框架结构设计中疑难问题的处理

1、框架结构设计中疑难问题的处理白雪(甘肃建筑职业技术学院,甘肃 兰州 730050摘 要:介绍了框架结构设计中一些疑难问题的处理方法 , 对新旧建筑抗震设计规范进行了比较,提出 了一些工程中常见疑难问题的解决方法。关键词:框架结构、中心线、配筋、裂缝引言框架结构由梁、柱、楼板等主要构件组成,其特点是柱网布量灵活,便于获得较大的使用空间,延 性较好,但横向侧移刚度较小,因此对层数不多,需要大空间的建筑非常适用。由于近几年新规范的相继 颁布执行,新旧规范有许多内容不同之处,针对现有规范下框架结构中一些疑难问题提供一些建议。 1、框架结构一些疑难问题处理1.1 框架梁与柱的中心线宜重合 。规范规定,框

2、架、梁、柱中心线宜重合,当梁、柱中心线不重合时,在计算时应考虑偏心对梁柱节 点核心区受力和构造的不利影响,以及梁上的荷载对柱子的偏心影响。若偏心距大于该方向上柱高宽度的 1/4时,可以采用增设梁的水平方向加腋等措施。1.2 尽量避免短柱的出现框架的柱端一般同时存在着弯矩 M 和剪力 V ,长、短柱的确定是根据柱的剪跨比 =M/Vho确定, (ho与弯矩平行方向柱截面有效高度 , 1.5时为极短柱, 1.5< 2时为短柱, >2时为长柱。试验 表明极短柱发生剪切斜拉破坏,属于脆性破坏,短柱多数发生剪切破坏,长柱一般发生弯曲破坏。框架结构中由于楼梯间休息平台梁或因层高矮而柱截面大等原因

3、, 某些工程中短柱难以避免。 如果同 一层均为短柱,各柱刚度相差不大,这种情况下进行内力分析和结构设计安全是可以保证的。对于一层中 出现少量的短柱,因为这些少数短柱的抗侧刚度远大于一般柱的抗侧刚度,在水平力作用下,会吸收较大 的水平剪力,一旦地震超过设防裂度,就可能使少数短柱最先破坏,同楼层的各柱再被各个击破,这对结 构安全十分不利。框架结构的楼梯间休息平台处若设置柱间梁时将使支架梁的柱形成短柱, 为了不出现短柱可在休息平 台靠楼梯踏步处设置梯梁, 再在梯梁两端设置从楼层框架梁上支承的小柱, 楼梯平台板采用楼梯 跑板外悬 挑处理。平台板外端不用设置柱间梁,楼梯间的短柱就可避免出现。1.3、除个

4、别部位可采用铰接外,应布置成双向梁柱抗侧力体系 。框架结构即要承受竖向荷载,又要承受水平荷载,因此必须设计成双向梁、柱抗侧力体系,并且应 具有足够的侧向刚度,以满足规范规定的楼层层间最大位移与层高之比的限值。由于建筑平面和立面的需要,主体结构个别部位可采用铰接处理 (见图 1 , A 、 B 点可采用铰接处理, 对于 B 、 C 两点由于靠的较近,如在 B 点加柱或形成 B 、 C 合一的扁柱,将会使相邻双柱或扁柱在水平地 震力作用下吸收大量的楼层剪力,造成平面内各柱子的刚度不均匀,特别是当局部凸出部位在端部或平面 中不对称将产生扭转效应。 图 1 框架梁个别铰接1.4、不应采用部分砌体墙承重

5、的混合形式1.5 、 梁、柱截面的确定首先根据经验初步确定梁、 柱的截面尺寸, 此时应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大 于 1.0, 这是为当出现罕遇地震作用下, 可使梁端形成塑性铰时, 柱端铰可处于非弹性工件状态而没有屈服, 而节点还处于弹性工件阶段的目的。即满足强柱弱梁、强节点的要求,初步确定 尺寸输入电脑经结构计算 后,梁、柱会出现以下几种情况:1 梁的超配筋显示或梁的裂缝宽度 >0.3或梁的挠度值大于允许值。柱的轴压比超限或柱的超配 筋显示。此时可放大梁、柱截面尺寸或提高砼的标号等级或提高钢筋的强度等级,再进一步试算。2 部分梁、柱的构造配筋,此时可依据梁的裂缝宽度和柱

6、的轴压比适当减小梁、柱的截面尺寸再 试算。3 梁、柱的截面尺寸均满足要求,此时可进一步观察梁、柱的配筋率是否合适。1.6、 框架梁柱的配筋对梁纵向钢筋的配筋率为 0.5%1.5%较为适宜,在配筋率一定时,用较细的钢筋可以增加砼的握裹 面积,可减小梁的裂缝宽度,增大配筋率是减小梁裂缝的最直接方法,但是只提高砼的强度等级对梁裂缝 的影响就较小。如改用小直径后梁的裂缝宽度仍然超限就应加大梁的截面尺寸,或增加梁的配筋。框架柱的配筋一般都较低,电算结果往往都是构造配筋,由于抗震上强柱弱梁的要求,也就是要适 当增大柱的配筋而减小梁的配筋。可见,柱子承担的责任最大。为了保证在地震时柱在最后失效,必须设计成强

7、柱弱梁,人为把梁设计成相对薄弱的环节,使其破坏 在先以最大限度的减少可能出现的损失。若把梁、柱同等看待,企图让他们都强,则可能会造成同时破坏, 后果会更糟糕,损失会更大。所以在电算时一些参考的调整十分重要,对框架柱的纵向配筋结果一般可以 乘以 1.21.6,柱箍筋的直径宜增加 2mm ,其中角柱大些,边柱次之,中柱可小一些,柱箍箍的形 式宜采 用井字形,以增强箍筋对砼的约束,箍筋的重叠不宜多于两个箍筋,具体做法见图 2。由于多层框架电算时不考虑温度应力,基础不均匀沉降的问题,对适当放大框架柱的配筋的系数,要由设计人员的经验确定。 5× 56×6 7×7 8

8、5;8图 2 柱箍筋形式2、结语随着我国经济的发展,许多建筑体形越来越多样,经常出现一些疑难问题,而使工程人员出现对规 范有不同的理解和疑问。通过以上对一些问题的处理,仅提供给建筑结构人员参考。参考文献1、 GB50011-2001。建筑抗震设计规范2、 JGJ-2002。高层建筑混凝土结构技术规程3、 GB40010-2002。混凝土结构设计规范Framework for the design of the structure of the dealwith difficult problemsBai-xue(Gansu Construction Vocational Technical College, lanzhou 730050Abstract : The structural design of the framework of a number of difficultproblems in the handling of the seismic designof the old and the new building were compare