钢筋混凝土多层框架结构设计的探讨
作者:曹捷 陈军     来源:新外建

利用该计算简图且通过PK软件计算后,会造成顶层的横梁因跨度过大而超筋,其两侧柱也由于柱顶弯矩过大而超筋,这时,如果一味地增加梁柱的截面尺寸或提高混凝土强度等级,必将造成错误设计。
对于这种情况,就需要设计人员进行人工干预。我们可以通过修改利用PM软件已形成的PK计算数据文件,将整体框架变为顶部开口框架(见图4),然后将井字梁端的剪力、弯矩以节点荷载的形式输到框架柱顶,最后再利用PK软件进行内力和配筋的计算。
另外还应考虑作为井字梁边梁的框架梁的扭转因素,增加其抗扭纵筋和箍筋的数量。
值得一提的是井字梁结构体系不仅对结构受力有利,而且对消防设备布置有利。因为消防喷淋的布置间距一般为3~3.4m,并呈阵列布置,商业建筑柱距一般为8~10m,所以井字梁体系梁的分隔恰好符合喷淋间距要求,这样布置的喷淋既经济又符合规范要求。商业建筑的层高中有一大部分是被设备占用,井字梁体系因为双向受力,受力均匀,所以框架梁及次梁断面相对较小,这对提高建筑净空,给设备提供更多空间很有利。

 

图三 ③轴框架计算简图                                    图四 开口框架


3. 加强短柱设计意识

抗震设计中要求构件具有一定的延性,破坏时尽可能成延性,但对于短柱,其破坏形式一般为剪切破坏或纵筋的粘结滑移破坏,均属脆性破坏,所以设计时应尽量避免短柱的出现。然而实际情况中,由于楼板错层、楼梯间平台梁、层高较低等客观条件的制约仍然会出现一些短柱,这就需要设计者予以充分的重视并采取相关措施。
首先短柱在图纸中应给与明显的表示以提醒施工人员。另外,以往一直采用的箍筋沿短柱全长加密以防止剪切破坏的措施经震害证明仍有不妥之处,而采用复合矩形螺旋箍筋和高强复式螺旋箍筋不仅可有效地提高柱子的抗剪承载力,而且可以加强对混凝土的约束,提高其抗压承载力,改善短柱的抗震性能。


4. 结构抗震等级的确定
结构抗震等级的确定直接影响到地震作用计算的大小和抗震措施的采用。《抗震规范》第6.1.2条规定:对于丙类建筑的抗震等级可按表6.1.2确定,这对于多数的属于丙类的工业与民用建筑是可行的。然而对于《抗震规范》第6.1.3条第4项“抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑应按本规范第3.1.3条规定和表6.1.2确定抗震等级”的规定却经常被忽略。例如有些商业、医疗、体育馆等建筑被误判为丙类建筑,采用错误的抗震等级,导致错误设计。
对于这样的建筑。首先应根据国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223 2004正确确定它的抗震设防类别,然后按照设防类别及抗震规范要求,确定其相应的地震作用计算和抗震措施。例如:对于乙类建筑,地震措施对于6~8度设防烈度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。“提高一度”的概念是指如果在7度设防烈度区,那么,应按8度设防烈度由表6.1.2确定该乙类建筑的抗震等级。


5. 周期折减系数的取用
进行框架结构的周期和刚度计算时,往往忽略框架填充墙的影响。但实际情况中填充墙(砖砌体)在早期弹性工作阶段参与工作的能力是较大的,这使得结构实际的刚度大于计算刚度,实际的周期小于计算周期,地震作用计算偏小,结构设计作用应按本地区抗震设防烈度计算,但抗震偏于不安全。为了避免较大误差,在设计过程中应该对计算周期进行折减。
一般情况下,周期折减系数的取值为:当填充墙为砌体时,取0.6~0.7,为轻质砌块或砌体填充墙较少时,取0.7~0.8,当填充墙为轻质墙体板材时,取0.9,无填充墙的纯框架取1.0。可以看出,填充墙的刚度越小对框架的周期影响越小,吸收地震作用的能力也越弱。


6. 防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计建议
建筑工程中,混凝土结构的裂缝较为普遍,裂缝的类型也很多,但按成因基本可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度变形引起的收缩裂缝和温度裂缝以及由这两种变形共同引起的温度收缩裂缝则是实际工程中最常见的裂缝。虽然这类裂缝属非结构性裂缝,一般不致影响构件承载力和结构安全,但却会影响结构的耐久性和整体性。同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。 
6.1 有效设置后浇带
后浇带是列入规范的一种目前设计人员常采用的方法,它利用了混凝土早期收缩量大的特性,其设计思路是“以放为主”。主要作用是释放早期混凝土收缩应力,减小以收缩为主的变形。结合多年来的工程实践,就后浇带的具体做法提出以下建议和看法:
6.1.1 间距
规范规定为30~40m。建议具体工程应结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑,一般应控制在30m左右。
6.1.2位置
6.1.2.1小跨梁开间或受力较小的部位,一般可在梁跨1/3处。
6.1.2.2平面布置时要注意梁的布置宜平行于后浇带以免梁截断太多。
6.1.2.3视具体情况可沿平面曲折通过。
6.1.3 宽度
高规规定800~1000mm。建议预留的宽度要考虑满足钢筋错开搭接要求。可允许大于1000mm

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