楊浩敏

0 引言

在現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，為了保證建筑室內(nèi)凈高，以及保證結(jié)構(gòu)有適宜的剛度及延性，同時(shí)為了便利施工，往往采用寬扁梁樓蓋結(jié)構(gòu)。對(duì)于相同的斷截面面積，寬扁梁比一般矩形梁的慣性矩小，承載力低且撓度大，同時(shí)配筋量也要更高，但可以節(jié)省空間，增加層高，在高層建筑中取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，但是在低層建筑中則應(yīng)慎用。

1 工程簡(jiǎn)介

某三層框架結(jié)構(gòu)，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土寬扁梁，所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，屬Ⅲ類場(chǎng)地，基本風(fēng)壓0.35 kN/m2，基本雪壓0.6 kN/m2，框架抗震等級(jí)為三級(jí)。建筑平面尺寸為40m× 16.8m，層高分別為3.9m，3.6m，3.6m。由于使用要求建筑室內(nèi)凈高至少3m，房間柱網(wǎng)8m×8.4m，采用寬扁梁樓蓋的框架結(jié)構(gòu)。

2 寬扁梁截面設(shè)計(jì)

在確定寬扁梁的截面尺寸時(shí)，應(yīng)考慮到梁的剛度、節(jié)點(diǎn)延性、外核心區(qū)受力合理，寬扁梁的中軸線宜通過支座(柱)的中心。一般寬扁梁的截面高度可取(1/16～1/22)L0(L0為梁的計(jì)算跨度，荷載小取較小值，荷載大取較大值，且不小于2.5倍板的厚度);其寬高比不宜超過 3;寬扁梁邊框架的邊梁寬度不宜大于柱寬(柱垂直于邊框架方向的截面尺寸)，以避免邊梁寬度超過柱截面范圍的縱筋在水平荷載作用下對(duì)另一方向上的扁梁產(chǎn)生較大的扭矩。根據(jù)以上原則，該工程邊框架柱寬度為 500mm，中框架柱寬度為600mm，邊框架梁取300mm×700mm，其余主框架梁取900mm× 500mm，主梁區(qū)格內(nèi)設(shè)置正交次梁250mm×500mm(如圖1所示)。

3 寬扁梁設(shè)計(jì)相關(guān)問題

本工程運(yùn)用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPM系列SATWE軟件進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算過程中需注意以下幾個(gè)問題:

1)寬扁梁的剛度調(diào)整系數(shù)。

該工程采用現(xiàn)澆混凝土樓蓋體系，在水平荷載作用下，通過框架梁和現(xiàn)澆板的共同抗彎來約束柱端的轉(zhuǎn)動(dòng)?；炷涟蹇勺鳛閷挶饬旱囊砭壴黾悠浣孛鎰偠取Ｔ谶M(jìn)行整體框架結(jié)構(gòu)分析時(shí)，SATWE軟件是先取框架梁的矩形截面進(jìn)行剛度計(jì)算，在剛度調(diào)整時(shí)，設(shè)計(jì)人員可通過剛度調(diào)整系數(shù)進(jìn)行放大。寬扁梁不宜用一個(gè)籠統(tǒng)的 1.5或 2.0的系數(shù)來調(diào)整放大，該系數(shù)應(yīng)通過計(jì)算確定。T形截面受彎構(gòu)件承載力計(jì)算中的翼緣計(jì)算寬度規(guī)定:bf=bb+ 12hf(hf為樓板厚度)。本工程板厚取120mm，寬扁梁帶翼緣計(jì)算截面如圖2所示，經(jīng)過計(jì)算可得:

形心位置:yc=0.197m;矩形截面慣性矩:I1=0.009 375m4;T形截面慣性矩:I2=0.015 666m4;I2/I1=0.015 666/0.009 375=1.67。

由上可知，該寬扁梁的剛度調(diào)整系數(shù)為 1.67，而不是固定的1.5或 2.0。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)具體工程現(xiàn)澆梁板的幾何尺寸，將現(xiàn)澆板作為T形梁的翼緣，按規(guī)范規(guī)定的有效翼緣寬度，計(jì)算剛度調(diào)整系數(shù)。

2)寬扁梁的內(nèi)力計(jì)算。

通過對(duì)不同寬扁梁柱節(jié)點(diǎn)在不同水平荷載條件下的作用反應(yīng)分析表明:寬扁梁框架結(jié)構(gòu)空間分析時(shí)，可以考慮各方向的水平地震作用主要由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)，而不考慮另一方向抗側(cè)力構(gòu)件的影響。

內(nèi)力計(jì)算時(shí)應(yīng)該按固接，但是因?yàn)榱罕戎鶎?，?shí)際上它又不完全是固接，這時(shí)需要對(duì)中間柱頭的不平衡彎矩進(jìn)行處理。該彎矩按柱內(nèi)外鋼筋面積比，柱外的不平衡彎矩由另一方向的梁的抗扭承擔(dān)。

但是梁的抗扭能力有限，如果不能承擔(dān)就把該彎矩調(diào)往跨中，剩下的全部集中在柱范圍內(nèi)配筋。同時(shí)邊梁也要加強(qiáng)，因?yàn)閷挶饬簩?duì)它的扭矩始終是存在的。

3)寬扁梁的配筋及構(gòu)造。

寬扁梁縱向受力鋼筋的最小配筋率，除應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定外，尚不應(yīng)小于0.3%，且鋼筋宜單排放置，間距不宜大于 100mm。錨入柱內(nèi)的梁上部縱向鋼筋宜大于其全部鋼筋截面面積的 60%，寬扁梁跨中上部鋼筋宜有支座縱向鋼筋(較大端)的1/4～1/3通長(zhǎng)。對(duì)于配筋率較大的寬扁梁(達(dá)到 2%左右時(shí))，裂縫寬度需要注意。

寬扁梁兩側(cè)應(yīng)配置腰筋，每側(cè)的截面面積不應(yīng)小于梁腹板截面面積的10%，直徑不宜小于12mm，間距不宜大于200mm。箍筋肢距不宜大于 200mm，其箍筋加密區(qū)《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)》要求采用2hb和500mm的較大值，但具體要視梁高而定，不一定要限制于 2hb，但箍筋加密區(qū)要包住塑性鉸，且應(yīng)滿足抗扭鋼筋延伸長(zhǎng)度的要求。

寬扁梁的截面承載力驗(yàn)算及有關(guān)構(gòu)造要求除上述要求外一般等同普通框架梁。梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)截面抗震驗(yàn)算見《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》附錄C.2.2:梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)應(yīng)根據(jù)梁上部縱向鋼筋在柱寬范圍內(nèi)、外的截面面積比例，對(duì)柱寬以內(nèi)和柱寬以外的范圍分別進(jìn)行受剪承載力驗(yàn)算。

根據(jù)以上原則，本工程梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域采取以下加強(qiáng)措施:

a.寬扁梁應(yīng)有 75%以上的縱筋穿過柱子，且可靠地錨固在柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)內(nèi);

b.寬扁梁端部箍筋的加密區(qū)長(zhǎng)度:邊柱取不小于 1 000mm，中柱取不小于1 500mm;

c.為防止板面斜裂縫的開展，在柱節(jié)點(diǎn)與寬扁梁交角處的板面附加斜向鋼筋12@100;

d.為加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，增大核心區(qū)的抗剪承載力，增強(qiáng)核心區(qū)混凝土的約束作用，增設(shè)了φ10@100的水平箍筋、水平拉筋和豎向拉筋。

4)寬扁梁的樓板計(jì)算。

在計(jì)算板配筋時(shí)，一般構(gòu)造手冊(cè)都規(guī)定雙向板負(fù)筋的長(zhǎng)度取值為L(zhǎng)0/4(從軸線計(jì))，對(duì)一般的梁板體系，負(fù)彎矩基本上能被包絡(luò)住。但對(duì)寬扁梁，如果還按這種取值，顯然是不合理的。樓板每側(cè)負(fù)筋長(zhǎng)度的合理取值應(yīng)為L(zhǎng)0/4+bb/2(L0為板凈跨;bb為寬扁梁截面寬度)。

4 結(jié)語

寬扁梁的延性和變形能力較好，只要概念設(shè)計(jì)以及構(gòu)造措施合理，就會(huì)具有良好的抗震性能。眾所周知，在一定層高情況下柱子越粗其約束力越大，就越接近于梁柱固結(jié)的狀態(tài)。但值得注意的是，在低層建筑中柱子斷面不大、剛度小，很難抑制梁的變形，而且在低層建筑中應(yīng)用寬扁梁所節(jié)約的層高總量也有限。因此，在低層建筑中不宜采用寬扁梁，特別是跨度大、跨數(shù)少或混合結(jié)構(gòu)中更不宜采用寬扁梁結(jié)構(gòu)，需慎用。

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