4. 钢筋混凝土框架结构设计计算方面的问题
4.1计算简图的处理。结构计算中,计算简图选取的正确与否,直接影响到计算结果的准确性,其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下,基础梁设置在基础高度范围内,作为基础的一部分,此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载,构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时,其断面和配筋可按构造设计,截面高度取柱中心距的1/12~1/18,纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力来计算。但是,当基础埋深过大时,为了减少底层的计算高度和底层的位移,设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时,基础拉梁应作为一层输入,底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度,二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板,应开洞处理,并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。若因此造成底层框架柱形成短柱,应采取构造措施予以加强。另一个需要注意的是,当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时(设计时应尽量避免),计算简图一定要按实际情况输入,否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。
4.2结构计算参数的选取
4.2.1设计基本地震加速度值。《建筑抗震设计规范》(GB50011一2001)中规定:抗震设防烈度为7度时,设计基本地震加速度值分别为0.1g和0.15g两种,抗震设防烈度为8度时,设计基本地震加速度值分别为O.2g和0.3g两种,这与89规范差别较大。计算中应严格注意地震区的划分,选取正确的设计基本地震加速度值,这一项对地震作用效应的影响极大。
4.2.2结构周期折减系数。框架结构由于填充墙的存在,使结构的实际刚度大于计算刚度,计算周期大于实际周期,因此,算出的地震作用效应偏小,使结构偏于不安全,因而对结构的计算周期进行折减是必要的。折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7~0.9。
4.2.3梁刚度放大系数。SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面,未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大,造成结构的实际刚度大于计算刚度,算出的地震剪力偏小,使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大,放大系数中梁取2.0、边梁取1.5为宜。
4.2.4活荷载的最不利布置。多层框架,尤其是活荷载较大时,是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数,也不一定能反映出工程的实际受力情况,有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快,作者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。
4.3独立梁箍筋计算结果需复核。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定:对集中荷载作用下的独立梁,应按公式进行计算,且集中荷载作用点至支座间的箍筋,应均匀配置。但SATWE软件计算梁箍筋时,未考虑独立梁这一情况,都按公式进行计算,有时会造成计算结果偏小,设计中若遇到有独立梁存在的情况,应对梁箍筋的计算结果进行手算复核。
5. 设计构造方面的问题
5.1框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求,绝大部分设计人员都能给予足够的重视,但对于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5%,0.4%。”设计中经常被忽视,尤其是柱轴压比不大时,常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施,应严格遵守。
5.2底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定:“底层柱,柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”这是新增加的要求,设计中应重点说明。
5.3框架梁的纵向配筋率应注意。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定:“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm.”在目前设计中,这一规定常被忽视,造成梁端延性不足。
5.4框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定:“框架端节点处,当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时,应伸至柱外边并向下弯折,弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE.”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时,应注意梁上部纵筋直径的选择,否则这一项要求不容易得到保证。
6. 结束语
钢筋混凝土框架结构虽然相对简单,但设计中仍有很多需要注意的问题,只有熟练地掌握规范,并具有良好的结构概念,才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。
参考文献
[1]《建筑抗震设计规范》(GB50011一2001)
[2]《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
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