淺談鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設計VIP

淺談鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設計【摘要】隨著社會的發(fā)展進步，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展，而框架結(jié)構(gòu)又是其中應用最廣泛的，雖然相對簡單，但設計中仍有很多需要注意的問題，只有熟練地掌握規(guī)范，并具有良好的結(jié)構(gòu)概念，才能設計出既安全又經(jīng)濟適用的優(yōu)秀作品。

鋼筋；混凝土；框架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設計

0.概述

自改革開放以來，特別是上世紀90年代以后，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展，特別是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，因為其具有足夠的強度，良好的延性和較強的整體性，更是廣泛應用于地震設防區(qū)的多高層建筑中。下面就框架結(jié)構(gòu)的一些設計理念及常見問題與大家共同探討與學習。

1.框架結(jié)構(gòu)的設計思路

框架結(jié)構(gòu)抗震設計的正確指導思想：（1）塑性效應發(fā)生在梁端，底層柱的塑性效應較晚形成。（2）梁柱在彎曲破壞前，避免發(fā)生其他形式的破壞，如剪切破壞，粘性破壞。（3）在梁柱破壞之前，節(jié)點應有足夠的強度及變形能力。（4）重視非主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計。

2.重視強柱弱梁，強剪弱彎的設計理念

為什么要在這里著重強調(diào)一下呢，通過去年汶川5.12強震后一些框架結(jié)構(gòu)建筑物的實際破壞情況我們注意到，柱破壞了建筑物整個都會傾覆，而梁破壞則僅是某個區(qū)域失效，不會影響全局，柱較之梁破壞的損害更大，這是我們的必須重視的。因此我們設計人員在設計中一定要將這一概念設計貫徹下去，首先必須嚴格控制柱軸壓比，我們目前的計算均是基于小震下進行的，如果小震下柱子軸壓比過高，則大震下地震力將對邊柱產(chǎn)生一個巨大的附加軸力（有文章研究表明約增加30%），則柱子根本不可能有這點安全儲備，在大震即會破壞，那又何談大震不倒呢？筆者認為軸壓比在任何情況下均不宜超過0.9%。其次我們對柱斷面及配筋設置時應分部位處理，建議邊柱，角柱應適當加強，特別是角柱，建議應全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%所有框架柱，不包括小截面柱，筆者建議縱筋均應大于20，且柱筋品種不宜過多，矩形截面柱盡可能對稱配筋。而對梁配筋筆者則建議應配足梁中部筋，而支座筋則可通過調(diào)幅讓其適當降低，以使地震作用下能形成梁鉸機制，防止柱先于梁屈服，使粱端能首先產(chǎn)生塑性鉸，保證柱端的實際受彎承載力大于梁端的實際受彎承載力。強剪弱彎是保證構(gòu)件延性，防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構(gòu)件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位在結(jié)構(gòu)經(jīng)歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現(xiàn)脆性剪切失效。對于框架結(jié)構(gòu)中的框架梁應注意抗剪驗算和構(gòu)造，使其滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3.框架結(jié)構(gòu)抗震設計用軟件（如pkpm）計算時應注意的幾個問題

3.1抗震等級

對于乙類建筑，建筑抗震設計規(guī)范3.1.322規(guī)定：地震作用應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求，但是抗震措施（主要體現(xiàn)為抗震等級）在一般情況下，當抗震設防烈度為6度-8度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求。實際設計中經(jīng)常發(fā)生抗震等級選錯的情況，如：位于8度區(qū)的某乙類建筑，應按9度由建筑抗震設計規(guī)范表6.1.2確定，為一級抗震等級。

3.2振型組合數(shù)的選取

應按以下規(guī)則選?。簩τ谳^高層建筑，當不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時，振型數(shù)應不小于3；當振型數(shù)多于3時，宜取為3的倍數(shù)（由于程序按3個振型一頁輸出），但不能多于層數(shù)。當房屋層數(shù)不大于2時，振型數(shù)可取層數(shù)。對于不規(guī)則建筑，當考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時，振型數(shù)應不小于9，但不能超過結(jié)構(gòu)層的3倍，只有定義彈性樓板且按總剛分析法分析時，才可以取更多的振型。建筑抗震設計規(guī)范在條文說明中明確指出：振型數(shù)可以取振型參與質(zhì)量達到總質(zhì)量90%所需的振型數(shù)。目前satwe等程序已有這種功能，這是一個重要指標。如：對于某一建筑，選取的振型數(shù)為15，但振型參與質(zhì)量系數(shù)只有50%，說明振型數(shù)取得不夠，可能由于此建筑過于復雜或由于某些桿件不連續(xù)導致局部震動引起的，應仔細復核。

3.3結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)

框架結(jié)構(gòu)由于填充墻的存在，使結(jié)構(gòu)的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震作用效應偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全，因而對結(jié)構(gòu)的計算周期進行折減是必要的。折減系數(shù)可根據(jù)填充墻的材料及數(shù)量選取0.7-0.9。

3.4梁剛度放大系數(shù)

SATWE或TAT等計算軟件的梁輸入模型均為矩形截面，未考慮因存在樓板形成T型截面而引起的剛度增大，造成結(jié)構(gòu)的實際剛度大于計算剛度，算出的地震剪力偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全。因此計算時應將梁剛度進行放大，放大系數(shù)中粱取20、邊梁取1.5為宜。

3.5活荷載的最不利布置

多層框架，尤其是活荷載較大時，是否進行活荷的最不利布置對計算結(jié)果影響較大。即使選用程序中給定的梁設計彎矩放大系數(shù)，也不一定能反映出工程的實際受力情況，有可能造成結(jié)構(gòu)不安全或過于保守?？紤]目前的計算機計算速度都比較快，作者建議所有工程都應進行活荷載的最不利布置計算。

4.設計中應注意的若干問題

（1）框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋配置應滿足要求對于規(guī)范中規(guī)定的框架柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小體積配箍率的要求，絕大部分設計人員都能給予足夠的重視，但對于《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）中規(guī)定的”一、二、三級框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10、0.08且體積配箍率分別不宜小于06%0.5%，0.4%?！痹O計中經(jīng)常被忽視，尤其是柱軸壓比不大時，常常不滿足要求。這一規(guī)定是保證節(jié)點核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措是、應嚴格遵守。

（2）底層框架柱箍筋加密區(qū)范圍應滿足要求建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）中規(guī)定：”底層柱，柱根處箍筋加密區(qū)范圍為不小于柱凈高的l/3”這是新增加的要求，設計中應重點說明。

（3）框架梁的縱向配筋率應注意《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）中規(guī)定：”當框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，梁箍筋最小直徑的數(shù)值應比表6.3.3中規(guī)定的數(shù)值增大2/mm。”在目前設計中，這一規(guī)定常被忽視，造成梁端延性不足。

（4）框架梁上部縱筋端部水平錨固長度應滿足要求《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2002）中規(guī)定：”框架端節(jié)點處，當框架梁上都縱筋水平直線段錨固長度不足時，應伸至柱外邊并向下彎折，彎折前的水平投影長度不應小于0.4LaE.”當框架柱截面尺寸小于400×400mm時，應注意梁上部縱筋直徑的選擇，否則這一項要求不容易得到保證。

（5）短柱位置未明確樓梯平臺梁或者雨篷梁支撐在框架柱上，容易形成短柱，應按要求全長加密箍筋?？蚣芡鈬畛鋲﹂_窗，由于窗臺處砌體對框架柱作用，容易形成短柱，也應全長加密。若不加密，可將砌體墻與框架柱設成柔性連接（如：墻柱之間留有縫隙，填充一些松散材料，但應有鋼筋與柱拉結(jié)），或從邊框梁處出挑挑耳，上砌砌體填充墻，消除對框架柱的作用。

5.總結(jié)

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)雖然相對簡單，但設計中仍有很多