淺析鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)要點(diǎn)

淺析鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)要點(diǎn)隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的空前發(fā)展，國家的建設(shè)突飛猛進(jìn)，各種建筑工程與日俱增，在這樣的環(huán)境下，就特別應(yīng)該注意建筑工程的質(zhì)量。本文針對(duì)鋼筋混凝土多層建筑，來著重對(duì)其設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中應(yīng)該特別注意的要點(diǎn)，進(jìn)行研究和討論。

TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

前言

在建筑工程的施工中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以說是整個(gè)工程施工的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中如果出現(xiàn)一些漏洞和問題，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建筑工程質(zhì)量的降低，本文針對(duì)鋼筋混凝土多層建筑，來著重對(duì)其設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中應(yīng)該特別注意的要點(diǎn)，進(jìn)行研究和討論。

1.獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載的取值

如果建筑基礎(chǔ)的主要受力區(qū)域中無軟弱粘性土層，8層或低于24m的多層框架建筑，不需對(duì)天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011)，既使當(dāng)所處區(qū)域?yàn)?度震區(qū)時(shí)，鋼筋混凝土的多層框架結(jié)構(gòu)的建筑物，不需作抗震承載力驗(yàn)算。然而，當(dāng)符合以上條件的建筑物，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還是必須要考慮到風(fēng)荷載的因素。不可因普通建筑風(fēng)荷載的控制作用小，而在設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算中不進(jìn)行輸入。另外，在進(jìn)行獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)中，其頂面外荷載在取值時(shí)都要兼顧軸力和彎矩及剪力的設(shè)計(jì)值，如果取值中缺少其中一項(xiàng)都會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

2.基礎(chǔ)拉梁層的計(jì)算模型

當(dāng)多層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)拉梁層沒有樓板，用TAT程序?qū)ζ淇蚣苓M(jìn)行運(yùn)算時(shí)，其樓板的設(shè)計(jì)厚度設(shè)置為零，同時(shí)要對(duì)彈性節(jié)點(diǎn)確定，然后利用總剛的方法對(duì)其作分析。在有些條件下，雖把樓板厚度值設(shè)置為零，也作了彈性節(jié)點(diǎn)，但是沒有用總剛的方法進(jìn)行分析，而是在分析時(shí)按剛性樓面運(yùn)算，這樣就會(huì)與現(xiàn)實(shí)條件發(fā)生差距。造成房屋的不規(guī)則平面。

3.基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)

通常情況下，如果獨(dú)立基礎(chǔ)的埋深不夠，或采用了短柱基礎(chǔ)，因?yàn)榈鼗^差或柱體的荷載不均勻，依照相關(guān)的抗震標(biāo)準(zhǔn)，可以依主軸方向，進(jìn)行基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)。其截面的寬度以中心距的1/20～1/30來確定，且不應(yīng)小于250mm，以中心距的1/10～1/15來確定其高度，且不宜小于400mm?？梢砸勒找陨蠑?shù)值范圍的下限來確定構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁截面，其受力鋼筋的運(yùn)算方法可以依照軸力設(shè)計(jì)值10％作為拉力條件進(jìn)行運(yùn)算，如果拉梁上需要承擔(dān)樓梯柱的負(fù)載力的情況下，要適當(dāng)?shù)募哟罄旱钠矫婷娣e。結(jié)構(gòu)的地基拉梁的頂部標(biāo)高要相等于與短柱頂?shù)臉?biāo)高，這時(shí)，進(jìn)行基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)就可以依照偏心并有負(fù)荷的基礎(chǔ)操作。

當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的底部層高較小，或基礎(chǔ)的埋深較淺的情況下，可以適當(dāng)強(qiáng)化對(duì)基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)，這樣就可以用拉梁起作用來達(dá)到平衡柱底彎矩的目的。這樣，拉梁的正彎矩鋼筋就要設(shè)計(jì)成全跨的拉接形式，負(fù)彎矩鋼筋則要達(dá)到最小1/2跨的拉接形式。進(jìn)行拉梁正負(fù)彎矩鋼筋位于柱內(nèi)錨固的操作和拉梁的箍筋加密操作以及抗震構(gòu)造都要與上部框架梁相適應(yīng)。這樣，拉梁需要設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)的頂部，而不是位于基礎(chǔ)的頂面，基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)可以依照其中心的壓力負(fù)荷來進(jìn)行。

4.帶樓電梯井筒

在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，其井筒會(huì)很大程度的對(duì)地震的剪力形成吸取，這樣就會(huì)很大程度的降低了結(jié)構(gòu)對(duì)地震剪力的承受能力，同時(shí)，對(duì)其下基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)也非常復(fù)雜，所以，在大多數(shù)的情況下都使用砌體材料作成隔墻，或不進(jìn)行井筒的設(shè)計(jì)施工。如果實(shí)際要求必須有鋼混井筒的設(shè)計(jì)時(shí)，就必須降低井筒墻的厚度，同時(shí)還要設(shè)法通過開豎縫或結(jié)構(gòu)洞的方式，對(duì)井筒的剛度進(jìn)行減少；另外也要減少井筒中鋼筋的裝配，以此來降低井筒產(chǎn)生的作用，在進(jìn)行運(yùn)算的過程中，在依照框架來衡量抗震能力之外，還需要以有井筒結(jié)構(gòu)的框架來進(jìn)行重復(fù)計(jì)算，同時(shí)更要增加與井筒連接處的柱體的鋼筋配置。

還要更加注意的是，在框架結(jié)構(gòu)中，突出屋頂?shù)碾娞菁八?，?jiān)決不可用砌體墻來承擔(dān)重量，而要用框架承受荷載；還要注意到鞭梢效應(yīng)；雨篷等的挑出要選擇在承重梁而不可選擇填充墻；還有樓梯梁和夾層梁也要把其荷載設(shè)計(jì)在承重柱體，而堅(jiān)決不可設(shè)計(jì)在填充墻。

5.合理選取結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)

依據(jù)《抗震規(guī)范》的明確規(guī)定，經(jīng)過計(jì)算機(jī)運(yùn)算得出的所有數(shù)據(jù)，都必須經(jīng)過分析來確定他們是否合理有效，然后才可以把其運(yùn)算得出的數(shù)據(jù)作為整個(gè)工程設(shè)計(jì)的有效參數(shù)。一般來說，計(jì)算機(jī)工作所得出的數(shù)據(jù)，大多是建筑的自振周期指數(shù)和地震剪力系數(shù)以及彈性層間位移、側(cè)向剛度、墻與柱的軸壓和墻、柱、梁的鋼筋配置數(shù)據(jù)、抗震能力、鋼筋超出的上限等一些信息。

對(duì)于通過計(jì)算機(jī)的運(yùn)算而得出的上述數(shù)據(jù)，要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?，以確定其合理性，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)運(yùn)算過程中，首先就要具備比較合理的結(jié)構(gòu)方案還要有合理的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型以及對(duì)計(jì)算參數(shù)正確的填寫，包括抗震設(shè)防的程度，所在場地的區(qū)別，要保證采用最為合理的形式來作出計(jì)算機(jī)運(yùn)算出的總的信息以及所有重要參數(shù)的選擇。下面，以SATWE設(shè)計(jì)程序?yàn)槔⑼ㄟ^以往經(jīng)驗(yàn)中的發(fā)現(xiàn)，來簡要描述對(duì)于計(jì)算機(jī)運(yùn)算結(jié)果的參數(shù)選擇。

5．1結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)

在實(shí)際的建筑工程的設(shè)計(jì)工作中，有大多數(shù)的建筑按照抗震設(shè)防烈度來進(jìn)行分類的話，都屬于是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類的建筑結(jié)構(gòu)，比如民居和普通的生產(chǎn)生活設(shè)施。對(duì)其抗震等級(jí)的確定可以依照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行確定。而電信、交通、消防等類型的建筑在確定其抗震等級(jí)時(shí)，先要以《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB50223)為依據(jù)來確定哪一個(gè)為重點(diǎn)設(shè)防類或者是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類的建筑物，地震作用的數(shù)據(jù)可以根據(jù)所在區(qū)域的抗震設(shè)防烈度為依據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。對(duì)于其中的重點(diǎn)設(shè)防類，通常是抗震烈度為6～8度時(shí)，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施，同時(shí)，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用。此時(shí)，就可以此為依據(jù)通過對(duì)《抗震規(guī)范》表的對(duì)照，來確定此建筑物設(shè)計(jì)時(shí)的抗震標(biāo)準(zhǔn)。

5．2地震力振型組合數(shù)

對(duì)于地震力的振型組合數(shù)的選擇，當(dāng)結(jié)構(gòu)為高層建筑時(shí)，如果不加入對(duì)扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的運(yùn)算，就最少確定為3；如果振型的值大于3，就要相應(yīng)的選擇3的倍數(shù)，同時(shí)也要注意不可大于層數(shù)。如果建筑的層數(shù)大于2并包括2時(shí)，可以用層數(shù)來確定振型數(shù)。在有些相對(duì)不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)中，有時(shí)需要加入對(duì)扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的考慮，如果是對(duì)高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其振型要選擇大于等于9；如果建筑結(jié)構(gòu)有非常多的層數(shù)或者表現(xiàn)出有很大變動(dòng)的剛度時(shí)，對(duì)其振型數(shù)要多取，如果是有轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)或者是有頂部塔樓的建筑結(jié)構(gòu)，其振型數(shù)的選擇要大于等于12，同時(shí)也要注意不可多出總層數(shù)的3倍；要注意的是，只有定義彈性樓板，并且要運(yùn)用總剛的分析，振型才可以增加。在有關(guān)的《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB50223)中已經(jīng)有明確的指出，適應(yīng)的振型個(gè)數(shù)通?？蛇x取振型參與質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)總質(zhì)量90%時(shí)所需要的振型數(shù)。在SATWE中已經(jīng)具有了有這樣的能力，已經(jīng)能夠可以很容易的進(jìn)行參與質(zhì)量比值的輸出。在實(shí)際的工作中，有的工作人員沒有對(duì)軟件的使用作更加深入的研究，在進(jìn)行振型數(shù)的選擇時(shí)表現(xiàn)出隨意性，這是一定要杜絕的現(xiàn)象。另外，非耦聯(lián)計(jì)算的地震剪力一般要很大程度上大于耦聯(lián)計(jì)算的地震剪力，只是在建筑結(jié)構(gòu)表現(xiàn)中明顯扭轉(zhuǎn)時(shí)可利用耦聯(lián)計(jì)算，而把非耦聯(lián)運(yùn)算作為其中的補(bǔ)充來使用。

5．3結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)

在框架結(jié)構(gòu)中，由于受填充墻的影響，建筑結(jié)構(gòu)的剛度實(shí)際上對(duì)表現(xiàn)出大于計(jì)算的剛度，同時(shí)表現(xiàn)出實(shí)際周期多過運(yùn)算周期。所以，使運(yùn)算而得出的地震剪力較小，降低了建筑結(jié)構(gòu)的安全程度。所以，折減對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的運(yùn)算周期是非常重要的環(huán)節(jié)，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)來說，對(duì)于其運(yùn)算周期的折減或者過大的折減都不適合。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的建筑來說，當(dāng)利用砌料來填充墻體時(shí)，其折減的數(shù)值可以采用0.6～0.7；利用砌料填充的墻體很少時(shí)，其折減的數(shù)值可以采用0.7～0.8；當(dāng)屬于全部輕質(zhì)板材時(shí)墻體時(shí)，其折減的數(shù)值可以采用0.9。而對(duì)于沒有任何墻體的框架結(jié)構(gòu)，就可以不進(jìn)行折減。

5．4框架梁、柱箍筋間距

在電算程序中，一般把梁、柱箍筋加密區(qū)間內(nèi)定為100mm，當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的梁跨中部有次梁等負(fù)荷時(shí)，非加密的區(qū)域如果采用200mm間距就會(huì)造成此區(qū)域的鋼筋配置不夠，基于這個(gè)考慮，就把程序內(nèi)定數(shù)值中的梁箍筋設(shè)置為200mm，這樣就能夠在保障非加密區(qū)域的抗剪承受力的同時(shí)，又可以對(duì)梁端箍筋加密區(qū)的抗剪承載力起到加強(qiáng)的作用。而關(guān)于框架柱體，當(dāng)其內(nèi)定的箍筋間距為100mm，在一些特殊情況下，也能造成非加密區(qū)箍筋不足，所以，也就把程序內(nèi)定柱體的箍筋間距改為200mm.

5.5地下室層數(shù)的輸入

對(duì)于多層框架結(jié)構(gòu)的地下室。因?yàn)槠涓魤Φ臄?shù)量不多，所以一般都用筏板式基礎(chǔ)。在進(jìn)行程序的電算時(shí)，應(yīng)該把地下室的層數(shù)結(jié)合其上部結(jié)構(gòu)同時(shí)錄入，并合理確定上部結(jié)構(gòu)嵌固部位位置。如此就可以作到地基和基礎(chǔ)底板豎向荷載的運(yùn)算一次完成，而且在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震運(yùn)算工作時(shí)，程序就能夠自動(dòng)對(duì)框架底層柱底截面的彎矩設(shè)計(jì)值乘以增大系數(shù)。如果建筑結(jié)構(gòu)體現(xiàn)