鋼筋混凝土多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

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1、獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值不當(dāng)
    鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，《抗震規(guī)范》(GB50011-2001)第4.2.1條指出，當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)不存在軟弱粘性土層時(shí)，不超過(guò)8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房，可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。這就是說(shuō)，在8度地震區(qū)，大多數(shù)鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。但這些房屋在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影響。因此，在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計(jì)算分析中，必須輸入風(fēng)荷載，不能因?yàn)樵诘卣饏^(qū)高層建筑以外的一般建筑風(fēng)荷載不起控制作用就不輸入。
    另一種情況是，在設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，作用在基礎(chǔ)頂面上的外荷載（柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值）只取軸力設(shè)計(jì)值和彎矩設(shè)計(jì)值，無(wú)剪力設(shè)計(jì)值，或者甚至只取軸力設(shè)計(jì)值。以上兩種情況都會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸偏小，配筋偏少，影響基礎(chǔ)本向和上部結(jié)構(gòu)的安全。
    2、框架計(jì)算簡(jiǎn)圖不合理
    無(wú)地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋，獨(dú)立基礎(chǔ)埋置較深，在-0.05m左右設(shè)有基礎(chǔ)拉梁時(shí)，應(yīng)將基礎(chǔ)拉梁按層1輸入。以某學(xué)生宿舍樓為例，該項(xiàng)目為3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，丙類建筑，建筑場(chǎng)地為Ⅱ類；層高3.3m，基礎(chǔ)埋深4.0m基礎(chǔ)高度0.8m，室內(nèi)外高差0.45m。根據(jù)《抗震規(guī)范》第6.1.2條，在8度地震區(qū)該工程框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為二級(jí)。設(shè)計(jì)者按3層框架房屋計(jì)算，首層層高取3.35m，即假定框架房屋嵌固在-0.05m處的基礎(chǔ)拉梁頂面；基礎(chǔ)拉梁的斷面和配筋按構(gòu)造設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)按中心受壓計(jì)算。顯然，選取這樣的計(jì)算簡(jiǎn)圖是不妥當(dāng)?shù)?。因?yàn)?，第一，按?gòu)造設(shè)計(jì)的拉梁無(wú)法平衡柱腳彎矩；第二，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）第7.3.11條規(guī)定，框架結(jié)構(gòu)底柱的高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至首層樓蓋頂面的高度。工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明，這樣的框架結(jié)構(gòu)宜按4層進(jìn)行整體分析計(jì)算，即將基礎(chǔ)拉梁層按層1輸入，拉梁上如作用有荷載，應(yīng)將荷載一并輸入。
    這樣，計(jì)算剪力的首層層高為H1=4-0.8-0.05=3.15m，層2層高為3.35m，層3、4層高為3.3m。根據(jù)《抗震規(guī)范》第6.2.3條，框架柱底層柱腳彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以增大系數(shù)1.25。當(dāng)設(shè)拉梁層時(shí)，一般情況下，要比較底層柱的配筋是由基礎(chǔ)頂面處的截面控制還是由基礎(chǔ)拉梁頂面處的截面控制?？紤]到地基土的約束作用，對(duì)這樣的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在電算程序總信息輸入中，可填寫地下室層數(shù)為1，并復(fù)算一次，按兩計(jì)算結(jié)果的包絡(luò)圖進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)底層柱的配筋。
    3、基礎(chǔ)拉梁層的計(jì)算模型不符合實(shí)際情況
    基礎(chǔ)拉梁層無(wú)樓板，用TAT或SATWE等電算程序進(jìn)行框架整體計(jì)算時(shí)，樓板厚度應(yīng)取零，并定義彈性節(jié)點(diǎn)，用總剛分析方法進(jìn)行分析計(jì)算。有時(shí)雖然樓板厚度取零，也定義彈性節(jié)點(diǎn)，但未采用總剛分析，程序分析時(shí)自動(dòng)按剛性樓面假定進(jìn)行計(jì)算，與實(shí)際情況不符。房屋平面不規(guī)則，要特別注意這一點(diǎn)。
    4、基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)不當(dāng)
    多層框架房屋基礎(chǔ)埋深值大時(shí)，為了減速小底層柱的計(jì)算長(zhǎng)度和底層的位移，可在±0.000以下適當(dāng)位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁，但不宜按構(gòu)造要求設(shè)置，宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按規(guī)范規(guī)定設(shè)置箍筋加密區(qū)。但就抗震而言，應(yīng)采用短柱基礎(chǔ)方案。
    一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)埋置不深，或者過(guò)去時(shí)置雖深但采用了短柱基礎(chǔ)時(shí)，由于地基不良或柱子荷載差別較大，或根據(jù)抗震要求，可沿兩個(gè)主軸方向設(shè)置構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁?；A(chǔ)拉梁截面寬度可取柱中心距的1/20～1/30，高度可取柱中心距的1/12～1/18。構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁的截面可取上述限值范圍的下限，縱向受力鋼筋可取所連接柱子的最大軸力設(shè)計(jì)值的10％作為拉力或壓力來(lái)計(jì)算，當(dāng)為構(gòu)造配筋，除滿足最小配筋率外，也不得小于上下各2Ⅱ14，配筋不得小于Ⅰ8-200。當(dāng)拉梁上作用有填充墻或樓梯柱等傳來(lái)的荷載時(shí)，拉梁截面應(yīng)適當(dāng)加大，算出的配筋應(yīng)和上述構(gòu)造配筋疊加。構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁頂標(biāo)高通常與基礎(chǔ)高或短柱頂標(biāo)高相同。在這種情況下，基礎(chǔ)可按偏心有受壓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
    當(dāng)框架底層層高不大或者基礎(chǔ)過(guò)去埋置不深時(shí)，有時(shí)要把基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)得比較強(qiáng)大，以便用拉梁來(lái)平衡柱底彎矩。這時(shí)，拉梁正彎矩鋼筋應(yīng)全跨拉通，負(fù)彎矩鋼筋至少應(yīng)在1/2跨拉通。拉梁正負(fù)彎矩鋼筋在框架柱內(nèi)的錨固、拉梁箍筋的加密及有關(guān)抗震構(gòu)造要求與上部框架梁完全相同。
    此時(shí)拉梁宜設(shè)置在基礎(chǔ)頂部，不宜設(shè)置在基礎(chǔ)頂面之上，基礎(chǔ)則可按中心受壓設(shè)計(jì)。
    5、框架結(jié)構(gòu)帶樓電梯小井筒
    框架結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免設(shè)置鋼筋混凝土樓電梯小井筒。因?yàn)榫驳拇嬖跁?huì)吸收較大的地震剪力，相應(yīng)地減少框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)的地震剪力，而且井筒下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也比較困難，故這些井筒多采用砌體材料做填充墻形成隔墻。當(dāng)必須設(shè)計(jì)鋼筋混凝土井筒時(shí)，井筒墻壁厚度應(yīng)當(dāng)減薄，并通過(guò)開豎縫、開結(jié)構(gòu)洞等辦法進(jìn)行剛度弱化；配筋也只宜配置少量單排鋼筋，以減小井筒的作用。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，除按框架確定抗震等級(jí)并計(jì)算外，還應(yīng)按帶井筒的框架（當(dāng)平面不規(guī)則時(shí)，宜考慮耦聯(lián)）復(fù)核，并加強(qiáng)與井墻體相連的柱子的配筋。
    此外，還要特別指出，對(duì)框架結(jié)構(gòu)出屋頂?shù)臉请娞蓍g和水箱間等，應(yīng)采用框架承重，不得采用砌體墻承重；而且應(yīng)當(dāng)考慮鞭梢效應(yīng)乘以增大系數(shù)；雨篷等構(gòu)件應(yīng)從承重梁上挑出，不得從填充墻上挑出；樓梯梁和夾層梁等應(yīng)承重柱上，不得支承在填充墻上。
    6、結(jié)構(gòu)計(jì)算中幾個(gè)重要參數(shù)的合理選取
    《抗震規(guī)范》第3.6.6.4條指出，所有的計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果，應(yīng)經(jīng)分析判斷確認(rèn)其合理、有效后方可用于工程設(shè)計(jì)。通常情況下，計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果主要是結(jié)構(gòu)的自振周期、樓層地震剪力系數(shù)、樓層彈性層間位移（包括最大位移與平均位移比）和彈塑性變形驗(yàn)算時(shí)樓層的彈塑性層間位移、樓層的側(cè)向剛度比、振型參與質(zhì)量系數(shù)、墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋、底層墻和柱底部截面的內(nèi)力設(shè)計(jì)值、框架--抗震墻結(jié)構(gòu)抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。
    為了分析判斷計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果是否合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，除了有合理的結(jié)構(gòu)方案、正確的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖外，正確填寫抗震設(shè)防烈度和場(chǎng)地類別，合理選取電算程序總信息中的其他各項(xiàng)參數(shù)也是十分重要的。
    現(xiàn)以空間有限元分析與設(shè)計(jì)程序SATWE為例，結(jié)合施工圖審查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，來(lái)說(shuō)明有關(guān)參數(shù)如何合理選取。