[提要]對(duì)鋼筋混凝土多層框架房屋設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值不當(dāng)，框架計(jì)算簡(jiǎn)圖不合理，基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)不合理等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了分析評(píng)述，提出了改進(jìn)或處理的辦法，可供設(shè)計(jì)參考。 

　　[關(guān)鍵詞] 獨(dú)立基礎(chǔ) 框架結(jié)構(gòu) 抗震設(shè)計(jì) 

　　中圖分類號(hào)：TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： 　　 

　　在鋼筋混凝土多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有以下幾個(gè)問(wèn)題應(yīng)值得我們?cè)O(shè)計(jì)人員注意。 

　　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)，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5001-2010) (以下簡(jiǎn)稱《抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》)第4.2.1條指出，當(dāng)?shù)鼗�主要受力層范圍�?nèi)不存在軟弱粘性土層時(shí)，不超過(guò)8層且高度在24m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)行天然地基和基礎(chǔ)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)行天然地基和基礎(chǔ)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，必須考慮風(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考慮。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)本身和上部結(jié)構(gòu)的安全。 　 

　　框架計(jì)算簡(jiǎn)圖不合理 

　　當(dāng)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-0.06m左右設(shè)有基礎(chǔ)拉梁時(shí)，應(yīng)將基礎(chǔ)拉梁按一層輸入。以某辦公樓為例，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；層高為3.6m，基礎(chǔ)埋深4.0m.，基礎(chǔ)高度0.8m，室內(nèi)外高差為0.3m。根據(jù)《抗震設(shè)計(jì)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)。有的設(shè)計(jì)者按3層框架房屋計(jì)算，首層層高取為3.56m，即假定框架房屋嵌固在-0.06m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)椋�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》(GB50010-2010) (以下簡(jiǎn)稱《混凝土規(guī)范》)第6.2.20條規(guī)定，框架結(jié)構(gòu)的底層柱的高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至一層樓蓋頂面的高度。工程的設(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)拉梁層按一層輸入，拉梁上如有作用的荷載，應(yīng)將荷載一并輸入。這樣，計(jì)算簡(jiǎn)圖的首層層高為H1=4-0.8-0.06=3.14m，2層層高3.66m，3、4層層高3. 6m.。根據(jù)《抗震設(shè)計(jì)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)1.5。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，在進(jìn)行電算程序(指PKPM中SATWE)的總信息輸入中，可填寫地下層數(shù)為1，在復(fù)算一次。按兩次計(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。 　 

　　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，用電算程序(指PKPM中TAT或SATWE)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)仍然會(huì)自動(dòng)按剛性樓板假定進(jìn)行計(jì)算，與實(shí)際情況不符。房屋不規(guī)則時(shí)，要特別注意這點(diǎn)。 　　 

　　框架結(jié)構(gòu)帶電梯小井筒 

　　框架結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免設(shè)置鋼筋混凝土電梯小井筒。因?yàn)榫�筒的存在�?huì)吸收較大的地震力，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)置鋼筋混凝土井筒時(shí)，井筒墻壁厚度應(yīng)當(dāng)減薄，并通過(guò)開裂縫、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，以減少井筒的作用。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，除按純框架結(jié)構(gòu)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)與井筒墻體相連的柱子的配筋。還要特別指出，對(duì)框架結(jié)構(gòu)出屋頂?shù)碾娞蓍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)應(yīng)將地震作用效應(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)支承在承重柱上，不得支承在填充墻上。 

　　五、結(jié)構(gòu)計(jì)算中幾個(gè)重要參數(shù)選取問(wèn)題 

　　 5.1結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)的確定 在建筑工程設(shè)計(jì)中,按照抗震設(shè)防來(lái)分類,一般的民用住宅建筑、公寓、辦公樓等,很多房屋建筑是屬于丙類建筑。當(dāng)我確定這些建筑的抗震等級(jí)時(shí),通常是根據(jù)本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型以及建筑高度,來(lái)查《抗震規(guī)范》中的6.1.2表來(lái)確的。但是對(duì)于交通、電訊、消防、能源以及醫(yī)療類建筑,大型商場(chǎng)與體育場(chǎng)館等公共建筑,首先,就應(yīng)該確定其中哪些建筑物是乙類建筑。我們通常按照抗震設(shè)防烈度來(lái)計(jì)算乙、丙類建筑的地震作用。通常情況,乙類建筑,當(dāng)抗震設(shè)防烈度在6～8度時(shí),應(yīng)該采取抗震措施。一般是在本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度的基礎(chǔ)上再增加一度,再查表來(lái)確定其抗震等級(jí)。若該乙類建筑處于7度地區(qū),而其高度又超過(guò)規(guī)定的范圍,此時(shí),就應(yīng)該采取更為有效的其他抗震措施。 

　　 5.2地震力的振型組合數(shù) 多層建筑結(jié)構(gòu),若不需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算,其地震力的振型組合數(shù)不應(yīng)小于3;若振型組合數(shù)大于3,則應(yīng)該取3的倍數(shù),但與小于建筑物的層數(shù);若房屋層數(shù)少于3層,振型組合數(shù)就取層數(shù)。不規(guī)則的高層建筑,當(dāng)需要考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí),其振型數(shù)不應(yīng)小于9。建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)比較多或者其剛度變化較大時(shí),其振型組合數(shù)應(yīng)越大,比如有轉(zhuǎn)換、小塔樓等建筑,其振型組合數(shù)不應(yīng)小于12,但是也不得多于3倍層數(shù)。我們一般可以采取振型參與質(zhì)量為總質(zhì)量的90%時(shí)所需要的振型數(shù)作為合適的振型數(shù)。在應(yīng)用SATWE 等程序進(jìn)行電算時(shí),便可以將這種參與質(zhì)量的比值輸入進(jìn)去。但是,有些設(shè)計(jì)人員重視程度不夠,往往比較隨意的選取振型數(shù),這是不行的。另外,只有在建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)比較明顯時(shí),才采用耦聯(lián)計(jì)算,若必要時(shí)還是需要補(bǔ)充非耦聯(lián)計(jì)算。 

　　 5.3結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)的確定 框架結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)中,因?yàn)榇嬖谔畛鋲?其實(shí)際剛度往往比計(jì)算剛度大。計(jì)算周期比實(shí)際周期大,因而,計(jì)算出來(lái)的地震剪力偏小,顯得結(jié)構(gòu)的安全性較差,所以應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p,但是折減系數(shù)不得過(guò)大。若框架結(jié)構(gòu)采用砌體填充墻,則其計(jì)算周期折減系數(shù)為0.6～0.7;若采用輕質(zhì)砌體或者砌體填充墻較少則可取0.7～0.8;當(dāng)全部用輕質(zhì)墻體板材時(shí),折減系數(shù)為0.9。而只有無(wú)填充墻的純框架,才可以不進(jìn)行計(jì)算周期折減。 

　　限于水平，上述意見難免有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正。 　 

　　參考文獻(xiàn):[1] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB5001-2010)[M]，中國(guó)建筑出版社,2010 

　　 [2] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB50010-2010) [M]，中國(guó)建筑出版社,2010 

　　 [3] 王文棟, 混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)[M]，中國(guó)建筑出版社,2003 

　　 [4]多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件SATWE[M]，中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部，2010