框架结构时标网络图 [浅析框架结构设计时应注意的几个问题]

时间：2019-04-17 03:26:42　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：建筑结构设计是建设工程设计的重要环节，是保障建筑结构安全、实现建筑使用功能的灵魂。本文针对框架结构设计中常见的几个问题进行了分析，并提出了相应的解决措施。　　关键词：框架结构　结构设计　计算简图　抗震构造
　　钢筋混凝土框架结构由梁和柱所组成，是一种抗震、抗风较好的结构体系，这种体系的侧向刚度小，平面布置灵活，易于满足建筑物设置大房间的要求，在工业与民用建筑中被广泛应用。但常因设计不当而造成施工环节质量难以保证，给工程安全留下了隐患，现从以下几个方面阐述框架结构设计时应注意的问题。
　　1、框架计算简图的确定
　　1.1、无地下室的多层框架房屋
　　1.1.1、基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接，计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度。根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(以下简称《结构规范》)第6.2.20条规定：一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度H，装配式框架取1.25H。
　　1.1.2、基础埋深较大时为了增加房屋底部的整体性，减小位移有时在±0.000附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层，层高H取基础顶面至连系梁顶面的高度，而把实际建筑的底层作为第二层考虑，层高H取连系梁顶层至一层楼面高度。
　　1.2、带地下室的多层框架房屋
　　对于带地下室的多层框架结构，合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题。《结构规范》和《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(以下简称《抗震规范》)，都没有明确地提出具体位置，需要具体问题具体分析。对于能够满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或采用箱型基础时，可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置，在利用PKPM软件进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的层高H取实际层高。这样计算出的地震作用与实际情况较为接近。对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或者采用筏板式基础时，嵌固位置最好取在基础顶面。此时，利用电算进行楼层组合时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。
　　2、钢筋混凝土保护层厚度的取值
　　混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀，并保证钢筋的粘结锚固性能，直接影响构件的耐久性和钢筋的受力性能，2010版《结构规范》较2002版有较大变更，保护层厚度计算由原来纵向受力钢筋外边缘至混凝土表面的距离，改为由最外层钢筋开始计算，梁柱保护层计算需考虑由箍筋及构造筋边开始计算至混凝土表面的距离。实际工作中设计人员的不重视，常会出现以下问题：1)主梁与次梁交叉处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确，造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失，直接影响到构件的安全性;2)地上部分与地下部分的柱因所处的环境条件不同，根据规范要求，应采取不同的保护层厚度。
　　因此，设计时应注意：1)正确处理构件内各类钢筋的相互关系，按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度，并进行构件的截面设计。正确区分同一构件所处的环境条件，区别对待不同环境下的混凝土保护层厚度。地下部分的柱可将其断面加大，满足其保护层厚度的要求，同时保证柱钢筋上下位置的一致性，满足钢筋受力要求。
　　3、框架结构抗震构造措施
　　3.1、梁的抗震构造
　　3.1.1、梁截面尺寸：为了防止梁发生斜裂缝破坏、斜压型脆性破坏，框架梁截面尺寸必须满足如下要求：梁的截面宽度与高度之比为b/h ≤ 0.25 ,且b不宜小于200mm，也不宜小于1/2的柱宽;同时应满足高跨比ln/h≥4;梁最大平均剪应力为V/bho≤ 0.20fc。其中，b、h、ho分别为梁截面宽度、高度、有效高度;V为梁端组合剪力设计值;fc为混凝土轴心抗压强度设计值。
　　3.1.2、梁的配筋率：为了保证梁的变形能力，使框架结构具有较好的抗震性能，梁端纵向受拉钢筋的配筋率应能使梁端截面的受压区相对高度满足以下要求：一级框架≤0.25ho;二、三级框架≤0.35ho，同时，纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。
　　3.1.3、梁的箍筋：为了保证梁有足够的延性，提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值，并防止在塑性铰区内最终发生斜裂缝破坏，在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋，对提高梁的变形能力十分有效。同时，为了防止压筋过早压曲，应严格遵照《抗震规范》限制箍筋的间距。
　　3.1.4、梁内纵筋锚固：在反复恒载作用下，在纵向钢筋埋入梁柱节点的相当长度范围内，混凝土与钢筋之间的粘结力将发生严重破坏，因此应注意在地震作用下框架梁中纵向钢筋的锚固长度，一般应比《结构规范》中所规定的受拉钢筋基本锚固长度长。
　　3.2、柱的抗震构造措施
　　3.2.1、柱截面尺寸：柱的平均剪应力太大，会使柱产生脆性的剪切破坏。平均压应力或轴压比太大会使柱产生混凝土压碎破坏，为了使柱有足够的延性，柱截面尺寸应符合以下要求：柱截面的长边应小于柱净高的1/4；且矩形截面柱，抗震等级为四级或层数不超过2层时，其最小截面尺寸不宜小于300mm，一、二、三级抗震等级且层数超过2层时不宜小于400mm；圆柱的截面直径，抗震等级为四级或层数不超过2层时不宜小于350mm，一、二、三级抗震等级且层数超过2层时不宜小于450mm；柱截面长边与短边的边长比不宜大于3；当剪压比保持较低时，可获得较好的延性，为此柱端截面的平均剪应力一般宜小于3N/mm。
　　3.2.2、柱纵向钢筋的配置：柱中纵向钢筋宜对称配筋：为了保证柱有足够的延性，柱的最小配筋率必须满足《抗震规范》要求;纵向钢筋的接头，一级框架应采用焊接接头;二级宜采用焊接接头，而底层柱根应焊接;三级可采用搭接，而底层柱根宜焊接;直径大于32mm的钢筋必须采用焊接。在纵向钢筋连接区段内宜加密箍筋，防止纵向钢筋的压曲，增加粘结度。
　　3.2.3、柱的箍筋：在地震力的反复作用下，柱端钢筋保护层往往首先碎落，这时，如无足够的箍筋约束，纵筋就会向外膨曲，柱端破坏。箍筋对柱的核心混凝土起着有效的约束作用，提高配箍率可以显著提高受压混凝土的极限压应变，从而有效增加柱的延性。因此设计人员应遵照《抗震规范》对框架柱的箍筋构造要求。
　　4、结论
　　总之，以上提出的都是些框架结构设计中出现的易疏忽的问题。一旦处理不好或计算过程中未加考虑便会导致结构不合理，甚至结构不安全。设计人员在精于结构电算分析的同时，更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题，使施工图的设计更完善，保证结构的安全。
　　主要参考文献：
　　1、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
　　2、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
　　3、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)

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