框架結(jié)構(gòu)施工時(shí)常見(jiàn)疑難問(wèn)題的處理

摘要：建筑結(jié)構(gòu)中，框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，框架結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)和特殊應(yīng)力要求的設(shè)計(jì)都關(guān)系到建筑物的穩(wěn)定性。對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行全面細(xì)致的分析，得出更合理的、好的設(shè)計(jì)方案是設(shè)計(jì)人員必須具備的。由于近幾年新規(guī)范的相繼頒布執(zhí)行，新舊規(guī)范有許多不同內(nèi)容，針對(duì)現(xiàn)有規(guī)范下框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一些疑難問(wèn)題提供一些建議。

關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 原則 疑難問(wèn)題 處理

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多建筑體形越來(lái)越多樣，經(jīng)常出現(xiàn)一些疑難問(wèn)題，而使工程人員出現(xiàn)對(duì)規(guī)范有不同的理解和疑問(wèn)。框架結(jié)構(gòu)由梁、柱、樓板等主要構(gòu)件組成，其特點(diǎn)是柱網(wǎng)布置靈活，便于獲得較大的使用空間，延性較好，但橫向側(cè)移剛度較小，因此對(duì)層數(shù)不多，需要大空間的建筑非常適用。

1 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.1 剛?cè)岵?jì)

合理的建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該是剛?cè)嵯酀?jì)的。結(jié)構(gòu)太剛則變形能力差，強(qiáng)大的破壞力瞬間襲來(lái)時(shí)，需要承受的力很大，容易造成局部受損最后全部毀壞；而太柔的結(jié)構(gòu)雖然可以很好的消減外力，但容易造成變形過(guò)大而無(wú)法使用甚至全體傾覆。

1.2 多道防線(xiàn)

安全的結(jié)構(gòu)體系是層層設(shè)防的，災(zāi)難來(lái)臨，所有抵抗外力的結(jié)構(gòu)都在通力合作，前仆后繼。這時(shí)候，如果把“生存”的希望全部寄托在某個(gè)單一的構(gòu)件上，是非常非常危險(xiǎn)的。如土建結(jié)構(gòu)中多肢墻比單片墻好，框架剪力墻比純框架好等等，就是體現(xiàn)了多道防線(xiàn)的設(shè)計(jì)思路。

1.3 抓大放小

在框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系中具有“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”等的說(shuō)法也是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的概念。簡(jiǎn)單地說(shuō)，雖然整個(gè)結(jié)構(gòu)體系是由各種構(gòu)件協(xié)調(diào)組成一體，但各個(gè)構(gòu)件擔(dān)任的角色不盡相同，按照其重要性也就有輕重之分。一旦不可意料的破壞力量突然襲來(lái)，各個(gè)構(gòu)件協(xié)作抵抗的目的，就是為了保住最重要的構(gòu)件免遭摧毀或者至少是最后才遭摧毀，這時(shí)候犧牲在所難免，讓誰(shuí)犧牲呢？明智之舉是要讓次要構(gòu)件先去承擔(dān)災(zāi)難。

1.4 打通關(guān)節(jié)

理想的結(jié)構(gòu)體系當(dāng)然是渾然一體的——也就是沒(méi)有任何關(guān)節(jié)的，這樣的結(jié)構(gòu)體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。基于這個(gè)思路，設(shè)計(jì)者要做的就是要盡可能地把結(jié)構(gòu)中各種各樣的關(guān)節(jié)“打通”，使力量在關(guān)節(jié)處暢通無(wú)阻。在設(shè)計(jì)的四項(xiàng)基本原則中，“剛?cè)嵯酀?jì)”，“多道防線(xiàn)”，“抓大放小”是設(shè)計(jì)概念中的戰(zhàn)略問(wèn)題，但要想得讓這些戰(zhàn)略思想得以實(shí)現(xiàn)，靠的是“打通關(guān)節(jié)”這個(gè)原則作為保證的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體操作，最后全都?xì)w到“打通關(guān)節(jié)”的貫徹和實(shí)施上來(lái)。

2 框架結(jié)構(gòu)一些疑難問(wèn)題處理

2.1 框架梁與柱的中心線(xiàn)宜重合

規(guī)范規(guī)定，框架梁、柱中心線(xiàn)宜重合，當(dāng)梁、柱中心線(xiàn)不重合時(shí)，在計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮偏心對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受力和構(gòu)造的不利影響，以及梁上的荷載對(duì)柱子的偏心影響。若偏心距大于該方向上柱高寬度的1／4時(shí)，可以采用增設(shè)梁的水平方向加腋等措施。有模擬水平地震作用的研究表明，當(dāng)框架梁、柱中心線(xiàn)偏心距大于該方向柱寬的1／4時(shí)，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)除了出現(xiàn)斜裂縫，而且還出現(xiàn)豎向裂縫。因此，當(dāng)梁、柱偏心距大于該方向柱寬的1／4時(shí)，應(yīng)采用梁水平腋的措施，加腋的構(gòu)造見(jiàn)《高規(guī)》6.I.3條，加腋后的梁在驗(yàn)算梁的剪壓比和受彎承載力時(shí)，一般不計(jì)加腋部分截面的有利影響。

2.2 盡量避免短柱的出現(xiàn)

框架結(jié)構(gòu)中由于樓梯問(wèn)休息平臺(tái)梁或因?qū)痈甙孛娲蟮仍颍承┕こ讨卸讨y以避免。如果同一層均為短柱，各柱剛度相差不大，這種情況下進(jìn)行內(nèi)力分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全是可以保證的。對(duì)于一層中出現(xiàn)少量的短柱，因?yàn)檫@些少數(shù)短柱的抗側(cè)剛度遠(yuǎn)大于一般柱的抗側(cè)剛度，在水平力作用下，會(huì)吸收較大的水平剪力，一旦地震超過(guò)設(shè)防烈度，就可能使少數(shù)短柱最先破壞，同樓層的各柱再被擊破，這對(duì)結(jié)構(gòu)安全十分不利。框架結(jié)構(gòu)的樓梯間休息平臺(tái)處若設(shè)置柱間梁時(shí)將使支架梁的柱形成短柱，為了不出現(xiàn)短柱，可在休息平臺(tái)靠樓梯踏步處設(shè)置梯梁，再在梯梁兩端設(shè)置從樓層框架梁上支承的小柱，樓梯平臺(tái)板采用外懸挑處理。平臺(tái)板外端不用設(shè)置柱問(wèn)梁，樓梯間的短柱就可避免出現(xiàn)。

2.3 除個(gè)別部位可采用鉸接外，應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向梁柱抗側(cè)力體系

框架結(jié)構(gòu)既要承受豎向荷載，又要承受水平荷載，因此必須設(shè)計(jì)成雙向梁、柱抗側(cè)力體系，并且應(yīng)具有足夠的側(cè)向剛度，以滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定的樓層層間最大位移與層高之比的限值。由于建筑平面和立面的需要，主體結(jié)構(gòu)個(gè)別部位可采用鉸接處理。

2.4 不應(yīng)采用部分砌體墻承重的混合形式

《高規(guī)》6.1.6中(強(qiáng)制性條文)規(guī)定，框架結(jié)構(gòu)按抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)采用由砌體承重的混合形式。框架結(jié)構(gòu)中的樓梯、電梯問(wèn)及局部出屋頂?shù)碾姌菣C(jī)房，樓梯間、水箱間，應(yīng)采用框架承重，不應(yīng)采用砌體墻承重。若框架結(jié)構(gòu)中采用砌體墻承重時(shí)，由于計(jì)算時(shí)不計(jì)入砌體墻的剛度，在地震作用時(shí)反應(yīng)比僅按純框架抗側(cè)力剛度時(shí)大，砌體墻會(huì)在地震時(shí)首先遭受破壞，而框架結(jié)構(gòu)又未按實(shí)際剛度確定內(nèi)力和配筋，將會(huì)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件被擊破，這是十分危險(xiǎn)的。許多震害表明在框架結(jié)構(gòu)中承重砌體都出現(xiàn)了嚴(yán)重開(kāi)裂，局部出屋頂?shù)臉恰㈦娞輪?wèn)因采用砌體承重墻都嚴(yán)重裂縫，有的甚至被甩出。

2.5 梁、柱截面的確定

首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步確定梁、柱的截面尺寸，此時(shí)應(yīng)注意盡可能使柱的線(xiàn)剛度與梁的線(xiàn)剛度的比值大于1.0，因?yàn)槌霈F(xiàn)罕遇地震時(shí)，可使梁端形成塑性鉸，柱端鉸可處于非彈性工件狀態(tài)而沒(méi)有屈服，而節(jié)點(diǎn)還處于彈性工件階段的目的即滿(mǎn)足強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的要求，初步確定尺寸輸入電腦，經(jīng)結(jié)構(gòu)計(jì)算后，梁、柱會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況：

①梁的超配筋顯示或梁的裂縫寬度大于0.3或粱的撓度值大于允許值。柱的軸壓比超限或柱的超配筋顯示，此時(shí)可放大梁、柱截面尺寸或提高混凝土的標(biāo)號(hào)等級(jí)或提高鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，再進(jìn)一步試算。

②部分梁、柱的構(gòu)造配筋，此時(shí)可依據(jù)梁的裂縫寬度和柱的軸壓比適當(dāng)減小梁、柱的截面尺寸再試算。

③梁、柱的截面尺寸均滿(mǎn)足要求，此時(shí)可進(jìn)一步觀(guān)察梁、柱的配筋率是否合適。

2.6 框架梁柱的配筋

①框架梁的配筋

對(duì)梁縱向鋼筋的配筋率為0.5％～1.5％較為適宜，在配筋率一定時(shí)，用較細(xì)的鋼筋可以增加混凝土的握裹面積，可減小梁的裂縫寬度，增大配筋率是減小梁裂縫的最直接方法，但只提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)對(duì)梁裂縫的影響就較小。如改用小直徑后梁的裂縫寬度仍然超限就應(yīng)加大梁的截面尺寸，或增加梁的配筋。

②框架柱的配筋

框架柱的配筋一般都較低，電算結(jié)果往往都是構(gòu)造配筋，由于抗震上強(qiáng)柱弱梁的要求，也就要適當(dāng)增大柱的配筋而減小梁的配筋。可見(jiàn)，柱子承擔(dān)的責(zé)任最大。

為了保證在地震時(shí)柱在最后失效，必須設(shè)計(jì)成強(qiáng)柱弱梁，人為把梁設(shè)計(jì)成相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，使其破壞在先以最大限度地減少可能出現(xiàn)的損失。若把梁、柱同等看待，企圖讓他們都強(qiáng)，則可能會(huì)造成同時(shí)破壞，后果會(huì)更差，損失會(huì)更大。所以在電算時(shí)一些參考的調(diào)整十分重要。由于多層框架電算時(shí)不考慮溫度應(yīng)力、基礎(chǔ)不均勻沉降的問(wèn)題，對(duì)適當(dāng)放大框架柱的配筋的系數(shù)，要由設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)確定。