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1、作者：谢雨君 (番禺城市建筑设计院有限公司广东番禺511400) 【摘要】分析民用建筑多层框架结构体系中梁、柱的截面尺寸、配筋率和梁裂缝宽度的调整及设计中要点,供工程设计人员参考。 【关键词】框架结构;配筋率;强剪弱弯 对于框架结构的内力目前多采用计算机辅助软件来进行分析和计算,但是目前有的工程设计人员过分地依赖计算机的计算结果,而缺少独立分析问题、解决问题的能力,致使在一些图纸中出现不必要的问题,为以后事故的发生埋下隐患。本文就多层框架电算结果中梁、柱的配筋调整和设计中的要点进行了分析,希望引起工程设计及施工技术人员的注意。 一、截面尺寸的选择 梁、柱的截
2、面尺寸的选择是框架结构设计的前提,除应满足规范[1]所要求的取值范围,还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1,以达到在罕遇地震作用下,梁端形成塑性铰时,柱端处于非弹性工作状态而没有屈服,节点仍处于弹性工作阶段的目的。即规范所要求的“强柱弱梁强节点”。 二、梁、柱的适宜配筋率 框架梁的配筋在设计中应掌握“适中”的原则,一般情况下其配筋率宜取0.4%~1.5%,框架柱的全部纵向受力钢筋的配筋率宜取1%~3%。另外当梁端的纵向受拉钢筋最小配筋率大于2%时,其箍筋的最小直径应增大2mm。但是无论在何种情况下,均应满足规范[1]所规定的最大、最小配筋率的要求。 另外框架梁
3、的纵向受拉钢筋配筋率,应注意规范[1]与规范[2]中的区别:规范[2]中梁的纵向受拉钢筋最小配筋率只和框架的抗震等级有关,而在规范[1]中梁的最小配筋率除和框架的抗震等级有关外,还和混凝土的轴心抗拉强度设计值与钢筋的抗拉强度设计值的比值有关,所以在设计中应依据规范[1]来确定梁的最小配筋。 三、框架柱配筋的调整 框架柱的配筋率一般都很低,有时电算结果为构造配筋,但是实际工程中均不会按此配筋。因为在地震作用下的框架柱,尤其是角柱,所受的扭转剪力最大,同时又受双向弯矩作用,而横梁的约束又较小,工作状态下又处于双向偏心受压状态,所以其震害重于内柱。对于质量分布不均匀的框架尤为明显。因
4、此应选择最不利的方向进行框架计算,另外也可分别从纵、横两个方向计算后比较同一侧面的配筋,取其较大值,并采用对称配筋的原则。为了满足框架柱在多种内力组合作用下其强度要求,在配筋计算时应注意以下问题: 1.角柱、边柱及抗震墙端柱在地震作用组合下会产生偏心受拉时,其柱内纵筋总截面面积应比计算值增大25%。 2.框架柱的配筋可放大1.2~1.6倍,其中角柱1.4倍,边柱1.3倍,中柱1.2倍。 3.框架柱的箍筋形式应选用菱形或井字形,以增强箍筋对混凝土的约束。 4.对于二、三级框架的底层柱底和底部加强部位纵筋宜采用焊接,且当柱纵向钢筋的总配筋率超过3%时,箍筋的直径不应小于58
5、,并应焊接。 另外多层框架电算时常不考虑温度应力和基础的不均匀沉降,当多层框架水平尺寸和垂直尺寸较大以及地基软弱土层较厚或地基土质不均匀时,可以适当放大框架柱的配筋,且宜在纵、横两个方向设置基础梁,其配筋不宜按构造设置,应按框架梁进行设计,并按规范[1]要求设置箍筋加密区。 四、框架梁裂缝宽度、斜截面配筋调整 在满足梁柱的截面尺寸和配筋率的情况下,仍需在计算配筋后进行梁的裂缝宽度的验算和满足梁端斜截面“强剪弱弯”条件下的梁端配筋调整。 1.影响裂缝宽度的因素和调整的办法 框架梁的裂缝宽度验算往往被工程设计人员忽视,对此应引起我们的注意。影响裂缝宽度主要因素有两方面,
6、一是构件的混凝土强度等级,二是钢筋的级别和直径。由于混凝土等级与钢筋的级别有一定的“依赖关系”,因此对于普通的混凝土构件,混凝土的高等级对减小梁的裂缝宽度影响不大,一般情况下宜采用加大梁的配筋率或增大梁的截面尺寸的方法来减小梁的裂缝宽度。另外需注意在利用计算机辅助软件进行结构建模中的荷载输入时,一定要将恒、活载数值分开输入,以便进行内力组合和裂缝宽度的计算,不要贪图省事而将恒、活载合并输入,以防止梁、柱内力计算错误,致使所绘制的施工图不能使用。 2.梁端斜截面的配筋调整 框架结构设计中,宜满足在地震作用下框架梁的梁端斜截面受弯承载力的规范要求,即“强剪弱弯”。在具体设计和梁配筋
7、调整时,可采用以下方法:(1)不放大梁端负弯矩钢筋而加大梁的跨中受力钢筋(一般放大1.1~1.3倍);(2)梁端箍筋的直径可增加2mm;(3)支座处尽量不设置弯起钢筋,宜利用箍筋承受支座剪力。 3.在电算中合理、准确运用弯矩的调幅 规范规定只有在竖向力作用下梁端弯矩可调幅,水平力作用下梁端弯矩不允许调幅,因此在计算时必须先将竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅后,再将水平荷载产生的梁端弯矩叠加。在此可采用两种方法:一是将梁端的固定弯矩调幅后,再
