淺談鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5000字

1、淺談鋼筋混凝土多層框架構(gòu)造設(shè)計(jì)5000字 摘要：在工業(yè)與民用建筑鋼筋混凝土框架構(gòu)造設(shè)計(jì)過程中，時(shí)常會(huì)產(chǎn)生構(gòu)造方案設(shè)計(jì)的優(yōu)化及構(gòu)造設(shè)計(jì)荷載取值的合理性、框架計(jì)算簡圖合理性及構(gòu)造計(jì)算中幾個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)的選取的合理性等問題，本文主要結(jié)合筆者多年來的工程設(shè)計(jì)理論經(jīng)歷，并針對性地提出實(shí)在有效的經(jīng)歷方法，供同仁參考。 關(guān)鍵詞：構(gòu)造設(shè)計(jì)：計(jì)算形式；參數(shù)選取中圖分類號(hào)：TU375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：Abstract: In the industrial and civil building reinforced concrete frame structure design process, it of

2、ten will produce the structure design of the optimization of the structure and design load determination rationality, frame diagram rationality and calculation structure calculation of several important the rationality of the selection of design parameters and so on, this paper mainly based on the a

3、uthors engineering design for years practical experience, and pointed proposed practical and effective method of experience for reference to colleagues.Key Words: structure design: calculation mode; parameter selection一、構(gòu)造計(jì)算形式中幾個(gè)問題1.框架底層層高及計(jì)算簡圖確實(shí)定對于無地下室的鋼筋混凝土多層框架構(gòu)造設(shè)計(jì)，合理地采用構(gòu)造設(shè)計(jì)方案，可以有效地控制構(gòu)造的最大層間位移角。對于

4、多層框架底層層高確實(shí)定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB50010-2022?混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?第6.2.20條的規(guī)定，即“框架構(gòu)造底層柱的高度應(yīng)取根底頂面至首層樓蓋頂面的高度。因此，在用PKPM軟件計(jì)算時(shí)，對于一層構(gòu)造層高設(shè)計(jì)人員往往取值為建筑設(shè)計(jì)的首層層高加上1.01.5米(根底頂面至室內(nèi)地坪的高度)。這樣對于多層框架特別是二四層的框架構(gòu)造，往往是在框架柱的軸壓比滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，首層構(gòu)造的最大位移角不可以滿足標(biāo)準(zhǔn)的最小要求。這時(shí)構(gòu)造設(shè)計(jì)人員須增加框架柱截面的幾何尺寸方能使首層的層間位移角小于1/550，即滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。這樣從經(jīng)濟(jì)的角度和建筑物的使用角度上來看，都不夠合理。如采用另一種構(gòu)造設(shè)計(jì)方案，即在-0.

5、05米標(biāo)高處縱橫方向合理地設(shè)置根底拉梁，這樣就可減小自然層一層的計(jì)算層高，從而可在不增大框架柱截面的幾何尺寸的同時(shí)，滿足標(biāo)準(zhǔn)的層間位移角的要求。但是，在-0.050標(biāo)高設(shè)置根底拉梁時(shí)，是否應(yīng)將根底拉梁計(jì)入一個(gè)構(gòu)造層在框架計(jì)算簡圖中，這是一個(gè)值得關(guān)注的問題。以2022年筆者設(shè)計(jì)的江蘇天泉湖實(shí)業(yè)盱眙金陵商務(wù)區(qū)商業(yè)街的歌城舞廳工程為例，該建筑物為二層的鋼筋混凝土框架構(gòu)造，建筑場地為II類，地震烈度為7度，建筑層高為4.2米，采用根底形式為獨(dú)立柱基，根底埋置深度為2.0米，根底高度為0.6米，室內(nèi)外高差為0.45米。根據(jù)GB50011-2022?建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?第6.1-2條規(guī)定，框架抗震等級(jí)為三級(jí)

6、。假如按2層框架房屋計(jì)算：“首層層高取4.25m，即假定框架房屋嵌固在-0.05米處的根底拉梁頂面；根底拉梁的斷面和配筋按構(gòu)造設(shè)計(jì)；根底按中心受壓計(jì)算。照此計(jì)算簡圖運(yùn)算，就會(huì)出現(xiàn)2個(gè)問題：第1是按構(gòu)造設(shè)計(jì)的拉梁無法平衡柱腳彎矩；第2是不符合GB500lO一2022?混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?第6.2.20條的規(guī)定，即“框架構(gòu)造底層柱的高度應(yīng)取根底頂面至首層樓蓋項(xiàng)面的高度。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了可以到達(dá)設(shè)計(jì)與理論的高度吻合，這時(shí)可以將根底拉梁層按一層記取輸入。因此，上述框架構(gòu)造按3層進(jìn)展整體分析計(jì)算，拉梁上荷載作用在拉梁層一并輸入，框架計(jì)算簡圖的首層層高為H1=2.00.60.05=1.35m，第2層

7、層高為4.25m，第3層層高為4.2m?？紤]到地基土的約束作用，對這樣的計(jì)算簡圖，在電算程序總信息輸入中，可填寫地下室層數(shù)為l，并復(fù)算1次，同時(shí)，根據(jù)GB50011-2022?建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?第6.2.3條規(guī)定，可以將框架柱底層柱腳彎矩設(shè)計(jì)值乘以增大系數(shù)1.3，框架柱剪力相應(yīng)調(diào)整。按兩計(jì)算結(jié)果的包絡(luò)圖進(jìn)展框架構(gòu)造底層柱的配筋。根據(jù)比對，該工程采用了設(shè)置根底拉梁并將其按一個(gè)構(gòu)造層計(jì)算，減小了柱截面的幾何尺寸，在滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，又滿足了建筑使用及立面造型的要求。2. 根底拉梁設(shè)計(jì)方案確實(shí)定多層框架房屋根底拉梁的設(shè)計(jì)方案應(yīng)視詳細(xì)情況而定。一般來說，當(dāng)根底埋置深度較大時(shí)，為了減小底層柱的計(jì)算長

8、度和底層的位移，可在0.000以下適當(dāng)位置設(shè)置根底拉梁，但不宜按構(gòu)造要求設(shè)置，宜按框架梁進(jìn)展設(shè)計(jì)，并按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)置箍筋加密區(qū)。當(dāng)獨(dú)立根底埋置不深或者埋置雖深但采用了短柱根底時(shí)，由于地基不良或柱子荷載差異較大，或根據(jù)抗震要求，可沿2個(gè)主軸方向設(shè)置構(gòu)造根底拉梁；根底拉梁截面寬度可取柱中心距的120130，高度可取柱中心距的112118；構(gòu)造根底拉粱的截面可取上述限值范圍的下限，縱向受力鋼筋可取所連接柱子的最大軸力設(shè)計(jì)值的10作為拉力或壓力來計(jì)算。假設(shè)為構(gòu)造配筋，除滿足最小配筋率外，也不得小于上下各214，配筋不得小于8200；假設(shè)拉梁上作用有填充墻或樓梯柱等傳來的荷載時(shí)，拉梁截面應(yīng)適當(dāng)加大，算出的

9、配筋應(yīng)和上述構(gòu)造配筋疊加。當(dāng)框架底層層高不大或者根底埋置不深時(shí)，有時(shí)要加大根底拉梁的剛度及配筋，以便用拉梁來平衡柱底彎矩，這時(shí)拉粱正彎矩鋼筋應(yīng)全跨拉通，負(fù)彎矩鋼筋至少應(yīng)在12跨拉通，拉通正負(fù)彎矩鋼筋在框架柱內(nèi)的錨固、拉梁箍筋的加密及有關(guān)抗震構(gòu)造要求與上部框架梁完全一樣：此時(shí)，拉梁宜設(shè)置在根底頂部，不宜設(shè)置在根底頂面之上。3.根底拉梁層計(jì)算模型的選定用TAT或SATWE等電算程序進(jìn)展框架整體計(jì)算時(shí)，對于根底拉梁層無樓板的情況下，樓板厚度應(yīng)取0，并定義彈性節(jié)點(diǎn)，用總綱分析方法進(jìn)展分析計(jì)算。當(dāng)房屋平面不規(guī)那么時(shí)，雖然樓板厚度取O，也定義彈性節(jié)點(diǎn)但未采用總綱分析，程序分析時(shí)卻自動(dòng)按剛性樓面假定進(jìn)展計(jì)算

10、，這與實(shí)際情況不符，設(shè)計(jì)過程中要特別注意這一點(diǎn)4.獨(dú)立根底設(shè)計(jì)的荷載取值鋼筋混凝土多層框架房屋的根底形式當(dāng)采用柱下獨(dú)立根底時(shí)。在根底設(shè)計(jì)中，合理地選取荷載設(shè)計(jì)值，是根底構(gòu)造設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。實(shí)際工作中，常會(huì)出現(xiàn)2種情況：根據(jù)GB500112022?建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?第421條指出的“當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)不存在軟弱粘性土層時(shí)，不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋或根底荷載與上述相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房，可不必進(jìn)展天然地基和根底的抗震承載力驗(yàn)算的要求，忽略風(fēng)荷載的影響：在設(shè)計(jì)獨(dú)立根底時(shí)，作用在根底頂面上的外荷載(柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值)只取軸力設(shè)計(jì)值、彎矩設(shè)計(jì)值而無剪力設(shè)計(jì)值，甚至或許只取軸力設(shè)計(jì)值。

11、工程設(shè)計(jì)理論證明，這2種情況的設(shè)計(jì)結(jié)果都會(huì)導(dǎo)致根底尺寸偏小、配筋偏少。 二、關(guān)于構(gòu)造計(jì)算中幾個(gè)重要參數(shù)的選取問題GB50011-2022?建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?第3.6.6條第4點(diǎn)指出，所有的計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果，應(yīng)經(jīng)分析判斷，確認(rèn)其合理、有效后，方可用于工程設(shè)計(jì)。受力分析判斷計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果是否合理，構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，除了有合理的構(gòu)造方案、正確的構(gòu)造計(jì)算簡圖外，正確填寫抗震設(shè)防烈度和場地類別、合理選取電算程序總信息內(nèi)的其他各項(xiàng)參數(shù)也是非常重要的。通常情況下，計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果主要是構(gòu)造的自振周期、樓層地震剪力系數(shù)、樓層彈性層間位移(包括最大位移與平均位移比)和彈塑變形驗(yàn)算時(shí)樓層的彈塑性層間位移、樓層的側(cè)向剛度比

12、、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(shè)計(jì)值、框架一抗震墻構(gòu)造抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值、超筋超限信息等等。現(xiàn)以設(shè)計(jì)程序SATWE為例，結(jié)合施工圖設(shè)計(jì)中常遇的問題，加以說明有關(guān)參數(shù)如何進(jìn)展合理選取。1.構(gòu)造的抗震等級(jí)在工程設(shè)計(jì)中，多數(shù)房屋建筑按其抗震設(shè)防分類屬于丙類建筑，如民用住宅、辦公樓及般工業(yè)建筑等等，其抗震等級(jí)可根據(jù)烈度、構(gòu)造類型和房屋的高度按GB50011-2022?建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?表6.1.2確定。對于電訊、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，可首先根據(jù)GB502232022?建筑抗

13、震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)?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)。2.地震力的振型組合數(shù)地震力的振型組合數(shù)，對高層建筑，當(dāng)不考慮改變耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，至少要取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)那么的構(gòu)造，當(dāng)考慮改變耦聯(lián)時(shí)，對高層建筑，振 數(shù)應(yīng)取9；構(gòu)造層數(shù)較多或構(gòu)造剛度突變較大，振型數(shù)應(yīng)多取。如構(gòu)造有轉(zhuǎn)換層、項(xiàng)部有小塔樓、多塔構(gòu)造等，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，且采用總剛分析，必要時(shí)振型數(shù)才可以獲得較少。?建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)55指出，適宜的振型個(gè)數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量到達(dá)總質(zhì)量的90所需的振

14、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。3.構(gòu)造周期折減系數(shù)框架構(gòu)造及框架-抗震墻等構(gòu)造，由于填充墻的存在，使構(gòu)造的實(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，使構(gòu)造偏于不平安，因此對構(gòu)造的計(jì)算周期進(jìn)展折減是必要的，但對框架構(gòu)造的計(jì)算周期不折減或折減系數(shù)獲得過大，都是不妥當(dāng)?shù)?。對框架?gòu)造，采用砌體填充墻時(shí)，周期折減系數(shù)可取0607；砌體填充墻較少或采用輕質(zhì)砌塊時(shí)，可取0708；完全采用輕質(zhì)墻體板材時(shí)，可取09。只有無墻的純框架，計(jì)算周期才可能不折減。4. 框架梁、柱箍筋間距?建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?第6.3.3條及第6.3.8條對不同抗震

15、等級(jí)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，設(shè)計(jì)時(shí)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。PKPM程序總信息中通常也內(nèi)定粱、柱箍筋加密區(qū)間距為100mm，并以此為根據(jù)計(jì)算出加密區(qū)箍筋面積，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定箍筋直徑和肢數(shù)。但特別要提醒的是當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率大2時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定梁的箍筋直徑應(yīng)比最小構(gòu)造直徑增大2mm，設(shè)計(jì)人員須仔細(xì)復(fù)核該局部的梁箍筋。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)，非加密區(qū)箍筋間距采用200mm。因此取梁，柱的非加密區(qū)的箍筋間距構(gòu)造上要求不小于200m完畢語本文主要闡述了多層框架構(gòu)造在設(shè)計(jì)過程中的根本問題，當(dāng)然實(shí)際工程可能會(huì)遇到更多問題，在此不再