摘要:隨著經濟的高速發展,我國高層建筑發展迅速,設計思想在不斷更新,建筑平面布置與豎向體形也越來越復雜,這就給高層框架結構設計提出更高的要求。

　　關鍵詞:框架結構 結構設計

　　1 建筑框架結構的基礎部分設計

　　1.1 對于柱下擴展基礎寬度較寬(大于4米)或地基不均勻及地基較軟時宜采用柱下條基。并應考慮節點處基礎底面積雙向重復使用的不利因素,適當加寬基礎。

　　1.2 建筑地段較好,基礎埋深大于3米時,應建議甲方做地下室。當地基承載力滿足設計要求時,地下室底板可不再外伸以利于防水。每隔30～40米設一后澆帶,并注明兩個月后用微膨脹混凝土澆注。設置地下室可降低地基的附加應力,提高地基的承載力(尤其是在周圍有建筑時有用),減少地震作用對上部結構的影響。不應設局部地下室,且地下室應有相同的埋深。

　　1.3 地下室外墻為混凝土時,相應的樓層處梁和基礎梁可取消。

　　1.4 抗震縫、伸縮縫在地面以下可不設,連接處應加強。但沉降縫兩側墻體基礎一定要分開。

　　1.5 新建建筑物基礎不宜深于周圍已有基礎。如深于原有基礎,其基礎間的凈距應不少于基礎高差的2倍,否則應打抗滑移樁,防止原有建筑的破壞。建筑層數相差較大時,應在層數較低的基礎方格中心的區域內墊焦碴來調整基底附加應力。

　　1.6 獨立基礎偏心不能過大,必要時可與相近的基礎做成柱下條基。柱下條形基礎的底板偏心不能過大,必要時可作成三面支承一面自由板(類似筏基中間開洞)。兩根柱的柱下條基的荷載重心和基礎底版的形心宜重合,基礎底板可做成梯形或臺階形,或調整挑梁兩端的出挑長度。

　　1.7 獨立基礎的拉梁宜通長配筋,其下應墊焦碴。拉梁頂標高宜較高,否則底層墻體過高。

　　1.8 底層內隔墻一般不用做基礎,可將地面的混凝土墊層局部加厚。

　　1.9 考慮到一般建筑沉降為鍋底形,結構的整體彎曲和上部結構與基礎的協同作用,頂、底板鋼筋應拉通(多層的負筋可截斷1/2或1/3),且縱向基礎梁的底筋也應拉通。

　　1.10基礎底板混凝土不宜大于C3O,一是沒用,二是容易出現裂縫。

　　1.11基礎底面積不應因地震附加力而過分加大,否則地震下安全了而常規情況下反而沉降差異較大,本末倒置。

　　2 建筑框架結構的柱部分設計

　　2.1 地上為圓柱時,地下部分應改為方柱,方便施工。圓柱縱筋根數最少為8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部應有一圈半的水平段。方柱箍筋應使用井字箍,并按規范加密。角柱、樓梯間柱應增大縱筋并全柱高加密箍筋。幼兒園不宜用方柱。

　　2.2 原則上柱的縱筋宜大直徑大間距,但間距不宜大于200。

　　2.3 柱內埋管,由于梁的縱筋錨入柱內,一般情況下僅在柱的四角才有條件埋設較粗的管。管截面面積占柱截面4%以下時,可不必驗算。柱內不得穿暖氣管。

　　2.4 柱斷面不宜小于450×450,混凝土不宜小于C25,否則梁縱筋錨入柱內的水平段不容易滿足0.45La的要求,不滿足時應加橫筋;否則在梁柱節點處鋼筋太密,混凝土澆筑困難。異型柱結構,梁縱筋一排根數不宜過多,柱端部縱筋不宜過密,否則節點混凝土澆筑困難。當有部分矩形柱部分異型柱時,應注意異型柱的剛度要和矩形柱相接近,不要相差太大。

　　2.5柱應盡量采用高強度混凝土來滿足軸壓比的限制,減小斷面尺寸。

　　2.6盡量避免短柱,短柱箍筋應全高加密,短柱縱筋不宜過大。

　　2.7考慮到豎向地震作用,柱子的軸壓比及配筋宜留有余地。

　　2.8獨立柱上或柱的中部(半層處)有挑梁時,挑梁長度應有限制。

　　3 建筑框架結構的梁部分設計

　　3.1 梁上有次梁處(包括挑梁端部)應附加箍筋和吊筋,宜優先采用附加箍筋。附加筋一般要有,但不應絕對。規范說的清楚,位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載,應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大,次梁荷載較大時,應加附加筋。當主梁高度很高,次梁截面很小、荷載很小時,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大,如工藝要求形成的主次深梁,而荷載相對不大,主梁也可不加附加筋。

　　3.2 當外部梁跨度相差不大時,梁高宜等高,尤其是外部的框架梁。當梁底距外窗頂尺寸較小時,宜加大梁高做至窗頂。外部框架梁盡量做成外皮與柱外皮平齊。梁也可偏出柱邊一較小尺寸。梁與柱的偏心可大于1/4柱寬,并宜小于1/3柱寬。

　　3.3 梁上有次梁時,應避免次梁搭接在主梁的支座附近,否則應考慮由次梁引起的主梁抗扭,或增加構造抗扭縱筋和箍筋。當采用現澆板時,抗扭問題并不嚴重。

　　3.4 原則上梁縱筋宜小直徑小間距,有利于抗裂,但應注意鋼筋間距要滿足要求,并與梁的斷面相應。箍筋按規定在梁端頭加密。布筋時應將縱筋等距,箍筋肢距可不等。小斷面的連續梁或框架梁,上、下縱筋均應采用同直徑的,盡量不在支座搭接。

　　3.5 端部與框架梁相交或彈性支承在墻體上的次梁,梁端支座可按簡支考慮,但梁端箍筋應加密。

　　3.6上反梁的板吊在梁底下,板荷載宜由箍筋承受,或適當增大箍筋。梁支承偏心布置的墻時宜做下挑沿。

　　3.7挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。與挑板不同,挑梁的自重占總荷載的比例很小,作成變截面不能有效減輕自重。變截面挑梁的箍筋,每個都不一樣,難以施工。變截面梁的撓度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁時,注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋,除非受剪承載力不足。對于大挑梁,梁的下部宜配置受壓鋼筋以減小撓度。挑梁配筋應留有余地。

　　3.8梁上開洞時,不但要計算洞口加筋,更應驗算梁洞口下偏拉部分的裂縫寬度。梁從構造上能保證不發生沖切破壞和斜截面受彎破壞。

　　3.9挑梁出挑長度小于梁高時,應按牛腿計算或按深梁構造配筋。

　　3.10扁梁寬度不必過大,只要鋼筋能正常擺下及受剪滿足即可。因為在撓度計算時,梁寬對剛度影響不大,加寬一倍,撓度減小20%左右。相對來講,增大鋼筋更經濟,鋼筋加大一倍,撓度減小60%左右,同時梁的上筋應大部分通長布置,以減小混凝土徐變對撓度的增大,如果上筋不小于下筋,撓度減小20%。

　　3.11當一寬框架梁托兩排間距較小的柱時,可加一剛性挑梁,兩個柱支承在剛性挑梁的端頭。

　　3.12梁寬大于350時,應采用四肢箍。

　　4 建筑框架結構的現澆板部分設計

　　4.1 板的鋼筋宜采用大直徑大間距,但間距不大于200,間距盡量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂縫均可滿足要求)。板上下鋼筋間距宜相等,直徑可不同,但鋼筋直徑類型也不宜過多。

　　4.2 相連幾個房間的同型號同間距板底鋼筋宜連通。

　　4.3 配筋計算時,可考慮塑性內力重分布,將板上筋乘以0.8～0.9的折減系數,將板下筋乘以1.1～1.2的放大系數。

　　4.4 支承在外圈框架梁上的板負筋不宜過大,否則將對梁產生過大的附加扭距。一般:板厚>150時采用φ10@200;否則用φ8@200。

　　4.5 當厚板與薄板相接時,薄板支座按固定端考慮是適當的,但厚板就不合適,宜減小厚板支座配筋,增大跨中配筋。

　　4.6 非矩形板宜減小支座配筋,增大跨中配筋。

　　4.7 室內輕隔墻下一般不應加粗鋼筋,一是輕隔墻有可能移位,二是板整體受力,應整體提高板的配筋。只有垂直單向板長邊的不可能移位的隔墻,如廁所與其他房間的隔墻下才可以加粗鋼筋。

　　5 建筑框架結構設計中應注意的問題

　　5.1 在設計框架結構和裙房時,高低跨之間不要采用主樓設牛腿、低層屋面或樓梯梁擱在牛腿上的做法,也不要用牛腿托梁的方式作為防震縫。因為在地震時各單元之間,尤其是高低層之間的震動情況不同,連接處很容易壓碎、拉斷。因此,凡要設縫,就要分得徹底,凡不設縫,就要連接牢固,絕不能似分非分,似連非連,否則很容易在地震中破壞。

　　5.2 由于建筑的需要,有時需要框架梁外挑,且梁下設置鋼筋混凝土柱。在柱的內力和配筋計算中,有些設計人員對其受力概念不清,誤認為此柱為構造柱,并且其配筋為構造配筋,懸臂梁也未按計算配筋,這樣有可能導致水平荷載作用下承載力不足,為事故的發生埋下隱患。實際上,在結構的整體計算中,此柱為偏心受壓構件,柱與梁端交接處類似于框架梁、柱節點,應考慮懸臂梁梁端的協調變形。所以對于此柱應作為豎向構件參與結構的整體分析,并且柱與梁端交接處應按框架梁、柱的節點處理。

　　5.3 填充墻拉筋和預埋件等不應與框架梁、柱的縱向鋼筋焊接,宜采用在柱內預留預埋件,待砌筑填充墻時再將拉結筋與之焊接的施工方法。

　　6 結語

　　采用框架結構形式,可形成內部大空問,能進行靈活的建筑平面布置,因此,框架結構體系在結構設計中應用甚廣,對于框架結構的內力目前多采用計算機輔助軟件來進行分析和計算,但是目前有的工程設計人員過分地依賴計算機的計算結果,而缺少獨立分析問題、解決問題的能力,致使在一些圖紙中出現不必要的問題,為以后事故的發生埋下隱患。每個設計者的經驗不同,對規范的理解不同,所以在處理某個設計問題時,也就會采取不同的處理方法。對于鋼筋混凝土框架結構設計中,基礎、梁、柱、板四部分應注意的問題,本人分別提出了幾點看法，僅供參考。