馬文正

【摘要】本文分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中框架梁、框架柱、剪力墻的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)造，并敘述了對(duì)規(guī)范的理解與實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】構(gòu)件設(shè)計(jì)；框架梁；框架柱；剪力墻

為滿足抗震結(jié)構(gòu)在地震作用下?lián)碛凶銐虻难有?，?guī)范規(guī)定了構(gòu)件的最小截面尺寸、最小配筋率、箍筋體積配箍率等構(gòu)造措施。本文主要從概念出發(fā)，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造角度探討梁、柱、墻等構(gòu)件的施工圖設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題，同時(shí)也是結(jié)構(gòu)審圖工作中較為重要的內(nèi)容。

1、框架梁

《高規(guī)》6.3.1條規(guī)定了高層結(jié)構(gòu)框架梁的截面取值，實(shí)際工程中對(duì)荷載較大的情況跨高比可取上限范圍1/10～1/12取值，對(duì)荷載較小的情況跨高比可取下限范圍1/15～1/18取值，當(dāng)采用無梁樓板結(jié)構(gòu)時(shí)，板厚不小于跨度的1/18且沿柱網(wǎng)設(shè)置暗梁時(shí)，可認(rèn)為其屬于梁板結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁截面的確定，應(yīng)考慮對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)的影響。1）適當(dāng)加大梁的截面高度，梁的自重較小；高度較大，對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的貢獻(xiàn)也較大。在豎向荷載作用下梁的配筋較小，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性較好。2）采用寬扁梁或梁的截面高度較小時(shí)，梁的自重增加，剛度較小，對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的貢獻(xiàn)也較小，同時(shí)也會(huì)加大框架柱或剪力墻的負(fù)擔(dān)，框架柱或剪力墻的截面和配筋也較大，框架梁的配筋也大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性較差。但框架梁截面較小時(shí)，較容易實(shí)現(xiàn)梁鉸機(jī)制，較容易滿足墻柱弱梁要求，結(jié)構(gòu)的抗震性能不差。

《高規(guī)》6.3.2條規(guī)定了計(jì)入受壓鋼筋作用的梁端截面混凝土受壓區(qū)高度與有效高度之比值要求；縱向受拉鋼筋的最小配筋率要求；梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋截面面積比值的要求；梁端箍筋加密區(qū)范圍、箍筋最大間距、箍筋最小直徑的要求?？v向受壓鋼筋的錨固應(yīng)按照《混規(guī)》規(guī)定滿足對(duì)受壓鋼筋的特殊錨固要求，并在縱向受壓鋼筋錨固長度范圍內(nèi)配置橫向構(gòu)造鋼筋，以防止保護(hù)層混凝土劈裂時(shí)，縱向受壓鋼筋的錨固突然實(shí)效。橫向鋼筋指垂直于縱向受力鋼筋的箍筋或間接鋼筋。當(dāng)梁端頂截面與底截面采用不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋時(shí)，受壓鋼筋不宜再按配筋率控制，可理解為Asfy≥Asfy/2。

《高規(guī)》6.3.3條規(guī)定了梁端縱向受拉鋼筋的最大配筋率要求；沿梁全長頂面和底面的縱向通長鋼筋的要求；以及貫通框架中柱的梁鋼筋最大直徑的限值要求。根據(jù)國外試驗(yàn)資料，受彎構(gòu)件的延性隨其配筋率的提高而降低，但當(dāng)配置不少于受拉鋼筋50%的受壓鋼筋時(shí)，其延性可以與低配筋率的構(gòu)件相當(dāng)。所以當(dāng)受壓鋼筋不小于受拉鋼筋的0.5倍時(shí)，受拉鋼筋配筋率可提高至2.75%。梁的通長鋼筋可以是梁兩端部分負(fù)筋通長配置，也可以是梁跨中頂面鋼筋與其兩側(cè)梁端負(fù)筋連接。中柱貫通鋼筋直徑的要求，主要為防止梁在反復(fù)作用時(shí)鋼筋的滑移。采用圓形截面柱時(shí)，應(yīng)盡量居中布置框架梁。當(dāng)梁鋼筋所在位置的弦長不滿足要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置方形梁柱節(jié)點(diǎn)。

2、框架柱

《抗規(guī)》6.3.5條及《高規(guī)》6.4.1條規(guī)定了框架柱最小截面尺寸、柱的剪跨比、柱截面的高寬比要求?？紤]到抗震安全，抗震設(shè)計(jì)時(shí)柱截面尺寸不宜過小，對(duì)層數(shù)不超過兩層時(shí)的框架柱截面要求予以適當(dāng)放松。樓梯柱作為一種特殊結(jié)構(gòu)柱，宜按抗震設(shè)計(jì)的框架柱要求采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，樓梯柱的截面寬度不應(yīng)小于200mm截面面積不應(yīng)小于框架柱的截面面積要求。

《高規(guī)》6.4.2條規(guī)定了抗震設(shè)計(jì)時(shí)，鋼筋混凝土柱軸壓比的限值要求。當(dāng)配筋量、箍筋形式滿足一定要求，或在柱截面中部設(shè)置配筋芯柱且配筋量滿足一定要求時(shí)，柱的延性有不同程度的提高，因此可對(duì)柱的軸壓比限值適當(dāng)放寬。設(shè)置芯柱的目的在于改善鋼筋混凝土框架柱的延性，結(jié)構(gòu)分析時(shí)一般不考慮芯柱對(duì)框架柱抗彎及抗剪承載力的影響，因此，芯柱一般設(shè)置在柱截面的中部。

《高規(guī)》6.4.3條規(guī)定了柱縱向鋼筋的最小配筋率、箍筋加密區(qū)最大箍筋間距和最小直徑的要求。影響框架柱最小配筋率的因素很多，有框架柱的類型、抗震等級(jí)的高低、場地條件的影響、混凝土及鋼筋強(qiáng)度等級(jí)的高低等。本條第2款第2）項(xiàng)主要考慮當(dāng)箍筋直徑較大且肢數(shù)較多時(shí)，箍筋的凈距偏小不利于混凝土澆筑，故將箍筋的間距適當(dāng)放寬，以便于施工和保證混凝土的澆筑質(zhì)量。但箍筋的間距放寬后，柱的體積配箍率仍需滿足相關(guān)要求。對(duì)箍筋的肢距要求，是為保證箍筋對(duì)混凝土及受壓鋼筋的有效約束。

3、剪力墻

剪力墻的截面厚度應(yīng)滿足《高規(guī)》7.2.1條的規(guī)定，并應(yīng)符合《高規(guī)》附錄D對(duì)墻體穩(wěn)定驗(yàn)算要求。實(shí)際工程中，在墻肢平面外設(shè)置約束構(gòu)件對(duì)提高墻肢的承載力及墻肢的穩(wěn)定性作用明顯。有試驗(yàn)表明：有平面外約束的墻肢與平面外無約束矩形截面墻肢相比，不僅墻板的穩(wěn)定性明顯改善，而且其極限承載力約提高40%，極限層間位移角約增加一倍，對(duì)地震能量的耗能能力大20%左右。樓梯間外部剪力墻承受少量的豎向荷載，地震時(shí)容易出現(xiàn)拉應(yīng)力，墻的計(jì)算長度不能按上、下樓梯高度取值，墻的穩(wěn)定性不能完全由程序自動(dòng)驗(yàn)算，應(yīng)進(jìn)行必要的復(fù)核計(jì)算。應(yīng)采取措施加強(qiáng)墻與樓層及休息平臺(tái)的連接，必要時(shí)應(yīng)加大樓梯板厚度，樓梯短向鋼筋應(yīng)加大并按受拉錨固要求錨入墻內(nèi)，梯板沿長向板邊設(shè)置暗梁或鋼筋帶，加大梯板的平面內(nèi)剛度并給墻以較大的平面外約束。

高層剪力墻結(jié)構(gòu)的豎向和水平分布鋼筋不應(yīng)單排配置。其配筋要求應(yīng)滿足《高規(guī)》7.2.3條對(duì)鋼筋排數(shù)的要求。當(dāng)剪力墻厚度較大時(shí)，如果只配置雙排配筋，則在墻厚中部形成大面積的素混凝土，將導(dǎo)致剪力墻截面應(yīng)力的不均勻，因此，要采用三排或四排，每排鋼筋包含水平分布鋼筋及豎向分布鋼筋。截面設(shè)計(jì)所需總配筋可分配在各排分布筋中，靠墻面的配筋比例可適當(dāng)加大。對(duì)結(jié)構(gòu)重要部位的剪力墻，其水平和豎向分布筋的配筋率宜適當(dāng)提高，對(duì)溫度、收縮應(yīng)力較大的部位，水平分布筋的配筋率宜適當(dāng)提高。需加強(qiáng)配置水平及豎向分布筋的剪力墻有：剪力墻頂層、樓、電梯間墻體、端開間的縱向剪力墻、端山墻等。

剪力墻兩端和洞口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件，當(dāng)剪力墻底層墻底截面的軸壓比大于《高規(guī)》表7.2.14的規(guī)定值時(shí)，以及部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻，應(yīng)在底部加強(qiáng)部位及相鄰上一層設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，對(duì)地面以下，約束邊緣構(gòu)件應(yīng)延伸至嵌固端的下一層，當(dāng)嵌固端位于基礎(chǔ)頂面時(shí)，延伸至基礎(chǔ)。以底層墻肢的軸壓比作為判斷是否設(shè)置約束邊緣構(gòu)件的依據(jù)，是建立在墻肢在底部加強(qiáng)部位高度范圍內(nèi)截面不變或均勻變化的基礎(chǔ)上的，即在底部加強(qiáng)部位的高度范圍內(nèi)，墻肢的最大軸壓比數(shù)值應(yīng)出現(xiàn)在墻底截面。底部加強(qiáng)部位及相鄰上一層的剪力墻，當(dāng)側(cè)向剛度無突變時(shí)，墻的厚度不宜改變。對(duì)復(fù)雜工程，當(dāng)剪力墻底截面的軸壓比不是最大值時(shí)，應(yīng)以底部加強(qiáng)部位高度范圍內(nèi)墻肢的最大軸壓比數(shù)值來確定是否設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

參考文獻(xiàn)：

[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中國建筑工業(yè)出版社JGJ3-2010

[2]朱炳寅，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程應(yīng)用與分析》中國建筑工業(yè)出版社，2012年出版