混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題處理

　　 摘 要：文章具體分析了框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的處理、框架梁柱的截面設(shè)計(jì)原則、結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的選取（設(shè)計(jì)抗震等級的確定和基本地震加速度值、梁剛度放大系數(shù)、周期折減系數(shù)等）應(yīng)該注意的問題。
　　關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算簡圖抗震等級
　　中圖分類號：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791(2011)06(c)-0000-00
　　
　　1框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的處理
　　框架結(jié)構(gòu)計(jì)算中，計(jì)算簡圖選取的正確與否是非常重要的，直接影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。對于無地下室的多層框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深較淺時(shí)，計(jì)算簡圖的確定主要是確定底層柱的計(jì)算長度。由《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》知道：一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)，底層柱的計(jì)算長度取基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度H；裝配式框架取1.25H。規(guī)范一般是明確的，但實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于基礎(chǔ)頂面標(biāo)高沒有確定，相應(yīng)H也確定不了。這種情況我們應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)估算基礎(chǔ)頂面的標(biāo)高或者采用底層層高加1m的經(jīng)驗(yàn)值來確定H，這樣做比僅僅取底層層高作為H值符合要求。
　　對于無地下室的多層框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深較深時(shí)。為了加強(qiáng)底層的整體性，減小位移會在0.00m附近設(shè)置基礎(chǔ)連系梁。這時(shí)因?yàn)榛A(chǔ)連系梁與柱剛接，底層柱被梁分成了兩份。底層計(jì)算高度H顯然就不能取用基礎(chǔ)連系梁頂面到一層樓蓋頂面的高度，因?yàn)榛A(chǔ)連系梁的設(shè)計(jì)僅為構(gòu)造設(shè)計(jì)，無法平衡底部柱腳的彎矩，更不肯能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部分。同時(shí)也與《混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范》相悖。正確的設(shè)計(jì)是：柱的H值取用基礎(chǔ)頂面至連系梁頂面的高度，也就是把基礎(chǔ)連系梁以下的部分看作底層，而把實(shí)際建筑的底層作為第二層計(jì)算，層高取用連系梁頂層至一層樓面的高度。
　　帶有地下室的多層框架結(jié)構(gòu)，合理確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置是非常關(guān)鍵的。而《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》都沒有明確地提出具體位置，需要我們根據(jù)工程的具體實(shí)際來具體分析。采用箱型基礎(chǔ)或者能夠滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的地下室結(jié)構(gòu)時(shí)，可以將地下室頂作為框架上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置。在利用PKPM系列軟件進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)，樓層總數(shù)僅僅輸入地下室以上的實(shí)際層數(shù)，底層的實(shí)際層高就是層高H。這樣設(shè)計(jì)的地震作用和實(shí)際情況較為接近，但是豎向荷載的計(jì)算僅計(jì)算到底層的柱底處。當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)不是箱型基礎(chǔ)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的結(jié)構(gòu)。而是采用的筏板基礎(chǔ)，嵌固位置最好取在基礎(chǔ)頂面。在利用電算時(shí)，總層數(shù)應(yīng)為實(shí)際的樓層數(shù)加上地下室的層數(shù)。如當(dāng)建筑地上6層時(shí)，地下2層時(shí)，總層數(shù)取8層。按此確定的計(jì)算簡圖經(jīng)整體計(jì)算后，地震作用相對保守，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較安全。而相應(yīng)的豎向荷載可以一次性算到基礎(chǔ)頂面，便于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)直接采用相關(guān)內(nèi)力。
　　
　　2框架梁柱的截面設(shè)計(jì)原則
　　由大量的震害分析和近年來國內(nèi)外試驗(yàn)研究資料得出，框架設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)。梁，柱塑性鉸設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循下述原則。強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)剪弱彎，注意構(gòu)造措施：
　　在樓梯間處的框架柱由于樓梯平臺粱與其相連，使得樓梯間的柱很可能成為短柱，應(yīng)對柱箍筋全長加密或者采用復(fù)合矩形螺旋箍筋和高強(qiáng)復(fù)式螺旋箍筋。一定要加強(qiáng)短柱設(shè)計(jì)的意識；對于框架結(jié)構(gòu)長度略超過規(guī)范限值，建筑功能需要不允許留縫時(shí)，為減少有害裂縫，建議澆筑補(bǔ)償性混凝土。利用細(xì)而密的雙向配筋。對屋面宜設(shè)置后澆帶，后澆帶處按構(gòu)造措施宜適當(dāng)加強(qiáng)；對于框架結(jié)構(gòu)外立面有帶形窗，因設(shè)置連續(xù)的窗過梁，使框架柱可能成為短柱，應(yīng)注意加強(qiáng)構(gòu)造措施。
　　
　　3結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的選取
　　設(shè)計(jì)抗震等級的確定和基本地震加速度值結(jié)構(gòu)抗震等級的確定直接影響到地震作用計(jì)算的大小和抗震措施的采用。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、辦公樓及一般工業(yè)建筑等等，其抗震等級可根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋的高度按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.1.2確定。而電訊、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，首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)GB50223295建筑抗震設(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）。乙、丙類建筑，地震作用均按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計(jì)算。但對于乙類建筑，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6度～8度時(shí)，抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：對于丙類建筑的抗震等級按6.1.2確定，這規(guī)定對多數(shù)丙類的工業(yè)與民用建筑來說是可行的。而對于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的另外規(guī)定：“抗震設(shè)計(jì)設(shè)防類別為甲、乙、丁類的建筑，應(yīng)按本規(guī)范第3.1.3條規(guī)定和表6.1.2確定抗震等級”的規(guī)定卻經(jīng)常被遺漏。這樣就會把一些建筑錯(cuò)誤歸類，錯(cuò)誤地選擇抗震等級，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。
　　基本地震加速度值的選取對于地震作用的計(jì)算影響較大，所以一定要嚴(yán)格正確的確定其值。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBS0011-2001)中規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為7度時(shí)，設(shè)計(jì)基本地震加速度值分別為0.1g和0.15g兩種，抗震設(shè)防烈度為8度時(shí)，設(shè)計(jì)基本地震加速度值分別為0.2g和0.3g兩種，設(shè)計(jì)中要嚴(yán)格地震區(qū)的劃分，選取正確的設(shè)計(jì)基本地震加速度值。
　　地震力的振型組合數(shù)，對高層建筑，當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，至少應(yīng)取3；當(dāng)振型系數(shù)多于3時(shí)，宜取3的倍數(shù)，但不應(yīng)多于房屋的層數(shù)；當(dāng)房屋層數(shù)不大于2時(shí)，振型數(shù)可取層數(shù)。對于不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)，對高層建筑，振型數(shù)應(yīng)取不小于9；結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)剛度突變較大，振型取值數(shù)應(yīng)大，如結(jié)構(gòu)有轉(zhuǎn)換層、頂部有小塔樓、多塔結(jié)構(gòu)等，振型數(shù)應(yīng)取不小于12或更多，但不能多于房屋層數(shù)的3倍；當(dāng)房屋層數(shù)不大于2時(shí)，振型數(shù)也不應(yīng)多于層數(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)才可以取得更多。
　　在利用PKPM系列軟件中，TAT或SATWE計(jì)算軟件的梁輸入模型都是矩形截面，沒有考慮存在樓板形成T型截面而引起的梁剛度增加，造成結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度大于計(jì)算剛度，算出的地震作用剪力偏小，使結(jié)構(gòu)不安全。因此計(jì)算時(shí)應(yīng)將梁剛度放大，放大系數(shù)邊梁取1.5、中梁取2.0為宜。
　　框架結(jié)構(gòu)由于填充墻（砌塊、輕質(zhì)砌塊、輕質(zhì)墻板）的存在，使結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度遠(yuǎn)大于計(jì)算剛度，實(shí)際周期小于計(jì)算周期，使結(jié)構(gòu)偏于不安全。因此，算出的地震作用效應(yīng)偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全，因而對結(jié)構(gòu)的計(jì)算必須對周期進(jìn)行折減。當(dāng)采用磚砌體填充時(shí)，周期折減系數(shù)可取016～017；當(dāng)磚砌體填充墻較少或采用輕質(zhì)空心砌塊填充時(shí)，可取017～018；當(dāng)完全采用輕質(zhì)空心砌塊填充時(shí)，可取019。只有無墻的純框架，計(jì)算周期才可以不折減。
　　對于多層框架，尤其是活荷載較大時(shí)，是否進(jìn)行活荷的最不利布置、組合對計(jì)算結(jié)果影響很大。使程序中給定的梁設(shè)計(jì)彎矩放大系數(shù)，也不一定能反映出工程實(shí)際應(yīng)力分布情況，有可能造成設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不安全或保守。考慮目現(xiàn)在計(jì)算機(jī)速度比較快，建議設(shè)計(jì)中都應(yīng)進(jìn)行活荷載的最不利布置計(jì)算。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
　　[2]GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].