淺析混凝土框架設(shè)計中存在的不足和對策

摘要：本文中，筆者結(jié)合自身工作實際情況，對這些問題一一進行總結(jié)，希望能作為相關(guān)人士的參考。針對框架設(shè)計中易出現(xiàn)的問題，對構(gòu)造方面進行了一些探討，并結(jié)合經(jīng)驗提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土框架；設(shè)計；施工

近年來，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對居住方面的要求變得越來越高，而國家也加大了基礎(chǔ)投資的力度，于是城市化進程不斷加快，建筑市場一片繁榮，雖然這兩年國家加大了對房地產(chǎn)市場的調(diào)控，但是從整個建筑行業(yè)來看，依然在闊步前進，商業(yè)多高層建筑數(shù)量不斷增加。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系是工程設(shè)計中應(yīng)用比較廣泛的一種結(jié)構(gòu)體系，但具體設(shè)計中因為種種原因，而存在一些不合理的應(yīng)用，下面本文就根據(jù)鋼筋混凝土框架設(shè)計中所出現(xiàn)的常見問題進行總結(jié)和探討。

1.混凝土框架設(shè)計中存在的問題概述

設(shè)計是建筑的靈魂，也許有些夸大其詞，但是設(shè)計確實是建筑風(fēng)格最重要的表現(xiàn)形式。但是在設(shè)計過程中，有幾個方面的問題是必須要注意的。隨著設(shè)計程序的普遍應(yīng)用，某些工程師在設(shè)計過程中出現(xiàn)有一種現(xiàn)象：重應(yīng)用而輕概念、重計算而輕構(gòu)造，結(jié)構(gòu)工程設(shè)計是一項需要投入精力、細致、認真的工作，因為結(jié)構(gòu)構(gòu)件無論大小都涉及到人身財產(chǎn)安全。所以，設(shè)計者更應(yīng)該握好手中的筆，不能忽視每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的細節(jié)，為結(jié)構(gòu)安全負責(zé)，也是為自己負責(zé)。

1.1設(shè)計細節(jié)問題

應(yīng)根據(jù)地域區(qū)別選用當(dāng)?shù)爻Ｓ貌牧希畛鋲εc主體框架的連接應(yīng)作具體說明，如配筋、構(gòu)造柱設(shè)置，水平圈梁（配筋板帶）等等；填充墻宜與框架主體梁柱脫離，縫中填充柔性材料；較高的墻體應(yīng)驗算自身的穩(wěn)定性，如不滿足可參見《砌體規(guī)范》中做法：一定高度處設(shè)截面b/s（梁寬與柱間距的比）≥ l/30的圈梁作為墻體出平面的不動鉸支座。當(dāng)?shù)讓訉痈咻^大時，不宜用地面加厚方式承填充墻自重，宜設(shè)基礎(chǔ)拉梁，以防止變形不協(xié)調(diào)引起的墻體裂縫。此時當(dāng)洞口不在墻邊時，因框架柱（構(gòu)造柱）和上下梁的套箍作用，實際是墻梁模型。當(dāng)基礎(chǔ)拉梁跨度較大時可以設(shè)柱墩來減小跨度和變形。當(dāng)總跨度較大時，屋面宜采用結(jié)構(gòu)找坡，以利于排水和減輕結(jié)構(gòu)自重。工業(yè)建筑中柱兩側(cè)梁中線不連續(xù)對中時，此時不能套用11G101圖集做法，應(yīng)由設(shè)計者給出詳圖；當(dāng)梁偏心距大于1/4柱寬時，梁應(yīng)水平加腋，也應(yīng)給出詳圖；一般梁主筋保護層厚度25mm，柱主筋保護層厚度30mm，梁柱邊齊時，梁主筋水平向與柱縱筋相遇，梁的主筋應(yīng)放于柱主筋里側(cè)，保證柱承載力不降低，亦應(yīng)補充詳圖。地溝、管溝深度大于基礎(chǔ)埋深時，基礎(chǔ)應(yīng)局部加深；當(dāng)一層填充墻靠地面承重時，地溝宜加深或加設(shè)梁；地框梁位于±O.OOm時，應(yīng)考慮對地溝的影響，地溝可加深以躲梁高，并應(yīng)復(fù)核梁底是否高于室外地面，并設(shè)防凍脹措施。

1.2振型組合數(shù)問題

振型組合數(shù)既不能太小，也不能過大。取值太小不能正確反映模型應(yīng)當(dāng)考慮的地震振型數(shù)量，使計算結(jié)果失真；取值太大，會消耗掉很多計算機資源。《高規(guī)》5.1.13-2條規(guī)定，抗震計算時，宜考慮平扭耦聯(lián)計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)縣計算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。一般而言，振型數(shù)的多少與結(jié)構(gòu)層數(shù)及參與質(zhì)量貢獻的結(jié)構(gòu)自由度數(shù)有關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)層剛度突變較大時，振型數(shù)也應(yīng)取得多些，如有彈性節(jié)點、多塔樓、轉(zhuǎn)換層等結(jié)構(gòu)形式，但振型組合數(shù)應(yīng)不大于有質(zhì)量貢獻的結(jié)構(gòu)自由度數(shù)。振型組合數(shù)是否取值合理，可以看SATWE計算書（文件名為WZQ.OUT）中的X， Y向的有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9。若小于0.9，可逐步加大振型個數(shù)，直到X和Y兩個方向的有效質(zhì)量系數(shù)都大于0.9為止。

2.混凝土框架設(shè)計中的電梯井和強度等級問題

2.1框架結(jié)構(gòu)電梯井問題

在地震的作用下，不同的建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的位移結(jié)果不同，相比來說，高層結(jié)構(gòu)因為多為整體框剪結(jié)構(gòu)，位移是比較難控制的，而多層結(jié)構(gòu)就要容易一些。所以，在多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，框架結(jié)構(gòu)電梯井完全可以采用框架加填充墻形式，不過需要注意的是要對填充墻的構(gòu)造柱部分進行加密，而且要對電梯井周圍的配筋質(zhì)量和數(shù)量做一定的要求，盡可能要多一些高一些，畢竟這部分僅僅通過計算是無法確定結(jié)果的。若要將電梯井做成鋼筋混凝土形式，由于井筒會吸收較大地震力，相應(yīng)減少框架部分吸收的地震力，則框架部分偏于不安全，且井筒基礎(chǔ)設(shè)計也較為困難，故應(yīng)對整個結(jié)構(gòu)按有無鋼筋混凝土井筒分別計算，取最不利結(jié)果配筋，且對井筒墻壁采取做薄墻厚、構(gòu)造配筋、開豎縫、開計算洞等辦法來弱化電梯井剛度，這樣的墻體布置，在地震作用下不至于由于電梯井筒的破壞，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體喪失穩(wěn)定性。

2.2混凝土強度等級問題

一般我們在進行鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，都會對柱的要求比較高，對梁的要求則要低一些，為了達到這個目標(biāo)，柱和梁一般選擇不同等級的混凝土來承擔(dān)，但是隨著建筑物的高度不斷增加，兩者之間的差距也越來越大，給后續(xù)施工帶來很大的麻煩。從現(xiàn)有文件要求來看，柱和梁之問的混凝土強度等級相差不宜大于5MPa，如果超出了這個范圍，必須要對梁柱節(jié)點區(qū)做特殊處理，保證節(jié)點區(qū)混凝土強度等級與柱相同。在這里特別要注意的是，節(jié)點的核心區(qū)所使用的混凝土等級必須與柱完全相同，而不是與梁所使用的混凝土等級一致，從而保證節(jié)點強度。

3. 混凝土框架設(shè)計中的框架節(jié)點抗震性能問題

3.1材料強度問題

目前，水泥的等級相對比較明確化，主要是骨料的等級會有不同，經(jīng)常有企業(yè)會使用不達標(biāo)的骨料以次充好，最終影響到整個建筑的質(zhì)量。央視曾報道深圳有居民樓房出現(xiàn)了樓板開裂，墻體裂縫等等問題，每逢雨天，滲水不止。調(diào)查結(jié)果顯示，出現(xiàn)上述問題的原因是樓房建設(shè)時使用了大量不合格的海砂，暴露出目前國內(nèi)混凝土市場以及建筑檢測業(yè)務(wù)的混亂。報道一經(jīng)播出，引發(fā)了熱烈的討論。像這樣的事件絕不應(yīng)該出現(xiàn)。

3.2水平箍筋問題

在框架節(jié)點內(nèi)配置水平封閉箍筋，一方面對框架節(jié)點核芯區(qū)混凝土產(chǎn)生有利約束，增強傳遞軸向荷載的能力，另一方面承擔(dān)部分水平剪力，提高框架節(jié)點的抗剪承載力。試驗表明，配箍適當(dāng)?shù)目蚣芄?jié)點核芯區(qū)出現(xiàn)貫通裂縫后，混凝土承擔(dān)的剪力繼續(xù)增加，箍筋全部屈服，混凝土與箍筋同時充分發(fā)揮作用，使節(jié)點核芯區(qū)受剪承載力在破壞時達到最大。

3.3豎向箍筋問題

在水平反復(fù)荷載作用下，框架節(jié)點核芯混凝土出現(xiàn)交叉斜裂縫后，剪力的傳遞由斜壓桿作用過渡到水平箍筋承擔(dān)水平分力、柱縱向鋼筋承擔(dān)豎向分力以及平行于斜裂縫的混凝土骨料咬合力所構(gòu)成的桁架抗剪機制，設(shè)置豎向箍筋可承擔(dān)框架節(jié)點剪力的豎向分量，減少混凝土的負擔(dān)，從而提高框架節(jié)點的抗剪承載力，但施工不便。

綜上所述，不論是住宅建筑還是商業(yè)建筑，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都是應(yīng)用最為廣泛的建筑結(jié)構(gòu)形式之一。這種建筑結(jié)構(gòu)形式具有整體性穩(wěn)定，強度高，抗震性能好等一系列的優(yōu)點，所以贏得了人們的一致認可。但是，在這種類型的建筑施工過程中，也會存在很多問題，比如有的地方地形構(gòu)造比較復(fù)雜，在設(shè)計的時候一旦有些因素考慮不到就會出現(xiàn)后續(xù)問題，或者是復(fù)雜的建筑構(gòu)造使得鋼筋綁扎不便等問題，都會給建筑帶來安全隱患。鋼筋混凝土框架設(shè)計和結(jié)構(gòu)施工事關(guān)人民群眾的人身財產(chǎn)安全，所以不論是設(shè)計方還是施工方都應(yīng)該嚴肅認真的對待這個事情。建筑行業(yè)的整體發(fā)展需要我們所有人不斷的努力。

參考文獻：

[1] 樊長林，張善元，路國運. 鋼筋混凝土框架剛塑性抗震設(shè)計方法研究[J]. 世界地震工程. 2009（03）

[2] 辛力，梁興文，白亮. RC框架結(jié)構(gòu)直接基于位移的抗震優(yōu)化設(shè)計方法[J]. 地震工程與工程振動. 2008（05）