多層框架電算結(jié)果的人工調(diào)整

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盡管使用多層框架CAD可免去大量人工計(jì)算，加快出圖速度，但筆者通過(guò)多項(xiàng)多層框架工程的設(shè)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，多層框架的電算結(jié)果仍需進(jìn)行人工調(diào)整，有些梁、柱的最后配筋要憑設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)而定。這種不確定性造成有的設(shè)計(jì)調(diào)整放大過(guò)于保守，有的不調(diào)整時(shí)又嚴(yán)重不足。為此，本文就多層框架電算結(jié)果的人工調(diào)整問(wèn)題進(jìn)行探討，并且提出建議。
一、 面尺寸的調(diào)整
設(shè)計(jì)人員根據(jù)教科書(shū)建議的梁、柱截面尺寸的取值范圍，結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)先對(duì)所有構(gòu)件的大小初步確定一個(gè)尺寸。此時(shí)須注意盡可能使柱的線剛度與梁的線剛度的比值大于1。這是為了實(shí)現(xiàn)在罕遇地震作用下，讓梁端形成塑性鉸時(shí)，柱端仍可處于非彈性工作狀態(tài)而沒(méi)有屈服，但節(jié)點(diǎn)還處于彈性工作階段的目的。即“強(qiáng)柱弱梁強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”。將初步確定的尺寸輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行試算，一般可得到下述三種結(jié)果：1）部分梁柱僅為構(gòu)造配筋。此時(shí)可根據(jù)電算顯示的梁的裂縫寬度和柱的軸壓比大小適當(dāng)減小梁、柱的截面尺寸再試算。2）部分梁顯示超筋或裂縫寬度>0.3mm，部分柱的軸壓比超限或配筋過(guò)大（試算時(shí)可控制柱的配筋率不大于3%）。此時(shí)可適當(dāng)放大這部分梁、柱的截面尺寸再試算。3）梁、柱的截面尺寸均合適，勿需調(diào)整，此時(shí)要進(jìn)一步觀察梁、柱的配筋率是否合適。
二、梁、柱的適宜配筋率
原則：掌握配筋率“適中”為宜。這個(gè)“適中”指在規(guī)范規(guī)定的區(qū)域內(nèi)取中間段，其值約相當(dāng)于定額含鋼量。規(guī)范規(guī)定框架梁的縱向受拉鋼筋最小配筋率為0.2%，最大配筋率為2.5%；框架柱的縱向鋼筋配筋率區(qū)間為0.6%~5%。
筆者建議：對(duì)于框架梁，其縱向受拉鋼筋的配筋率取0.4%~1.5%較適宜。對(duì)于框架柱，其全部縱向受力鋼筋的配筋率取1%~3%較適宜。梁、柱配筋率的上限在試算在試算階段宜留有一定余地，因?yàn)橄乱徊苛?、柱配筋的調(diào)整還需要一定空間。
三、框架梁配筋的調(diào)整
框架梁顯示的配筋是梁按強(qiáng)度計(jì)算的配筋量，調(diào)整的目的是解決梁的裂縫寬度超限和“強(qiáng)剪弱彎”的問(wèn)題。
（一）縫寬度超限問(wèn)題
在配筋率一定時(shí)，選用小直徑的鋼筋可以增加混凝土的握裹面積、減少梁的裂縫寬度。增大配筋率是減小梁裂縫寬度的直接方法。提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，亦可減小梁的裂縫寬度，但影響較小。設(shè)計(jì)人如不注意框架梁的裂縫寬度是否超限即出施工圖，這樣的圖紙存在有不符合規(guī)范的缺陷。仔細(xì)檢查梁的裂縫寬度，如果改用小直徑的鋼筋后梁的裂縫寬度仍然超限，就要增加梁的配筋或加大梁的截面尺寸，調(diào)整至滿足規(guī)范要求。
（二）強(qiáng)剪弱彎問(wèn)題
框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)力求做到在地震作用下框架梁的梁端斜截面受剪承載力應(yīng)高于正截面受彎承載力，即“強(qiáng)剪弱彎”。
筆者建議：具體在調(diào)整梁的配筋時(shí)，可做以下幾項(xiàng)調(diào)整：
1） 梁端負(fù)彎矩鋼筋可不放大（系數(shù)采用1）；
2） 梁的跨中受拉鋼筋可放大1.1~1.3倍；
3） 梁端箍筋的直徑可增加2mm；
4） 按構(gòu)造要求對(duì)于跨度大于6m的框架梁設(shè)彎起鋼筋。
四、框架柱配筋的調(diào)整
框架柱的配筋率一般都很低，電算結(jié)果往往是構(gòu)造配筋即可。按柱的構(gòu)造配筋率0.8%配筋，只相當(dāng)于定額指標(biāo)的1/2~1/3，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人是不會(huì)采用的。因?yàn)槭艿卣鹱饔玫目蚣苤绕涫墙侵痛箝_(kāi)間、大進(jìn)深的邊柱，一般均處于雙向偏心受壓狀態(tài)，而電算程序則是按兩個(gè)方向分別為單向偏心受壓的平面框架計(jì)算配筋，結(jié)果往往導(dǎo)致配筋不足。
筆者建議：框架柱配筋的調(diào)整可做以下幾項(xiàng)：
1） 應(yīng)選擇最不利的方向進(jìn)行框架計(jì)算，也可兩個(gè)方向均進(jìn)行計(jì)算后比較各柱的配筋，取其教大值，并采用對(duì)稱(chēng)配筋。
2） 調(diào)整柱單邊鋼筋的最小根數(shù)：柱寬<=450mm時(shí)3根，450<柱寬<=750mm時(shí)4根，750mm<柱<=900mm時(shí)5根。（注意：柱單邊配筋率不小于0.2%）
3） 將框架柱的配筋放大1.2~1.6倍。其中角柱放大大些（不小于1.4倍），邊柱次之，中柱放小些（1.2倍）
4） 由于多層框架時(shí)電算常不考慮溫度應(yīng)力和基礎(chǔ)不均勻沉降問(wèn)題，當(dāng)多層框架水平尺寸和垂直尺寸較大以及地基軟弱土層較厚或地基土層不均勻時(shí)，再適當(dāng)放大一點(diǎn)框架柱的配筋也是可以理解的，具體放大多少，就要由設(shè)計(jì)人的經(jīng)驗(yàn)決定了。
5） 框架柱的箍筋形式應(yīng)選菱形或井字形，以增強(qiáng)箍筋對(duì)混凝土的約束。柱箍筋直徑宜增加2mm。