请娞蓍g與水箱間等結(jié)構(gòu)物的承重結(jié)構(gòu)必須采用框架梁結(jié)構(gòu),而不能采用砌體墻;雨篷等構(gòu)件不能夠從承重墻挑出,而是應該從承重梁上挑出;樓梯梁與夾層梁等不可以支承于填充墻上,而應該由承重柱來支承。 </p>&l

9、t;p>　　5結(jié)構(gòu)計算中幾個重要參數(shù)選取問題 </p><p>　　《抗震規(guī)范》中明確指出,采用計算機計算出來的所有結(jié)果,都必須在經(jīng)過對其合理性、有效性認真分析判斷后才能適用于工程設計。一般,電算的結(jié)果主要包括結(jié)構(gòu)的自振周期,樓層彈性層間位移、樓層地震剪力系數(shù)、樓層的彈塑性層間位移。樓層的側(cè)向剛度比,振型參與質(zhì)量系數(shù),墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋,底層墻和柱底部截面的內(nèi)力設計值?？蚣塄D抗震墻結(jié)構(gòu)中抗

10、震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。要想對電算結(jié)果的合理性有一個正確的判斷,這就要求計算時必須選用正確的計算簡圖與合理的結(jié)構(gòu)方案,還得分別將抗震設防烈度以及場地類別正確的輸入,除此之外,還必須將電算程序中的其他參數(shù)準確合理的輸入。 </p><p>　　5.1結(jié)構(gòu)的抗震等級的確定 </p><p>　　在建筑工程設計中,按照抗震設防來分類,一般的民用住宅建筑、公寓、辦公樓等,很多

11、房屋建筑是屬于丙類建筑。當我確定這些建筑的抗震等級時,通常是根據(jù)本地區(qū)的抗震設防烈度、結(jié)構(gòu)類型以及建筑高度,來查《抗震規(guī)范》中的6.1.2表來確的。但是對于交通、電訊、消防、能源以及醫(yī)療類建筑,大型商場與體育場館等公共建筑,首先,就應該確定其中哪些建筑物是乙類建筑。我們通常按照抗震設防烈度來計算乙、丙類建筑的地震作用。通常情況,乙類建筑,當抗震設防烈度在6～8度時,應該采取抗震措施。一般是在本地區(qū)的抗震設防烈度的基礎(chǔ)上再增加一度,再查表

12、來確定其抗震等級。若該乙類建筑處于9度地區(qū) ,此時,就應該采按比9度更高的要求采取抗震措施。 </p><p>　　5.2地震力的振型組合數(shù) </p><p>　　多層建筑結(jié)構(gòu),若不需要進行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算,其地震力的振型組合數(shù)不應小于3;若振型組合數(shù)大于3,則應該取3的倍數(shù)；但與小于建筑物的層數(shù)，若房屋層數(shù)少于3層,振型組合數(shù)就取層數(shù)。不規(guī)則的高層建筑,當需要考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時,其振型數(shù)不應小于

13、9。建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)比較多或者其剛度變化較大時,其振型組合數(shù)應越大,比如有轉(zhuǎn)換、小塔樓等建筑,其振型組合數(shù)不應小于12,但是也不得多于3倍層數(shù)。我們一般可以采取振型參與質(zhì)量為總質(zhì)量的90%時所需要的振型數(shù)作為合適的振型數(shù)。在應用SATWE 等程序進行電算時,便可以將這種參與質(zhì)量的比值輸入進去。但是,有些設計人員重視程度不夠,往往比較隨意的選取振型數(shù),這是不行的。另外,只有在建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)比較明顯時,才采用耦聯(lián)計算,若必要時還是需要補充非耦聯(lián)

14、計算。 </p><p>　　5.3結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)的確定 </p><p>　　框架結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)中,因為存在填充墻,其實際剛度往往比計算剛度大。計算周期比實際周期大,因而,計算出來的地震剪力偏小,顯得結(jié)構(gòu)的安全性較差,所以應該對結(jié)構(gòu)的計算周期進行適當?shù)恼蹨p,但是折減系數(shù)不得過大。若框架結(jié)構(gòu)采用砌體填充墻,則其計算周期折減系數(shù)為0.6～0.7;若采用輕質(zhì)砌體或者砌體填充墻較少則可取0.7～

15、0.8;當全部用輕質(zhì)墻體板材時,折減系數(shù)為0.9。而只有無填充墻的純框架,才可以不進行計算周期折減。 </p><p>　　6框架結(jié)構(gòu)設計中應注意的一些問題 </p><p>　　在框架結(jié)構(gòu)中不允許采用兩種不同的結(jié)構(gòu)型式,樓、電梯間、局部突出屋頂?shù)姆块g,均不得采用磚墻承重,因為框架結(jié)構(gòu)是一種柔性結(jié)構(gòu)體系,而磚混結(jié)構(gòu)是一種剛性結(jié)構(gòu)。為了使結(jié)構(gòu)的變形相互協(xié)調(diào),不應采用不同結(jié)構(gòu)混合受力。 <

16、;/p><p>　　加強短柱的構(gòu)造措施:在工程施工過程中頂棚可能要吊頂或其它裝修,甲方為了節(jié)約開支。往往要求柱間填充墻不到頂或者是在墻上任意開門窗洞,這樣往往會造成短柱,由于短柱剛度大,吸收地震作用使其受剪,當混凝土抗剪強度不足時,則產(chǎn)生交叉裂縫及脆性錯斷,從而引起建筑物或構(gòu)筑物的破壞甚至倒塌,所以在設計中應采取如下措施:1)盡量減弱短柱的樓層約束,如降低相連梁的高度、梁與柱采用鉸接等;2)增加箍筋的配置,在短柱范圍

17、內(nèi)箍筋的間距不應大于l00mm,柱的縱向鋼筋間距≤150mm;3)采用良好的箍筋類型,如螺旋箍筋、復合螺旋箍筋、雙螺旋箍筋等。 </p><p>　　由于建筑的需要,有時需要框架梁外挑,且梁下設置鋼筋混凝土柱。在柱的內(nèi)力和配筋計算中,有些設計人員對其受力概念不清,誤認為此柱為構(gòu)造柱,并且其配筋為構(gòu)造配筋,懸臂梁也未按計算配筋,這樣有可能導致水平荷載作用下承載力不足,為事故的發(fā)生埋下隱患。實際上,在結(jié)構(gòu)的整體計算中

18、,此柱為偏心受壓構(gòu)件,柱與梁端交接處類似于框架梁、柱節(jié)點,應考慮懸臂梁梁端的協(xié)調(diào)變形。所以對于此柱應作為豎向構(gòu)件參與結(jié)構(gòu)的整體分析,并且柱與梁端交接處應按框架梁、柱的節(jié)點處理。 </p><p><b>　　7結(jié)語 </b></p><p>　　隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展,鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)由于具有結(jié)構(gòu)傳力明確、結(jié)構(gòu)靈活、整體性強、抗震能力強等諸多優(yōu)點,因此被廣泛的應

19、用于現(xiàn)代建筑中。雖然,其結(jié)構(gòu)形式看上去比較簡單,但是設計時若考慮不周全、不仔細就會出現(xiàn)這樣或者那樣的錯誤,給建筑工程的建設造成不良的影響,有些錯誤甚至會給建筑結(jié)構(gòu)的安全造成影響,因此我們在進行設計時,必須針對以上問題逐一進行落實,確保建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 彭治.框架結(jié)構(gòu)設計應注意的幾個問題[J

20、].科技創(chuàng)新導報,2009,(6). </p><p>　　[2] 程偉權(quán),張文光.淺析建筑全框架結(jié)構(gòu)及框剪結(jié)構(gòu)設計布置[J].今日科苑,2009,(2). </p><p>　　[3] 曹長龍.多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設計探討[J].河南建材,2008,(6). </p><p>　　[4] 范俊梅.鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)設計問題分析[J].科技資訊,2008,(3