馬明山

摘要 ：本文從混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問題進(jìn)行分析，為工程結(jié)構(gòu)的不斷完善，提升工程質(zhì)量，促進(jìn)工程的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞 ：混凝土結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 方法

引言

我國(guó)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)基本形成體系，但限于條件和具體工作環(huán)境狀況，存在一些設(shè)計(jì)方面的空缺和問題是難免的，為了使設(shè)計(jì)人員在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中更好地貫徹執(zhí)行向關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范等，做到安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)和確保質(zhì)量，本文從實(shí)用的角度出發(fā)，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)問題談一些個(gè)人體會(huì)，作為技術(shù)交流供同行參考。

1、結(jié)構(gòu)計(jì)算

1.1 結(jié)構(gòu)基本自振周期

程序給出的隱含值是按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的附錄 B 的公式：B.0.2 計(jì)算的。最好是將程序計(jì)算的精確值反填回來(lái)，再計(jì)算。

1.2 地震作用及結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性

（1）新規(guī)范規(guī)定規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)藕連計(jì)算時(shí)，平行于地震作用方向的兩個(gè)邊榀，其地震作用應(yīng)乘以放大系數(shù)。一般情況下，短邊可按 1.15 采用，長(zhǎng)邊可按 1.05 采用；當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較小時(shí)，宜按不小于 1.3 采用。軟件未執(zhí)行這一條規(guī)定，建議對(duì)規(guī)則結(jié)構(gòu)的地震作用計(jì)算也要考慮扭轉(zhuǎn)藕連的影響。

（2）質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。1.3 有效質(zhì)量系數(shù)與計(jì)算振型數(shù)取 3 的倍數(shù)，對(duì)于一般工程，不少于 9個(gè)。但如果是 2 層的結(jié)構(gòu)，最多也就是 6 個(gè)，因?yàn)槊繉又挥?3 個(gè)自由度，兩層就是 6 個(gè)。計(jì)算時(shí)要檢查 Cmass-x 及 Cmass-Y 兩向質(zhì)量振型參與系數(shù)，均要保證不小于 90%，超過 0.9 意味著計(jì)算振型數(shù)夠了，否則計(jì)算振型數(shù)不夠。如果不夠，說明后續(xù)振型產(chǎn)生的地震作用效應(yīng)不能忽略。如果不能保證這一點(diǎn)，將導(dǎo)致地震作用偏小。按此地震作用設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)將存在不安全性，所以應(yīng)該增加振型數(shù)重算。（注：要密切關(guān)注有效質(zhì)量系數(shù)是否達(dá)到了要求。若不夠，則地震作用計(jì)算也就失去了意義）。

1.3 樓層最小地震剪力系數(shù)（剪重比）規(guī)范：抗震規(guī)范 5.2.5 條規(guī)定，抗震驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震的剪重比不應(yīng)小于表 5.2.5 給出的樓層最小地震剪力系數(shù)值。（強(qiáng)制性條文）

（1）當(dāng)樓層剪重比不滿足要求時(shí)，首先要檢查有效質(zhì)量系數(shù)是否達(dá)到 50%。若沒有達(dá)到，則應(yīng)增加計(jì)算振型數(shù)。（2）當(dāng)有效質(zhì)量系數(shù)滿足且樓層剪重比不滿足要求時(shí)，反映了結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量可能不合理分布，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)方案的合理性進(jìn)行判斷，并調(diào)整方案，直到達(dá)到規(guī)范的值為止，而不能簡(jiǎn)單的調(diào)大地震力。

1.4 結(jié)構(gòu)的周期與位移

（1）周期比：控制結(jié)構(gòu)在大震下，扭轉(zhuǎn)振型不應(yīng)靠前，以減小震害。（2）最大層間位移：按規(guī)范要求取樓層豎向構(gòu)件最大桿件位移稱為樓層控制層間位移。（3）位移比：取樓層最大桿件位移與平均桿件位移比值。位移比是控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的參數(shù)。

1.5 框架結(jié)構(gòu)分析

（1）注意柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的選取；（2）柱一般按單偏壓配筋、雙偏壓驗(yàn)算為好，因雙偏壓存在多解，配筋量與形式不唯一；（3）梁一柱保護(hù)層厚度按規(guī)范取，程序自動(dòng)加12.5；（4）對(duì)于大截面的柱，可考慮梁、柱重疊部分為剛域；（5）一般可考慮梁剛度放大，扭矩折減，以考慮樓板的影響；（6）負(fù)彎矩向下調(diào)幅后，跨中彎矩自動(dòng)增大?！傲嚎缰袕澗卦龃笙禂?shù)”是不考慮活載不利布置時(shí)乘的系數(shù)，不要與此混淆。

2、建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的其他問題分析

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震問題分析

地震力在兩類構(gòu)件之間分配，應(yīng)考慮不同時(shí)段兩類構(gòu)件抗推剛度相對(duì)比值的變化。鋼一混凝土混合結(jié)構(gòu)中現(xiàn)在采用的主要結(jié)構(gòu)體系為鋼框架一混凝土剪力墻（內(nèi)筒）體系，其中鋼筋混凝土內(nèi)筒為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，鋼框架主要承擔(dān)重力荷載，承擔(dān)較小的水平剪力。在水平地震作用下，有工程經(jīng)驗(yàn)表明，由于鋼框架的抗推剛度遠(yuǎn)小于混凝上內(nèi)筒，鋼框架承擔(dān)的水平剪力除頂部幾層可為樓層剪力的15%～20%，中部及下部約為相應(yīng)樓層剪力的10%～15%，有的工程甚至僅有5%左右。在往復(fù)地震動(dòng)的持續(xù)作用下，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段時(shí)，墻體產(chǎn)生裂縫后，內(nèi)筒的抗推剛度大幅度降低，剛度退化將加大鋼框架的剪力。鋼框架由于彈性極限變形角為1/400以上，遠(yuǎn)大于約為1/3000的鋼筋混凝土墻體彈性極限變形角。雖然此時(shí)的水平地震作用要小于塑性階段，但鋼框架仍有可能要承擔(dān)比彈性階段大得多的水平地震剪力和傾覆力矩。因此，為符合結(jié)構(gòu)裂而不倒的要求，需要調(diào)整鋼框架部分的承擔(dān)的水平剪力，規(guī)程抗震要求鋼框架一混凝土結(jié)構(gòu)各層框架柱所承擔(dān)的地震剪力不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的較小值，以提高鋼框架的承載力，并采取措施提高混凝土內(nèi)筒的延性。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程要確定適宜的層間位移限 值我國(guó)有關(guān)混合結(jié)構(gòu)的規(guī)程正在修編，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)規(guī)程沒有列出對(duì)鋼一混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定，但對(duì)以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主要抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，高層建筑混凝土規(guī)程，則提出其側(cè)移限值的要求，規(guī)定為等同于相當(dāng)高度的鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)體系的要求。確定適宜的層間側(cè)移和頂點(diǎn)側(cè)移限值是該結(jié)構(gòu)體系規(guī)程的重要內(nèi)容之一?！案咪撘?guī)程”沒有列出對(duì)鋼一混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定，但對(duì)有混凝土剪力墻的鋼結(jié)構(gòu)，規(guī)定應(yīng)符合《鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JGJ3-91的要求?，F(xiàn)行的“混凝土高規(guī)”規(guī)定的層間位移限值，對(duì)于鋼一混凝土結(jié)構(gòu)常不易符合要求。修編中的“混凝土高規(guī)”（第二稿），將包含對(duì)鋼一混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的內(nèi)容；關(guān)于鋼一混凝土結(jié)構(gòu)的層間位移限值，將規(guī)定為等同于相當(dāng)?shù)匿摻罨炷粮邔咏ㄖY(jié)構(gòu)體系的要求。此外，修編中的“混凝土高規(guī)”，關(guān)于層間位移限值將對(duì)現(xiàn)行“混凝土高規(guī)”JGJ3-91有所放松，并以此確定適宜的限值。

3、結(jié)語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是保障建筑工程質(zhì)量的前提，隨著工程項(xiàng)目的不斷發(fā)展，完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能促進(jìn)工程質(zhì)量的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王芳，王鋆威.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)方法[J]. 黑龍江科技信息. 2013（34）.

[2] 劉新安.混凝土耐久性淺析[J]. 經(jīng)營(yíng)管理者. 2013（26）.