鋼筋混凝土框架結構的設計探析
發布時間:2014-08-05
在我國現在的多高層建築中,
鋼筋混凝土結構應用最普遍,其中
鋼筋混凝土框架結構是最常用的結構形式。依據GB 5002022002
混凝土結構設計規範和GB 5001122001
建築結構抗震設計規範,對
抗震等deng級ji的de選xuan取qu,振zhen型xing組zu合he數shu的de合he理li選xuan取qu,軸zhou壓ya比bi限xian值zhi等deng問wen題ti的de計ji算suan容rong易yi被bei設she計ji人ren員yuan,進jin行xing初chu步bu探tan討tao,並bing取qu得de較jiao好hao的de效xiao果guo,可ke供gong設she計ji人ren員yuan參can考kao。
一、概述
在我國現在的多高層建築中,
鋼筋混凝土框架結構是最常用的結構形式。因為其具有足夠的強度,良好的延性和較強的整體性,目前廣泛用於地震設防地區。
在多層
鋼筋混凝土框kuang架jia結jie構gou的de設she計ji過guo程cheng中zhong,筆bi者zhe通tong過guo切qie身shen體ti會hui,總zong結jie歸gui納na了le一yi些xie不bu符fu合he規gui範fan要yao求qiu的de問wen題ti。較jiao常chang見jian的de有you在zai結jie構gou施shi工gong圖tu中zhong將jiang場chang地di類lei別bie寫xie成cheng了le場chang地di土tu類lei別bie,結jie構gou設she計ji使shi用yong年nian限xian與yu建jian築zhu施shi工gong圖tu不bu一yi致zhi,
抗震措施和
抗震構造措施不明確,柱縱筋在基礎內錨固長度不足,周期該折減而未折減等,應引起足夠的重視。
二、框架結構的耗能機理
框架結構主要是以壓彎構件――豎向框架柱和以彎剪構件――水平框架梁組成的。實際工程計算的例子表明,框架結構的延性很大程度上取決於框架梁和框架柱構件本身的延性和屈服彎矩。
在zai地di震zhen作zuo用yong下xia,框kuang架jia結jie構gou每mei經jing過guo一yi個ge循xun環huan,加jia載zai時shi先xian是shi結jie構gou吸xi收shou或huo儲chu存cun能neng量liang,卸xie載zai時shi釋shi放fang能neng量liang,但dan兩liang者zhe不bu相xiang等deng。兩liang者zhe之zhi差cha為wei結jie構gou或huo構gou件jian在zai一yi個ge循xun環huan中zhong的de“耗失能量”(耗能) ,也即一個滯回環內所含的麵積。結構吸收的地震能量可以由力――位移曲線所包圍的麵積來表示。
三、
鋼筋混凝土框架結構設計中的兩個注意問題
(一)
抗震等級的選取
對於乙類建築,建築
抗震設計規範3.1.322規定:地震作用應符合本地區
抗震設防烈度的要求,但是
抗震措施(主要體現為
抗震等級)在一般情況下,當
抗震設防烈度為6度~8度時,應符合本地區
抗震設防烈度提高一度的要求。實際設計中經常發生
抗震等級選錯的情況,如:位於8度區的某乙類建築,應按9度由建築
抗震設計規範表6.1.2確定,為一級
抗震等級。
(二)振型組合數的合理選取
應按以下規則選取:對於較高層建築,當不考慮扭轉耦聯時,振型數應不小於3;當振型數多於3時,宜取為3的倍數(由於程序按3個振型一頁輸出),但不能多於層數。當房屋層數不大於2時,振型數可取層數。對於不規則建築,當考慮扭轉耦聯時,振型數應不小於9,但不能超過結構層的3倍,隻有定義彈性樓板且按總剛分析法分析時,才可以取更多的振型。建築
抗震設計規範在條文說明中明確指出:振型數可以取振型參與質量達到總質量90%所需的振型數。
目前satwe等程序已有這種功能,這是一個重要指標。如:對於某一建築,選取的振型數為15,但振型參與質量係數隻有50%,說明振型數取得不夠,可能由於此建築過於複雜或由於某些杆件不連續導致局部震動引起的,應仔細複核。
四、獨立基礎拉梁的問題
當基礎埋置較深,為了減小底層柱計算高度及底層側向位移,可在±0. 000附近設置基礎拉梁,但不宜按構造設置,宜按照框架要求設計,應注意此時需將板厚取為0,定義彈性結點,按總剛分析法分析計算,且基礎應設成短柱基礎。
五、構造方麵的若幹問題
(一)框架梁的通常麵積配筋率ρsv不滿足規範要求
GB 5001022002
混凝土結構設計規範11.3.9明確規定了最小麵積配筋率,容易被忽視。如:二級框架,500mm×800mm,C40,非加密區箍筋<8@200,四肢箍要求ρsv≥0.28ft/fyv=(0.28×1.71)/210=0.00228,實際ρsv=(50.3×4)/(200×500)=0.00200<0.00228,不滿足設計規範。
(二)當框架梁端縱向受拉筋配筋率大於2%時,箍筋直徑沒有增大2mm
設計中經常碰到梁端縱向受拉筋配筋率大於2%的情況,往往不注意GB 5001022002
混凝土結構設計規範11.3.623的規定,導致箍筋直徑偏小。如:某二級框架梁截麵尺寸為250mm×400mm,梁端負筋為4Φ25,混凝土為C30,箍筋為<8@100,可知梁端縱向受拉筋配筋率為(490.9×4)/(250×365)=2.15%>2%,故箍筋直徑應至少為10mm,原配箍筋直徑偏小。
(三)框架梁加密區箍筋肢距不滿足規範要求
如:寬300mm框架梁,箍筋為<10@100,兩肢箍,此時箍筋肢距為260mm。當
抗震等級為1級~3級時,不滿足GB 5001022002
混凝土結構設計規範11.3.8的規定,應在加密區範圍內加一根拉筋,成三肢箍,可滿足要求。
(四)框架柱縱筋間距和淨距不滿足規範要求
按GB 5001022002
混凝土結構設計規範10.3.123和11.4.13的規定,框架柱縱筋的淨距不宜小於50mm,且當柱截麵尺寸大於400mm時縱筋的間距不宜大於200mm。邊(bian)柱(zhu)有(you)可(ke)能(neng)會(hui)遇(yu)到(dao)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang),特(te)別(bie)是(shi)當(dang)邊(bian)跨(kua)較(jiao)長(chang),柱(zhu)的(de)計(ji)算(suan)長(chang)度(du)較(jiao)長(chang),沿(yan)邊(bian)跨(kua)方(fang)向(xiang)框(kuang)架(jia)的(de)抗(kang)側(ce)剛(gang)度(du)較(jiao)弱(ruo)時(shi)。這(zhe)時(shi)框(kuang)架(jia)柱(zhu)邊(bian)跨(kua)方(fang)向(xiang)計(ji)算(suan)配(pei)筋(jin)較(jiao)大(da),另(ling)一(yi)方(fang)向(xiang)配(pei)筋(jin)較(jiao)小(xiao),如(ru)某(mou)框(kuang)架(jia)柱(zhu)高(gao)7.0m,截麵尺寸為500mm×700mm,短邊配8Φ25,長邊配4Φ25,兩方向均不滿足規範要求。
(五)地下室頂板厚度不夠
按建築
抗震設計規範6.1.4的規定,當作為上部嵌固部位時,應避免開大洞口,采用現澆結構,且板厚不宜小於180mm,實際設計中在此種情況下經常會忽視此條規定,導致板厚偏小。
(六)短柱位置未明確
樓lou梯ti平ping台tai梁liang或huo者zhe雨yu篷peng梁liang支zhi撐cheng在zai框kuang架jia柱zhu上shang,容rong易yi形xing成cheng短duan柱zhu,應ying按an要yao求qiu全quan長chang加jia密mi箍gu筋jin。框kuang架jia外wai圍wei填tian充chong牆qiang開kai窗chuang,由you於yu窗chuang台tai處chu砌qi體ti對dui框kuang架jia柱zhu作zuo用yong,容rong易yi形xing成cheng短duan柱zhu,也ye應ying全quan長chang加jia密mi。若ruo不bu加jia密mi,可ke將jiang砌qi體ti牆qiang與yu框kuang架jia柱zhu設she成cheng柔rou性xing連lian接jie(如:牆柱之間留有縫隙,填充一些鬆散材料,但應有鋼筋與柱拉結),或從邊框梁處出挑挑耳,上砌砌體填充牆,消除對框架柱的作用。
六、關於框架結構電梯井的問題
由於在地震作用下高層框架結構的位移較難控製,而多層框架結構的位移控製要比其容易許多,故對於多層的
鋼筋混凝土框(kuang)架(jia)結(jie)構(gou)電(dian)梯(ti)井(jing),完(wan)全(quan)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)框(kuang)架(jia)加(jia)填(tian)充(chong)牆(qiang)形(xing)式(shi),隻(zhi)是(shi)這(zhe)時(shi)應(ying)加(jia)密(mi)填(tian)充(chong)牆(qiang)構(gou)造(zao)柱(zhu),且(qie)應(ying)注(zhu)意(yi)加(jia)強(qiang)電(dian)梯(ti)井(jing)周(zhou)圍(wei)的(de)框(kuang)架(jia)梁(liang)柱(zhu)的(de)配(pei)筋(jin),因(yin)其(qi)剛(gang)度(du)影(ying)響(xiang)在(zai)計(ji)算(suan)中(zhong)無(wu)法(fa)反(fan)映(ying)出(chu)來(lai)。若(ruo)要(yao)將(jiang)電(dian)梯(ti)井(jing)做(zuo)成(cheng)
鋼筋混凝土形xing式shi,由you於yu井jing筒tong會hui吸xi收shou較jiao大da地di震zhen力li,相xiang應ying減jian少shao框kuang架jia部bu分fen吸xi收shou的de地di震zhen力li,則ze框kuang架jia部bu分fen偏pian於yu不bu安an全quan,且qie井jing筒tong基ji礎chu設she計ji也ye較jiao為wei困kun難nan,故gu應ying對dui整zheng個ge結jie構gou按an有you無wu
鋼筋混凝土井筒分別計算,取最不利結果配筋,且對井筒牆壁采取做薄牆厚、構造配筋、開豎縫、開計算洞等辦法來弱化電梯井剛度。這樣的牆體布置,在地震作用下不至於由於電梯井筒的破壞,而導致結構整體喪失穩定性。
參考文獻:
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混凝土結構設計規範[S].
[2]GB 5001122001,建築
抗震設計規範[S].
[3]GB 5000722002,建築地基基礎設計規範[S].
[4]龔思禮. 建築
抗震設計手冊[M].北京:中國建築工業出版社,1994.57273.