淺析建筑結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題

胡勇義

摘要：在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行論述的基礎(chǔ)上，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問題進(jìn)行了較為深入的探討，形成了建筑結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)的基本程序。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 框架設(shè)計(jì) 框架梁

中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0046-01

從20世紀(jì)90年代開始，我國的鋼材產(chǎn)量迅速的提高，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中得到了廣泛而快速的應(yīng)用。且隨著建筑功能以及建筑造型呈現(xiàn)出的多功能以及多樣化趨勢(shì)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問題也日趨增加。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者應(yīng)該在遵循建筑設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，利用合理有效的方式來解決一些結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

1 建筑框架設(shè)計(jì)遵循的基本原則

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作就是進(jìn)行建筑框架的抗震驗(yàn)算，而具體的驗(yàn)算過程中要根據(jù)不同的樓層與布置特點(diǎn)來對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度、柔度等進(jìn)行計(jì)算分析。在驗(yàn)算的過程中尤其要注意根據(jù)建筑場(chǎng)地的類別，一般在有條件時(shí)，8層或者是超過5層的建筑可以采用剪力墻，這樣能夠有效的提高建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。且框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用雙向梁柱剛接體系，并合理的運(yùn)用部分框架梁搭接在另外一方的框架梁之上。

當(dāng)需要加裝雨蓬時(shí)，其設(shè)計(jì)不能夠從建筑的填充墻中挑出。而且在設(shè)計(jì)跨度較大的雨蓬、陽臺(tái)等梁結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該著重考慮梁所承受的扭矩（以梁中心線處板承受的負(fù)向彎矩乘以梁跨度的一半）；設(shè)計(jì)梁、柱時(shí)，對(duì)應(yīng)的混凝土等級(jí)一般以相差一個(gè)級(jí)別為宜；當(dāng)出于某些特殊需要或者是其他一些原因?qū)е铝康慕孛娣e較大時(shí)，應(yīng)該對(duì)梁的最小配筋率進(jìn)行驗(yàn)算；當(dāng)采用框架結(jié)構(gòu)時(shí)，電梯井壁一般以采用粘土磚進(jìn)行砌筑為佳，但是注意不要采用磚墻來承重，應(yīng)該通過設(shè)置對(duì)應(yīng)的梁來承托墻體的重量；在電梯井的四周應(yīng)該加上構(gòu)造柱，當(dāng)建筑層高較大時(shí)，可以在門洞的上方加上圈梁；在設(shè)計(jì)建筑長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)該對(duì)根據(jù)伸縮縫的具體要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則要采取對(duì)應(yīng)的措施來予以改善，諸如：加長(zhǎng)構(gòu)件的配筋、改善保溫條件、增大配筋率以及設(shè)置后澆帶等方式；當(dāng)設(shè)計(jì)中采用井字梁時(shí)，由于梁的自重較大，在設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略梁的自重；當(dāng)建筑的整體布局不夠規(guī)則時(shí)，建筑的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)建筑的整體布局來進(jìn)行合理設(shè)置，并采取針對(duì)性的細(xì)部構(gòu)造措施；當(dāng)建筑的地下水位較高時(shí)，應(yīng)該對(duì)暖溝采用防水措施，一般以U型混凝土暖溝為宜；當(dāng)需要設(shè)計(jì)地下室時(shí)，應(yīng)該采用抗?jié)B效果好的混凝土，抗?jié)B等級(jí)一般在P6或者是P8級(jí)，且混凝土中要摻入膨脹劑。

2 建筑框架概念設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1框架結(jié)構(gòu)的“強(qiáng)柱弱梁”節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

為了增強(qiáng)建筑的抗震能力，通常要求建筑在遇到地震時(shí)應(yīng)該使梁端呈現(xiàn)出塑形鉸，在柱端部表現(xiàn)出非彈性的工作狀態(tài)，不出現(xiàn)屈服問題，但是建筑節(jié)點(diǎn)一直處于彈性工作狀態(tài)。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常要采用“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)方式，也就是與量的截面實(shí)際抗彎能力相比，柱端截面的抗彎能力的增強(qiáng)直接決定了地震能量對(duì)建筑柱體端截面屈服變形后的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)是否將能夠超過其塑性轉(zhuǎn)動(dòng)的能力，而不會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的“層側(cè)移機(jī)構(gòu)”，避免建筑柱體被壓潰。而柱比梁強(qiáng)度大的幅度主要是與梁端部縱向配筋程度直接相關(guān)，同時(shí)還與結(jié)構(gòu)在梁、柱端面末端的塑性鉸形成過程中的塑性重力分布以及動(dòng)力性特征變化相關(guān)。所以，當(dāng)建筑條件允許時(shí)，可以盡可能的將柱體的截面尺寸設(shè)置得大一些，使得柱與量的線性剛度比盡可能的大，通過控制柱的軸壓比來達(dá)到增加其延性的目的。

2.2采取合理的構(gòu)造策略

對(duì)于采用大跨度柱網(wǎng)的建筑框架式結(jié)構(gòu)，在樓道處的框架柱由于樓梯的平臺(tái)梁需要與其相連接，導(dǎo)致其的長(zhǎng)度達(dá)不到承載要求，這時(shí)需要對(duì)柱采用箍筋加長(zhǎng)、加密的方式來增加其強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)的過程中尤其要予以重視。當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的外立面是帶行窗的時(shí)候，由于設(shè)置了連續(xù)的窗過梁，導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)的外柱變成了短柱，也應(yīng)該采取對(duì)應(yīng)的加強(qiáng)措施。當(dāng)框架整體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度超過了規(guī)定限制或者是建筑功能的具體需要使得其不能存在裂縫時(shí)，為了有效減少有害裂縫（一般要求寬度小于0.3mm），應(yīng)該采用補(bǔ)償混凝土來加以澆筑。且通過采用增加雙向配筋密度、在屋面設(shè)置后澆帶等方式來加強(qiáng)構(gòu)造的強(qiáng)度。

3 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中相關(guān)問題的處理

3.1結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的簡(jiǎn)化處理

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算過程中，計(jì)算圖示簡(jiǎn)化方式的正確程度與計(jì)算結(jié)果直接相關(guān)，對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要影響。例如計(jì)算結(jié)構(gòu)中典型的基礎(chǔ)梁處理工作，其設(shè)置的基礎(chǔ)高度在一定范圍之內(nèi)可以作為基礎(chǔ)的一個(gè)部分，這時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，其底層的計(jì)算高度應(yīng)該選取基礎(chǔ)頂部至第一層樓板頂面的實(shí)際高度。而基礎(chǔ)梁則只對(duì)其所承擔(dān)的上部梁重加以考慮，具體構(gòu)造中滿足普通梁的設(shè)計(jì)原則即可。為了滿足規(guī)范要求而需要設(shè)置基礎(chǔ)拉梁時(shí)，其配筋以及斷面應(yīng)該按照構(gòu)造來進(jìn)行設(shè)計(jì)，斷面的高度以柱中心距的1／12為宜。當(dāng)建筑的框架結(jié)構(gòu)電梯井采用鋼筋混凝土來砌筑井壁時(shí)（實(shí)際施工中一般盡量避免）計(jì)算簡(jiǎn)圖要根據(jù)實(shí)際情況予以簡(jiǎn)化，否則難以保證結(jié)構(gòu)的整體安全程度。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算參數(shù)的確定

（1）設(shè)計(jì)中基本地震加速度值的選取。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定：當(dāng)建筑的抗震烈度為7度時(shí)，所采用的地震基本加速度值應(yīng)該分別取為0.1G和0.15G兩種；而當(dāng)抗震設(shè)防烈度為8度時(shí)，所采用的基本地震加速度值應(yīng)該為0.2G和0.3G兩種。且在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中要將地震區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格的劃分，進(jìn)而獲取精確的地震加速度值。

（2）結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)的選取。

由于框架結(jié)構(gòu)建筑采用了填充墻，因此結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度將會(huì)大于計(jì)算敢賭、計(jì)算周期也將大于實(shí)際周期。所以，通過計(jì)算獲得的地震作用效應(yīng)也存在一定程度的偏小，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不安全，這時(shí)就需要對(duì)結(jié)構(gòu)的周期計(jì)算采用折算的方式。一般根據(jù)填充墻的具體材料以及數(shù)量來選擇，在0.7～0.9之間。

4 框架設(shè)計(jì)構(gòu)造的若干具體問題

4.1規(guī)范框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域箍筋的具體配置

在設(shè)計(jì)建筑的框架結(jié)構(gòu)過程中，規(guī)范中對(duì)框架柱箍筋的加密區(qū)域以及最小體積的箍筋配置密度對(duì)有詳細(xì)的規(guī)定，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)這些內(nèi)容加以關(guān)注。但是《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)“一、二、三級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域中箍筋的特征值應(yīng)該大于0.12、0.10、0.08，而且體積的配筋率要大于0.6％、0.7％”的要求卻沒有予以足夠的認(rèn)識(shí)，常常沒有達(dá)到對(duì)應(yīng)的要求，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該嚴(yán)格遵守。

4.2底層框架柱的箍筋加密區(qū)域大小要滿足建筑抗震設(shè)計(jì)要求

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中：“框架結(jié)構(gòu)底層柱的柱根處應(yīng)該對(duì)箍筋進(jìn)行加密，其加密范圍應(yīng)該大于柱凈高度的1.3倍”，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該予以重視。另外，還應(yīng)該對(duì)建筑的柱體的縱向配筋規(guī)范予以重視，對(duì)對(duì)應(yīng)的規(guī)范要求加以注意。

5結(jié)語

本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行論述，針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問題進(jìn)行了較為深入的探討，得到了建筑結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)的基本程序。

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