重慶大略建筑設(shè)計有限公司 401147

摘要：隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)在建筑工程中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。文章針對目前這一結(jié)構(gòu)形式在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的幾個問題予以分析總結(jié)，以期為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；荷載計算；配筋率

隨著建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化，無論是工業(yè)建筑還是民用建筑，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)行比較常用的結(jié)構(gòu)形式，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各類建筑中，雖然這種結(jié)構(gòu)形式看上去比較簡單，但是在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果把握不好，將會出現(xiàn)很多問題，以下是筆者根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)出來的幾個多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中值得注意的問題，供大家參考。

1 截面尺寸的選擇

梁、柱截面尺寸的選擇是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，除應(yīng)滿足規(guī)范所要求的取值范圍，還應(yīng)注意盡可能使柱的線剛度與梁的線剛度的比值大于 1，以達到在罕遇地震作用下，梁端形成塑性鉸時，節(jié)點仍處于彈性工作階段的目的，即規(guī)范所要求的“強柱弱梁強節(jié)點”。

2 獨立基礎(chǔ)設(shè)計荷載取值

通常情況下，多層框架房屋采用的是柱下獨立基礎(chǔ)的形式?！犊拐鹨?guī)范》中明確指出，在地基的主要持力層沒有軟弱粘性土層的情況下，當建筑高度在 24 m 以下且層數(shù)不超過 8層的一般民用建筑，可以不對地基和基礎(chǔ)的抗震承載力進行驗算。但是在進行基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)該將風荷載考慮進去；所以，不能因為一般建筑在地震區(qū)風荷載不是控制荷載而忽略了。還有些設(shè)計師在進行獨立基礎(chǔ)設(shè)計時，柱腳內(nèi)力設(shè)計值取值不合理，只對軸力與彎曲采取了設(shè)計值，而未能考慮剪力，還有些甚至只取了軸力設(shè)計值。若獨立基礎(chǔ)的設(shè)計荷載取值不合理，將會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的不安全或者材料浪費。

3 框架計算簡圖要合理

無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋，獨立基礎(chǔ)埋置較深，在-0. 05 m 左右設(shè)有基礎(chǔ)拉梁時，應(yīng)將基礎(chǔ)拉梁按層1 輸入，拉梁上如作用有荷載，應(yīng)將荷載一并輸入。根據(jù)《抗震規(guī)范》第 6. 2. 3 條，框架柱底層柱腳彎矩設(shè)計值應(yīng)乘以增大系數(shù)。當設(shè)拉梁層時，一般情況下，要比較底層柱的配筋是由基礎(chǔ)頂面處的截面控制還是由基礎(chǔ)拉梁頂面處的截面控制。

考慮到地基土的約束作用，對這樣的計算簡圖，在電算程序總信息輸入中，可填寫地下室層數(shù)為 1，并復(fù)算一次，按兩計算結(jié)果的包絡(luò)圖進行框架結(jié)構(gòu)底層柱的配筋。

4 結(jié)構(gòu)計算中幾個重要參數(shù)選取問題

《抗震規(guī)范》中明確指出，采用計算機計算出來的所有結(jié)果，都必須在經(jīng)過對其合理性、有效性認真分析判斷后才能適用于工程設(shè)計。一般，電算的結(jié)果主要包括結(jié)構(gòu)的自振周期，樓層彈性層間位移、樓層地震剪力系數(shù)、樓層的彈塑性層間位移。樓層的側(cè)向剛度比，振型參與質(zhì)量系數(shù)，墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋，底層墻和柱底部截面的內(nèi)力設(shè)計值?？蚣?抗震墻結(jié)構(gòu)中抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。要想對電算結(jié)果的合理性有一個正確的判斷，這就要求計算時必須選用正確的計算簡圖與合理的結(jié)構(gòu)方案，還得分別將抗震設(shè)防烈度以及場地類別正確的輸入，除此之外，還必須將電算程序中的其他參數(shù)準確合理的輸入。

4. 1 結(jié)構(gòu)抗震等級的確定

在建筑工程設(shè)計中，按照抗震設(shè)防來分類，一般的民用住宅建筑、公寓、辦公樓等，很多房屋建筑是屬于丙類建筑。

當筆者確定這些建筑的抗震等級時，通常是根據(jù)本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型以及建筑高度來查《抗震規(guī)范》中的表來確定的。但是對于交通、電訊、消防、能源以及醫(yī)療類建筑，大型商場與體育場館等公共建筑，首先，就應(yīng)該確定其中哪些建筑物是乙類建筑。我們通常按照抗震設(shè)防烈度來計算乙、丙類建筑的地震作用。通常情況，乙類建筑，當抗震設(shè)防烈度在 6 ～ 8 度時，應(yīng)該采取抗震措施。一般是在本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度的基礎(chǔ)上再增加一度，再查表來確定其抗震等級。若該乙類建筑處于 7 度地區(qū)，而其高度又超過規(guī)定的范圍，此時，就應(yīng)該采取更為有效的其他抗震措施。

4. 2 地震力的振型組合數(shù)

多層建筑結(jié)構(gòu)，若不需要進行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算，其地震力的振型組合數(shù)不應(yīng)小于 3；若振型組合數(shù)大于 3，則應(yīng)該取 3的倍數(shù)，但不小于建筑物的層數(shù)；若房屋層數(shù)少于 3 層，振型組合數(shù)就取層數(shù)。不規(guī)則的高層建筑，當需要考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時，其振型數(shù)不應(yīng)小于 9。建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)比較多或者其剛度變化較大時，其振型組合數(shù)應(yīng)越大，比如有轉(zhuǎn)換、小塔樓等建筑，其振型組合數(shù)不應(yīng)小于 12，但是也不得多于 3 倍層數(shù)。

一般可以采取振型參與質(zhì)量為總質(zhì)量的 90% 時所需要的振型數(shù)作為合適的振型數(shù)。在應(yīng)用 SATWE 等程序進行電算時，便可以將這種參與質(zhì)量的比值輸入進去。但是，有些設(shè)計人員重視程度不夠，往往比較隨意地選取振型數(shù)，這是不行的。另外，只有在建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)比較明顯時，才采用耦聯(lián)計算，若必要時還是需要補充非耦聯(lián)計算。

4. 3 結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)的確定

結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)中，因為存在填充墻，其實際剛度往往比計算剛度大。計算周期比實際周期大，因而，計算出來的地震剪力偏小，顯得結(jié)構(gòu)的安全性較差，所以應(yīng)該對結(jié)構(gòu)的計算周期進行適當?shù)恼蹨p，但是折減系數(shù)不得過大。若框架結(jié)構(gòu)采用砌體填充墻，則其計算周期折減系數(shù)為0. 6 ～ 0. 7；若采用輕質(zhì)砌體或者砌體填充墻較少則可取 0. 7 ～ 0. 8；當全部用輕質(zhì)墻體板材時，折減系數(shù)為 0. 9。而只有無填充墻的純框架，才可以不進行計算周期折減。

5 框架柱配筋的調(diào)整

框架柱的配筋率一般都很低，有時電算結(jié)果為構(gòu)造配筋，但是實際工程中均不會按此配筋，因為在地震作用下的框架柱，尤其是角柱，所受的扭轉(zhuǎn)剪力最大，同時又受雙向彎矩作用，而橫梁的約束又較小，工作狀態(tài)下又處于雙向偏心受壓狀態(tài)，所以其震害重于內(nèi)柱，對于質(zhì)量分布不均勻的框架尤為明顯，因此應(yīng)選擇最不利的方向進行框架計算。另外也可分別從縱、橫兩個方向計算后比較同一側(cè)面的配筋，取其較大值，并采用對稱配筋的原則，為了滿足框架柱在多種內(nèi)力組合作用下其強度要求，在配筋計算時應(yīng)注意以下問題：角柱、邊柱及抗震墻端柱在地震作用組合下產(chǎn)生偏心受拉時，其柱內(nèi)縱筋總截面面積應(yīng)比計算值增大 25%；框架柱的配筋可放大 1. 2 ～1. 6 倍。其中角柱 1. 4 倍，邊柱 1. 3 倍，中柱 1. 2 倍；框架柱的箍筋形式應(yīng)選用菱形或井字形，以增強箍筋對混凝土的約束；對于二、三級框架的底層柱底和底部加強部位縱筋宜采用焊接，且當柱縱向鋼筋的總配筋率超過 3%時，箍筋的直徑不應(yīng)小于 8 mm，并應(yīng)焊接。

另外多層框架電算時常不考慮溫度應(yīng)力和基礎(chǔ)的不均勻沉降，當多層框架水平尺寸和垂直尺寸較大以及地基軟弱土層較厚或地基土質(zhì)不均勻時，可以適當放大框架柱的配筋，且宜在縱、橫兩個方向設(shè)置基礎(chǔ)梁，其配筋不宜按構(gòu)造設(shè)置，應(yīng)按框架梁進行設(shè)計，并按規(guī)范要求設(shè)置箍筋加密區(qū)。

6 總結(jié)

結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)工作。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，需要有扎實的理論知識，靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。加深對當前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的認識與研究，以不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，使設(shè)計的作品比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準、更合理和更經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式。

參考文獻：

[1]李國勝. 多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中疑難問題的處理及算例[M]. 中國建筑工業(yè)出版社，2004

[2]范俊梅. 鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計問題分析[J]. 科技資訊，2008（ 3）