關(guān)于多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

1、<p>　　關(guān)于多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討</p><p>　　摘要：本文作者根據(jù)規(guī)范條款分析了多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面可能存在或者設(shè)計(jì)人員容易忽略的問題，重點(diǎn)提取了出來，供大家參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：多層框架；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；箍筋；配筋率；探討 </p><p>　　中圖分類號：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號： </p><p>　

2、　隨著廣大人民對建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化，無論是工業(yè)建筑還是民用建筑，在日后設(shè)計(jì)中所遇到的各種難題也是日益增多，而作為一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者需要在遵循各種規(guī)范的前提下更需要大膽靈活的解決一些結(jié)構(gòu)方案上的難點(diǎn)重點(diǎn)并在工作中不斷的總結(jié)和完善。 </p><p>　　1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容易忽視的問題 </p><p>　　1.1 框架節(jié)點(diǎn)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

3、小體積配箍率的要求，絕大部分設(shè)計(jì)人員都能給予足夠的重視，如對于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）6.3.10中規(guī)定的“一、二、三級框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10和0.08，且體積配箍率分別不宜小于0.6％、0.5％和0.4％?！痹O(shè)計(jì)中經(jīng)常被忽視，尤其是柱軸壓比不大時(shí)，常常不滿足要求。這一規(guī)定是保證節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措施，應(yīng)嚴(yán)格遵守。 </p><p>　　1.2 底層框

4、架柱箍筋加密區(qū)范圍應(yīng)滿足要求《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）6.3.9中規(guī)定：“底層柱的下端不小于柱凈高的1/3?！?，此條文在“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明”內(nèi)往往遺漏了，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該在比較讓人忽視的條款上做出突出標(biāo)注或記號，這樣無論是施工人員還是審圖人員都能明確了解自己的設(shè)計(jì)初衷及理由。 </p><p>　　1.3 框架梁的縱向配筋率應(yīng)注意《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011一2010）6.3.3第

5、3條中規(guī)定：“當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時(shí)，表中（表6.3.3）箍筋最小直徑的數(shù)值應(yīng)增大2mm?！痹谀壳霸O(shè)計(jì)中，這一規(guī)定常常被設(shè)計(jì)人員忽視，造成梁端延性不足。 </p><p>　　1.4 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(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）11.6.7第2條及圖11.6.7（b）中規(guī)定：“框架端節(jié)點(diǎn)處，當(dāng)框架梁上都縱筋水平直線段錨固長度不足時(shí)，應(yīng)伸至柱外邊并向下彎折，

6、彎折前的水平投影長度不應(yīng)小于0.4LaE.”當(dāng)框架柱截面尺寸小于400×400mm時(shí)，應(yīng)注意梁上部縱筋直徑的選擇，否則這一項(xiàng)要求不容易得到滿足。 </p><p>　　2 結(jié)構(gòu)的抗震等級 </p><p>　　在工程設(shè)計(jì)中，多數(shù)房屋建筑按照其抗震設(shè)防分類屬于丙類建筑，如民用住宅、辦公樓及一般工業(yè)建筑等等，其抗震等級可根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋的高度按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.1.2

7、確定。而電訊、交通、能源、消防和醫(yī)療等類建筑以及大型體育場館、大型零售商場等公共建筑，首先，應(yīng)當(dāng)根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008）確定其中哪些建筑屬于乙類建筑（可能還有甲類建筑，本文不涉及）。乙、丙類建筑，地震作用均按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計(jì)算。對于乙類建筑，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6～8度時(shí)，抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求。所謂抗震措施，在這里主要體現(xiàn)為按本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度由《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》

8、表6.1.2確定其抗震等級。例如，位于8度地震區(qū)（如烏魯木齊市）的乙類建筑，應(yīng)按9度由《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.1.2確定其抗震等級為一級；當(dāng)8度乙類建筑的高度超過表6.1.2規(guī)定的范圍時(shí)，還應(yīng)經(jīng)專門研究，采取比一級抗震等級更有效的抗震措施（6.1.3第4條）。如作者設(shè)計(jì)中所遇到的烏魯木齊市某大型批發(fā)商場和食品展示廳本屬乙類建筑，但作者在計(jì)算模型時(shí)卻沒有提高一級計(jì)算，使建筑物的抗震能力</p><p>　　3 地

9、震力的振型組合數(shù) </p><p>　　地震力的振型組合數(shù)，對高層建筑，當(dāng)不考扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，至少應(yīng)取3；當(dāng)振型數(shù)多于3時(shí)，宜取3的倍數(shù)，但不應(yīng)多于層數(shù)；當(dāng)房屋層數(shù)≤2時(shí)，振型數(shù)可取層數(shù)。對于不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)，對高層建筑，振型數(shù)應(yīng)取≥9；結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)剛度突變較大，振型數(shù)應(yīng)多取，如結(jié)構(gòu)有轉(zhuǎn)換層、頂部有小塔樓、多塔結(jié)構(gòu)等，振型數(shù)應(yīng)取≥12或更多，但不能多于房屋層數(shù)的3倍；只有當(dāng)定義彈性樓板，且采用

10、總剛分析，必要時(shí)，振型數(shù)才可以取的更多。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》指出，合適的振型個(gè)數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90％所需的振型數(shù)。SATWE等電算程序已有這種功能，可以很方便地輸出這種參與質(zhì)量的比值。有些設(shè)計(jì)人員不大重視電算程序使用手冊的應(yīng)用，選取振型數(shù)時(shí)比較隨意，這是應(yīng)當(dāng)改進(jìn)。此外，由耦聯(lián)計(jì)算的地震剪力通常小于非耦聯(lián)計(jì)算，僅當(dāng)結(jié)構(gòu)存在明顯示扭轉(zhuǎn)時(shí)才采用耦聯(lián)計(jì)算，但在必要時(shí)應(yīng)補(bǔ)充非耦聯(lián)計(jì)算。 </p><p>

11、;　　4 結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù) </p><p>　　框架結(jié)構(gòu)及框架——抗震墻等結(jié)構(gòu)，由于填充墻的存在，使結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度大于計(jì)算剛度，計(jì)算周期大于實(shí)際周期，因此，算出的地震剪力偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全，因而對結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期進(jìn)行折減是必要的，但對框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期不折減或折減系數(shù)取得過大都是不妥當(dāng)?shù)??！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）4.3.17中對“框架結(jié)構(gòu)可取0.6～0.7；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可取0.

12、7～0.8；框架-核心筒結(jié)構(gòu)可取0.8～0.9；剪力墻結(jié)構(gòu)可取0.8～1.0”。 </p><p>　　5 框架梁、柱箍筋間距 </p><p>　　《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.3.3條及6.3.8條對不同抗震等級的框架梁、柱箍筋加密區(qū)的最小箍筋直徑和最大箍筋間距做了明確規(guī)定。根據(jù)這些規(guī)定，工程習(xí)慣上常取梁、柱箍筋加密區(qū)最大間距為100mm，非加密區(qū)箍筋最大間距為200mm。電算程序總信息中

13、通常也內(nèi)定梁、柱箍筋加密區(qū)間距為100mm，并以此為依據(jù)計(jì)算出加密區(qū)箍筋面積，由設(shè)計(jì)人員要據(jù)規(guī)范確定箍筋直徑和肢數(shù)。架梁的跨中部位有次梁或有較大的其他集中荷載作用卻僅配兩肢箍筋時(shí)，多數(shù)情況下，非加密區(qū)箍筋間距采用200mm會使梁的非加密區(qū)配箍不足，因此建議程序內(nèi)定梁箍筋改為取梁的非加密區(qū)間距200mm。這樣，既可保證梁非加密區(qū)的抗剪承載力，又可適當(dāng)增加梁端箍筋加密區(qū)（箍筋間距為100mm）的抗剪能力，梁的強(qiáng)剪性能更能充分體現(xiàn)。當(dāng)框架梁由

14、于種種原因縱向鋼筋超筋時(shí)，梁端適當(dāng)加大抗剪承載力對結(jié)構(gòu)抗震非常有利。這也是為什么當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率大2％時(shí)，規(guī)范規(guī)定梁的箍筋直徑應(yīng)比最小構(gòu)造直徑增大2mm的原因。對于框架柱，當(dāng)框架內(nèi)定柱加密區(qū)箍筋間距為100mm時(shí)，在某些情況下，亦可能因非加密區(qū)箍筋間距采用200mm引起配箍不足。因此，我們也建議程序內(nèi)定柱的箍</p><p><b>　　6 柱部分 </b></p>&

15、lt;p>　　6.1 地上為圓柱時(shí)，地下部分應(yīng)改為方柱，方便施工。圓柱縱筋根數(shù)最少為8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部應(yīng)有一圈半的水平段。方柱箍筋應(yīng)使用井字箍，并按規(guī)范加密。角柱、樓梯間柱應(yīng)增大縱筋并柱高全長加密箍筋。幼兒園不宜用方柱。 </p><p>　　6.2 柱內(nèi)埋管，由于梁的縱筋錨入柱內(nèi)，一般情況下僅在柱的四角才有條件埋設(shè)較粗的管。管截面面積占柱截面4%以下時(shí)，可不必驗(yàn)算。柱內(nèi)不得穿暖氣管。 <

16、/p><p>　　6.3 柱斷面不宜小于400×400，混凝土不宜小于C25，否則梁縱筋錨入柱內(nèi)的水平段不容易滿足0.4La的要求，不滿足時(shí)應(yīng)加橫筋；否則在梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋太密，混凝土澆筑困難。異型柱結(jié)構(gòu)，梁縱筋一排根數(shù)不宜過多，柱端部縱筋不宜過密，否則節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑困難。當(dāng)有部分矩形柱部分異型柱時(shí)，應(yīng)注意異型柱的剛度要和矩形柱相接近，不要相差太大。 </p><p>　　6.4 柱應(yīng)

17、盡量采用高強(qiáng)度混凝土來滿足軸壓比的限制，減小斷面尺寸。 </p><p>　　6.5 盡量避免短柱，短柱箍筋應(yīng)全高加密，短柱縱筋不宜過大。 </p><p>　　6.6 考慮到豎向地震作用，柱子的軸壓比及配筋宜留有余地。 </p><p>　　6.7 獨(dú)立柱上或柱的中部（半層處）有挑梁時(shí)，挑梁長度應(yīng)有限制。 </p><p><b>

18、;　　結(jié)束語 </b></p><p>　　在有限的篇幅內(nèi)只探討了一些作者經(jīng)常犯的錯(cuò)誤或者經(jīng)驗(yàn)，僅供各位同仁參考，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這個(gè)行業(yè)待得越久就越明白自身責(zé)任的重大，作為一名結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該明白走在這條道路上就應(yīng)該不停學(xué)習(xí)吸收，努力提高自身專業(yè)素質(zhì)，才能設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、實(shí)用又安全的建筑。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p>