孫豐光　薛虎　孫黎光

【摘 要】 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的建筑行業(yè)也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越受到重視。因此，本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)混凝土的設(shè)計(jì)流程和需注意的問(wèn)題進(jìn)行了分析論述。

【關(guān)鍵詞】 房屋建筑；混凝土；框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)分析

前言：

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是由梁與剛性連接骨架構(gòu)成，連接點(diǎn)框是剛節(jié)點(diǎn)，是一個(gè)幾何不變體。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是一種較好的結(jié)構(gòu)體系，具有抗震，抗風(fēng)，靈活布置等特點(diǎn)，并且使用空間，延性較好容易滿(mǎn)足建筑物設(shè)置大空間的要求，還可以減少建筑物的重量，因此在房屋建筑中得到廣泛應(yīng)用。

1 房屋建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

1.1選擇截面尺寸

截面尺寸的選擇是混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提基礎(chǔ)。為實(shí)現(xiàn)在梁端形成塑性鉸的情況下，柱端的非彈性狀態(tài)不會(huì)屈服于罕遇地震作用，從而節(jié)點(diǎn)仍舊處于彈性工作的狀態(tài)的目標(biāo)，在進(jìn)行梁、柱界面尺寸的選擇時(shí)不僅要滿(mǎn)足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的取值范圍，而且要最大程度地保證柱與梁的線(xiàn)剛度比值大于1，也就是說(shuō)要強(qiáng)柱、弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)。

1.2掌握梁、柱的適宜配筋率

在設(shè)計(jì)框架梁的配筋時(shí)，應(yīng)該充分把握“適中”的原則，選取百分之零點(diǎn)四到百分之一點(diǎn)五的配筋率，而框架柱的全部縱向受力鋼筋則應(yīng)當(dāng)選取百分之一到百分之三之間。此時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，如果梁端的縱向受拉鋼筋的配筋率比百分之二大時(shí)，就應(yīng)該增大箍筋的最小直徑至少兩毫米，當(dāng)然，無(wú)論如何增大或者減小，都應(yīng)該滿(mǎn)足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中所要求的最大或者最小配筋率。另外，根據(jù)《規(guī)范》可知，梁的最小配筋率不僅與框架的抗震等級(jí)有關(guān)，而且與混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度和鋼筋抗拉強(qiáng)度的比值有關(guān)，因此，梁的最小配筋的確定一定要依據(jù)《規(guī)范》的規(guī)定。

1.3調(diào)整框架柱配筋

根據(jù)電算結(jié)果，框架柱的配筋率普遍較低，有時(shí)會(huì)是構(gòu)造配筋，然而在實(shí)際的工作中，不會(huì)采用此種配筋。這是因?yàn)?，框架柱尤其是角柱在地震作用下所受的扭轉(zhuǎn)剪力最大，還會(huì)同時(shí)受到雙向彎矩作用，在比較小的橫梁約束下，很容易使其處于雙向偏向受壓的工作狀態(tài)，因而受到比內(nèi)柱更為嚴(yán)重的地震危害，尤其是對(duì)質(zhì)量分布不均的框架更是明顯。所以，在進(jìn)行框架計(jì)算時(shí)，要選擇最不利的方向進(jìn)行，除此之外，還可以分別計(jì)算縱、橫兩個(gè)方向后，在對(duì)同一側(cè)面的配筋進(jìn)行比較，選擇比較大的一方，遵循對(duì)稱(chēng)配筋的原則。為了保證在多種內(nèi)力組合作用下框架柱的強(qiáng)度，需要在計(jì)算配筋時(shí)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

第一，在地震作用下，角柱、邊柱以及抗震墻端柱可能會(huì)產(chǎn)生偏心受拉，此時(shí)應(yīng)把計(jì)算出的柱內(nèi)縱橫截面的面積增大百分之二十五。第二，可以把框架柱的配筋放大1.2^-1.6倍，其中角柱可以放大1.4倍，邊柱可以放大1.3倍，中柱則可以放大1.2倍。第三，為增強(qiáng)箍筋對(duì)混凝土的約束，在選用框架柱的箍筋形式時(shí)應(yīng)盡可能使用菱形或者井字形。第四，應(yīng)該采用焊接的方式對(duì)二、三級(jí)框架的底層柱底以及底端的部分進(jìn)行加強(qiáng)，并且，如果柱縱向鋼筋的總的配筋率大于百分之三，箍筋的直徑就不應(yīng)該小于8毫米，而且應(yīng)該進(jìn)行焊接。除此之外，在電算化多層框架時(shí)，往往不會(huì)考慮溫度的應(yīng)力以及基礎(chǔ)的不均勻沉降，如果其水平和垂直尺寸都比較大或者地基軟弱土層比較厚、土質(zhì)不均，框架柱的配筋可以適當(dāng)放大，且可以在縱、橫方向分別設(shè)置基礎(chǔ)梁，但是基礎(chǔ)梁的配筋不能按照構(gòu)造進(jìn)行設(shè)置，而是在設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)框架梁的情況，同時(shí)對(duì)箍筋的加密區(qū)的設(shè)置也應(yīng)該按照《規(guī)范》進(jìn)行。

1.4調(diào)整梁裂縫寬度以及斜截面配筋

在己經(jīng)對(duì)梁柱截面尺寸以及配筋率的規(guī)范性進(jìn)行保證的前提下，仍然需要在計(jì)算配筋之后，驗(yàn)算梁的裂縫寬度；在實(shí)現(xiàn)梁端斜截面“強(qiáng)剪弱彎”的基礎(chǔ)上調(diào)整梁端配筋。

1.4.1與裂縫寬度相關(guān)的因素以及調(diào)整辦法

工程設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)忽視對(duì)框架梁的裂縫寬度的驗(yàn)算，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)這種現(xiàn)象加以注意。影響框架梁的裂縫寬度的因素主要包含兩個(gè)方面：分別是構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的級(jí)別與直徑。而由于混凝土的等級(jí)與鋼筋的級(jí)別關(guān)系十分密切，所以等級(jí)高的混凝土并不一定能減小一些普通混凝土構(gòu)件的梁的裂縫寬度，對(duì)此，如果想減小梁的裂縫寬度，可以增大梁的配筋率或者界面尺寸。此外，在利用計(jì)算機(jī)輔助軟件輸入結(jié)構(gòu)建模的荷載時(shí)，特別需要注意的是要分開(kāi)輸入恒、活載的數(shù)值，以便于對(duì)內(nèi)力進(jìn)行組合和對(duì)裂縫寬度進(jìn)行計(jì)算，不能因?yàn)橥祽袑煞N類(lèi)型的數(shù)值合并輸入，否則容易造成梁、柱內(nèi)力的計(jì)算錯(cuò)誤，導(dǎo)致所繪制的施工圖根本不能使用。

1.4.2調(diào)整梁端的斜截面配筋

在設(shè)計(jì)混凝土框架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)保證框架梁的梁端斜截面在地震作用下其受彎承載力能夠達(dá)到規(guī)范的要求，也就是“強(qiáng)剪弱彎”。具體地，在進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)整時(shí)，可以采取以下三種方法：一是在不放大梁端負(fù)彎矩鋼筋的條件下，把梁的跨中受力鋼筋增大1.1—1.3倍：二是把梁端箍筋的直徑增大2毫米；三是盡量不要在支座的部分設(shè)置彎起鋼筋，而是應(yīng)當(dāng)有效地利用箍筋承受支座的剪力。

1.4.3合理、準(zhǔn)確地利用電算運(yùn)用彎矩的調(diào)幅

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，梁端彎矩只有在豎向作用力的條件下可以進(jìn)行調(diào)幅，在水平作用力下不允許進(jìn)行調(diào)幅，所以在計(jì)算時(shí)應(yīng)該先將梁端彎矩在豎向荷載力的作用下進(jìn)行調(diào)幅，之后再把在水平荷載力作用下產(chǎn)生的梁端彎矩進(jìn)行疊加。此時(shí)有兩種方法可以采用：一是在調(diào)幅梁端的固定彎矩之后，進(jìn)行力矩分配：二是直接將通過(guò)力矩分配法計(jì)算出的梁端負(fù)彎矩與調(diào)幅系數(shù)相乘。

2 房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)

2.1不允許在混凝土框架結(jié)構(gòu)方式不同

在混凝土框架結(jié)構(gòu)中采用兩種不同的結(jié)構(gòu)形式，而由于作為一種剛性結(jié)構(gòu)域的磚混結(jié)構(gòu)，與柔性結(jié)構(gòu)體系一一混凝土框架結(jié)構(gòu)不同，因此，一些樓、電梯間等局部突出屋頂?shù)姆块g，在承重時(shí)不能采用磚墻來(lái)進(jìn)行。另外，為相互協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的變形，應(yīng)該避免不同結(jié)構(gòu)的混合受力。

2.2加強(qiáng)短柱構(gòu)造的相關(guān)措施

在房屋建筑的施工過(guò)程中，可能會(huì)進(jìn)行頂棚吊頂或者其他方面的裝修，而施工單位可能會(huì)為了節(jié)約開(kāi)支，使柱之間的填充墻不到頂或者任意地在墻上開(kāi)門(mén)窗與洞口，形成短柱。而短柱由于剛度大，對(duì)地震的吸收作用使得鋼柱受剪，而如果混凝土的抗剪強(qiáng)度不夠，就很容易會(huì)導(dǎo)致交叉裂縫與脆性錯(cuò)斷，進(jìn)一步導(dǎo)致建筑物或者構(gòu)筑物的破壞與倒塌，因此，最好在設(shè)計(jì)時(shí)采取以下幾種措施：一是可以通過(guò)降低相連梁的高度或者梁、柱之問(wèn)選擇鉸接等方式，以減弱短柱的樓層約束；二是在短柱范圍內(nèi)增加箍筋的配置，使其間距不超過(guò)100毫米，還應(yīng)將柱的縱向鋼筋間距控制在150毫米之內(nèi)；三是選用螺旋箍筋、雙螺旋或者復(fù)合螺旋等良好的箍筋類(lèi)型。

2.3有時(shí)需要外挑框架梁，還應(yīng)在梁下設(shè)置鋼筋混凝土柱

另外，有些設(shè)計(jì)人員由于概念不清，在計(jì)算柱的內(nèi)力和配筋時(shí)，把此柱誤認(rèn)為構(gòu)造柱，把配筋認(rèn)為成構(gòu)造配筋，也并沒(méi)有按照計(jì)算結(jié)果給懸臂梁配筋，這樣很有可能會(huì)使其在水平荷載力的作用下的承載力不足，極有可能發(fā)生事故。而在實(shí)際的工程中，在整體計(jì)算結(jié)構(gòu)時(shí)，此柱應(yīng)該為偏心受壓構(gòu)件，而與框架梁、柱節(jié)點(diǎn)相似的梁與柱的交接部分，應(yīng)該對(duì)懸臂梁梁端的協(xié)調(diào)變形進(jìn)行充分的考慮。因此，在分析此柱時(shí)，應(yīng)該把其作為參與豎向構(gòu)件結(jié)構(gòu)的整體來(lái)看，處理柱與梁端的交接部分時(shí)，按照梁、柱的節(jié)點(diǎn)來(lái)看。

2.4框架梁下部的填充墻的有關(guān)構(gòu)造措施

如果填充墻的長(zhǎng)度大于5米，應(yīng)當(dāng)在墻頂與梁之間采取拉接措施；如果填充墻的高度大于4米，就應(yīng)當(dāng)在填充墻的高中部設(shè)置通長(zhǎng)的鋼筋混凝土水平墻梁，并且要與柱進(jìn)行連接。4.5對(duì)于混凝土框架結(jié)構(gòu)以及裙房的設(shè)計(jì)，由于各單元尤其是高低層之間在地震時(shí)的震動(dòng)情況不同，因此，不能在高低跨之間采取主樓設(shè)牛腿、并且把低層屋面或者樓梯梁設(shè)置在牛腿之上或者用牛腿托梁的做法來(lái)防震縫，以避免連接處被壓碎、拉斷。所以，只要是設(shè)置了縫隙，就應(yīng)該保證分得徹底；只要不設(shè)縫，就要保證連接處的牢固性，應(yīng)該杜絕似分非分、似連非連的現(xiàn)象，以免在地震中受到較大的破壞。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，房屋建筑中混凝土框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該保證其良好的整體性與抗震性能、快速的施工速度、輕便的維護(hù)墻體以及靈活多樣的布局方式，因此，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)范，在實(shí)際施工時(shí)，則要依據(jù)圖紙與制度進(jìn)行，以保證工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]梁麗芳，都軍花.淺談建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問(wèn)題及時(shí)策[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（11）.