多層框架結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)
2015-06-11
一、多層建筑框架結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)遵循的原則
1.一定要多道防線，降低結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置多道防線，能夠在遇到風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，通過所有抵抗外力結(jié)構(gòu)聯(lián)合起來將風(fēng)險(xiǎn)障礙物一層層的阻礙，緩沖其速度，同時(shí)相互支撐，這就好比一個(gè)物體從高處掉下來，那么當(dāng)這個(gè)物體掉下來時(shí)可能就比沒有障礙物阻礙的物體或者障礙物少的受損度小很多。這個(gè)時(shí)候，我們不能把結(jié)構(gòu)重心全部寄托在單一的構(gòu)件上，在土建結(jié)構(gòu)中我們知道多肢墻要比單片的墻好，而框架剪力墻要比純框架好，我們知道鳥巢外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是多道防線設(shè)計(jì)思路的最好體現(xiàn)。
2，一定要抓大放小，保全重要結(jié)構(gòu)
在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有這么一種說法，那就是“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)剪弱彎”，這不禁勾起了人們對(duì)這種說法產(chǎn)生疑問，問什么結(jié)構(gòu)要強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，在我們的印象中強(qiáng)柱強(qiáng)梁肯定會(huì)比強(qiáng)剪強(qiáng)彎要更加結(jié)實(shí)，更加安全。但是如果所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件都強(qiáng)了就不好了，將會(huì)存在非常大的安全隱患。我們知道絕對(duì)安全的結(jié)構(gòu)在這個(gè)世界上是不存在的，無論哪種結(jié)構(gòu)體系都不能在任何情況都可抵御各種外界的破壞。每個(gè)構(gòu)件的作用都不同，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系就是由這眾多的構(gòu)件協(xié)調(diào)組合而成，并依據(jù)其重要性來區(qū)分輕重。每個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同抵抗外力的目的，就是為了在遭遇強(qiáng)大的外界破壞力時(shí)，能夠保住其中最重要的部件不受損壞或者至少是最后才遭遇摧毀，這就是要做出取舍的時(shí)候了。所以最明智的選擇就是在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初就先衡量孰輕孰重，哪部分是主要構(gòu)件，哪部分是次要構(gòu)件，當(dāng)強(qiáng)大的破壞力來臨時(shí)，首當(dāng)其沖的應(yīng)該是次要的構(gòu)件，在設(shè)計(jì)中各個(gè)部件千萬不可平均受力，那樣將損失慘重。我們知道在鋼框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果柱不幸倒塌，梁也不可能存在，而如果梁倒了的話，柱依然可能存在，這也就說明了柱起到的作用要比梁大。所以在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了保證柱免遭摧毀或者至少是最后才遭摧毀，這就要把梁放在相對(duì)比較薄弱的環(huán)節(jié)上，使其能夠承受大部分外來破壞力，盡可能阻擋對(duì)柱的破壞，使損失降至最低。而如果把梁和柱都設(shè)計(jì)在主要環(huán)節(jié)上，則有可能使梁和柱遭到同樣的破壞。
3.一定要使結(jié)構(gòu)合為一體
好的建筑框架結(jié)構(gòu)體系是一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)體系中沒有關(guān)節(jié)，并且能夠快速有效的傳遞并消除外力，盡量減少破壞力度，有了這個(gè)原則，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)就要想辦法把各個(gè)關(guān)節(jié)給“打通”，使之暢通無阻。前面我們提到的三個(gè)原則(“剛?cè)嵯酀?jì)”“多道防線”“抓大放小”)實(shí)施的基礎(chǔ)就是一定使結(jié)構(gòu)渾然一體，也就是說這個(gè)原則是前面三個(gè)原則的保障?？偟膩碚f，設(shè)計(jì)者要使原本保持平衡和靜態(tài)的構(gòu)件組合之后，在受到強(qiáng)烈的外力沖擊時(shí)還能保持原來的靜態(tài)，或者相對(duì)的靜態(tài)，這樣目的就達(dá)到了。
二、設(shè)計(jì)構(gòu)造中的常見問題及處理措施
1.嚴(yán)格控制框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)箍筋配置
設(shè)計(jì)人員應(yīng)該嚴(yán)格按GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定來控制框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配箍特征值及體積配箍率，這方面很多設(shè)計(jì)者往往會(huì)忽略，特別是不能滿足對(duì)柱軸壓比不大時(shí)(這個(gè)規(guī)定是為了保證節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措施)的要求。對(duì)于這一點(diǎn)問題設(shè)計(jì)者以后應(yīng)該充分考慮到，以防止出現(xiàn)不必要的損失。
2.底層框架柱箍筋加密區(qū)的范圍不能滿足
在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要留意在GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中有規(guī)定:“底層柱，柱根處箍筋加密區(qū)的范圍應(yīng)不小于柱凈高的1/3”，這是一新增加的規(guī)范要求，大多設(shè)計(jì)者可能都不太了解，以后設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意這個(gè)問題的解決。
3.框架梁上部縱筋端部水平錨固長度不能滿足
GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中有規(guī)定:“框架端節(jié)點(diǎn)的地方，一旦框架梁上部縱筋的水平直線段錨固長度不足的時(shí)候，應(yīng)該向下彎曲并且伸到柱的外邊，控制好彎折前水平投影的長度一定要等于或者大于0．4LaE”，一旦框架柱的截面尺寸在400mm×400mm以下的時(shí)候，框架梁就易出現(xiàn)問題，這就會(huì)埋下一個(gè)很嚴(yán)重的安全隱患。對(duì)于以上建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，往往是設(shè)計(jì)者忽視的問題，只要設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)之初能夠做好前期準(zhǔn)備，重視這些問題，并按照國家規(guī)定來設(shè)計(jì)建筑，那么上述問題也就會(huì)隨之消失，建筑框架的結(jié)構(gòu)也就會(huì)符合標(biāo)準(zhǔn)。
4.框架結(jié)構(gòu)梁的設(shè)計(jì)問題
在對(duì)框架結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應(yīng)由附加橫向鋼筋承擔(dān)，則需要考慮設(shè)置附加箍筋和吊筋，為方便施工可優(yōu)先考慮采用附加箍筋，如主次梁搭接時(shí)，可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說明處，畫上一節(jié)點(diǎn)，在有次梁部位的兩側(cè)各加上3根主梁箍筋來作為補(bǔ)充。框架梁與次梁的端部出現(xiàn)相交的現(xiàn)象，或者彈性支承在墻體上，對(duì)于梁端支座可以按照簡支梁的方式來處理，但是必須對(duì)梁的端箍筋進(jìn)行加密。在設(shè)計(jì)抗扭梁時(shí)，縱筋的間距應(yīng)該小于300mm，并保證小于梁的寬度。通常在設(shè)計(jì)的時(shí)候可采用加大腰筋直徑加密腰筋間距的方法來增加梁的抗扭力，同時(shí)對(duì)于縱筋和腰筋錨入支座內(nèi)的長度應(yīng)該符合要求。對(duì)于箍筋也應(yīng)該符合抗震設(shè)防要求。在反梁板吊在梁底時(shí)，板的荷載主要由箍筋來承擔(dān)，可適當(dāng)加密箍筋的間距，加大箍筋直徑。對(duì)于框架梁截面的高度設(shè)計(jì)，應(yīng)該在梁跨度的1/10至1/15之間選擇，對(duì)于寬扁梁的寬度，則最大可以設(shè)計(jì)到柱寬的兩倍。
5.框架結(jié)構(gòu)柱的設(shè)計(jì)問題
如果框架結(jié)構(gòu)柱在地上的部分為圓柱時(shí)，在地下的部分就盡量做成矩形柱，這樣可以盡量減少施工的工序。圓柱的縱筋根數(shù)應(yīng)該保證在8根以上，而圓柱的箍筋宜優(yōu)先采用螺旋式，這樣可以有效增加結(jié)構(gòu)的整體性和柱子的剛度及承載力，施工圖紙中需要注明柱子端部有一圈半的水平段；矩形柱宜優(yōu)先選用井字復(fù)合箍的箍筋形式，有抗震設(shè)防要求的需按照建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行加密設(shè)計(jì)。角柱和樓梯間的框架柱、梯柱應(yīng)在全柱高范圍內(nèi)進(jìn)行加密。通?？蚣芙Y(jié)構(gòu)柱的截面，非抗震時(shí)不宜小于邊長250mm，四級(jí)抗震邊長不宜小于300mm，一、二、三級(jí)抗震時(shí)邊長不宜小于400mm；框架柱混凝土的標(biāo)號(hào)則應(yīng)該在C25以上，且梁縱筋錨入柱內(nèi)的水平段長度、彎折長度應(yīng)該符合規(guī)范要求。
三、結(jié)束語
現(xiàn)代建筑造型和建筑功能要求的多樣化發(fā)展，使得現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的難題也逐漸增多，對(duì)設(shè)計(jì)者的挑戰(zhàn)也隨之增加。而作為一名建筑設(shè)計(jì)者，應(yīng)該在嚴(yán)格遵循各種相關(guān)規(guī)范的前提下，采用靈活、大膽的方式和方法來解決一些結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)難點(diǎn)問題，并在實(shí)際工作中不斷地進(jìn)行充實(shí)和完善。
