【摘 要】 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的一些問題進(jìn)行討論，內(nèi)容包括：如何在實(shí)際設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁，建筑的高寬比計(jì)算中如何確定計(jì)算寬度，結(jié)構(gòu)中的反梁該注意什么問題，梁腰筋設(shè)置的問題，消防車荷載大小取值問題，嵌固端設(shè)計(jì)問題。

【關(guān)鍵詞】 強(qiáng)柱弱梁 高寬比 反梁 腰筋 消防車荷載 嵌固端

1. 強(qiáng)柱弱梁的實(shí)現(xiàn)

近年汶川及玉樹地震的發(fā)生總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，在2010版的《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2010）得到了一些體現(xiàn)，柱的內(nèi)力增大系數(shù)有所提高，在實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁方面有所改善，這是件好事，但是影響弱梁的實(shí)現(xiàn)還有其他很多因素的存在，大家比較有共識的是樓板因素、裂縫計(jì)算所增加的配筋因素、構(gòu)造因素、配筋計(jì)算模式因素。

首先樓板因素，由于樓板配筋在梁支座處的存在，而梁配筋是按矩形截面在配，對梁實(shí)際上是很大程度的加強(qiáng)作用，應(yīng)該按T型截面考慮樓板這部分鋼筋的貢獻(xiàn)。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中可能存在以下一些問題，板鋼筋重心與梁鋼筋重心不一致如何計(jì)算，T型截面有效翼緣寬度如何確定，梁板鋼筋直徑差異比較大如何考慮共同作用，這些問題可能需要足夠的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行驗(yàn)證，才能比較可靠用于工程設(shè)計(jì)。在這些問題沒有解決之前，我們是不是可以反向思考一下，不能充分利用的話是不是可以把板的影響降低到最小，一般在靠近梁邊處主要是垂直梁方向的板面受拉，在平行梁方向板鋼筋可以減小，或者采用塑性設(shè)計(jì)計(jì)算板配筋，直接把板配筋減小。以前都擔(dān)心塑性設(shè)計(jì)時(shí)裂縫不能得到保證，其實(shí)北方很多設(shè)計(jì)在用塑性設(shè)計(jì)板配筋，并沒有出現(xiàn)所擔(dān)心的裂縫問題，其實(shí)板裂縫很少是受力裂縫，大部分是非受力裂縫，所以采取一些構(gòu)造措施、加強(qiáng)施工養(yǎng)護(hù)及控制混凝土的水化熱等措施，板的裂縫是可以得到控制的。

其次裂縫計(jì)算所增加鋼筋因素，按照《混凝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010公式計(jì)算得到的最大裂縫寬度要比國外其他規(guī)范的計(jì)算值大得多，裂縫寬度應(yīng)該是指鋼筋表面的裂縫寬度，而混凝土規(guī)范計(jì)算的是混凝土外邊緣的裂縫寬度，增大混凝土保護(hù)層厚度雖然會加大構(gòu)件裂縫寬度的計(jì)算值，但實(shí)際對保護(hù)鋼筋減輕銹蝕十分有利，所以在《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D62-2004中不考慮保護(hù)層厚度對裂縫寬度計(jì)算值的影響。而規(guī)定的裂縫寬度允許值偏嚴(yán)（尤其是支座處），正常情況下梁支座處都被建筑裝修面層所覆蓋，因裂縫導(dǎo)致鋼筋銹蝕而影響耐久性要求的可能性比較小，因此規(guī)范若能在裂縫寬度允許限值按不同部位區(qū)別對待比較合適，同時(shí)若能參考公路橋涵規(guī)范不考慮保護(hù)層厚度對裂縫寬度計(jì)算值的影響，裂縫計(jì)算值可進(jìn)一步減小。

最后配筋計(jì)算模式因素，目前很多軟件在計(jì)算梁配筋時(shí)都是以單筋模式計(jì)算，但在梁支座處有不少梁底鋼筋是錨入柱內(nèi)的，完全可以利用這部分鋼筋作為受壓鋼筋，以減小梁頂受拉鋼筋的面積。雙筋計(jì)算模式中受壓區(qū)高度x取多少比較合適是關(guān)鍵，受壓區(qū)混凝土力臂為（ho-x/2），受壓鋼筋的力臂為（ho-as’）。在單筋模式中若x<2as’時(shí)是沒有必要采用雙筋模式的，因?yàn)槭軌簠^(qū)混凝土力臂比受壓鋼筋力臂大，所以當(dāng)單筋模式中X>2as’時(shí)采用雙筋模式能減小受拉鋼筋面積，由于雙筋模式有兩個(gè)未知量，首先要確定x才能解方程，取x=2as’可以滿足規(guī)范對雙筋的要求同時(shí)力臂均能達(dá)到最大值，應(yīng)該是比較經(jīng)濟(jì)的一種做法，同時(shí)能有效減少支座配筋面積。

2. 建筑高寬比計(jì)算

很多情況下要用到建筑的高寬比計(jì)算，規(guī)范沒有明確建筑寬度如何計(jì)算，如圖1～圖3所示。圖2及圖3寬度按B或3B肯定不合適，應(yīng)該按等效寬度來計(jì)算圖2及圖3的寬度，可以肯定圖3等效寬度大于圖2，圖2等效寬度大于圖1，按數(shù)字平均值或加權(quán)平均值似乎不能反映結(jié)構(gòu)剛度的因素，建筑就是一個(gè)嵌固在基礎(chǔ)上的一個(gè)懸臂構(gòu)件，如何考慮它的平面剛度影響，這里可以參考《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003-2011中5.1.2條中T形截面的折算厚度的計(jì)算方法，等效寬度按3.5i計(jì)算，i為建筑平面最小回轉(zhuǎn)半徑，其中應(yīng)扣除建筑懸挑部分面積，廣東省高規(guī)采用的也是這種計(jì)算方法，所以這種計(jì)算方法應(yīng)該是比較認(rèn)可的。

3. 反梁計(jì)算問題

由于建筑功能的要求，實(shí)際設(shè)計(jì)中經(jīng)常會有結(jié)構(gòu)梁需要上翻的要求即梁底同板底，梁上荷載不直接作用在梁頂，而是由設(shè)在梁下部兩側(cè)的樓板將荷載作用傳遞到梁上。實(shí)驗(yàn)表明，反梁的抗剪能力低于正梁，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮反梁抗剪承載力的降低，可以參照《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50038-2005中附錄E中鋼筋混凝土反梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)，只是在非人防荷載作用下采用非人防內(nèi)力及材料不考慮動荷載作用下材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)。另外還可以采用配置附加箍筋的形式解決，把板傳遞給反梁的荷載用附加箍筋承擔(dān)傳遞到梁的受壓區(qū)，抗剪箍筋另行配置。通過以上兩種方式可以解決反梁抗剪承載力低的問題。

4. 消防車荷載取值問題

在進(jìn)行地下室頂板設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會遇到消防車通道及消防等高面的問題，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012消防車荷載雙向板樓蓋分3mx3m及6mx6m，消防車荷載分別為35KN/m2及20 KN/m2，現(xiàn)分別按一個(gè)例子來計(jì)算消防車荷載產(chǎn)生的框架梁彎矩。圖4為一柱距為6mx6m框架梁活載彎矩圖，按規(guī)范消防車荷載為20 KN/m2；圖5是在圖4基礎(chǔ)上增設(shè)次梁成為3mx3m板跨的框架梁彎矩圖，按規(guī)范消防車荷載為35 KN/m2。從圖中可以發(fā)現(xiàn)圖5的框架梁彎矩是圖4框架梁彎矩的近2倍，在消防車通道不變的情況下就因?yàn)樵鲈O(shè)次梁而導(dǎo)致框架梁彎矩增加近1倍這顯然不合理，因?yàn)榭蚣芰菏芎煞秶鷽]變。如果能夠按梁的受荷面大小來區(qū)分消防車荷載大小可能會更合理，這樣不會因?yàn)樵黾哟瘟憾淖兛蚣芰旱暮奢d效應(yīng)，或者可以參照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012附錄D中工業(yè)建筑樓面活荷載給出的模式，區(qū)分樓板荷載、次梁荷載及主梁荷載以區(qū)別對待，也不失為一種更趨合理的辦法，總之目前這種消防車荷載還是比較粗糙，有必要更細(xì)化一些。

5. 嵌固端設(shè)計(jì)問題

規(guī)范對嵌固端設(shè)計(jì)有一系列要求，規(guī)范規(guī)定地上一層結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度不應(yīng)大于地下一層結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度0.5倍，但實(shí)際上由于地下室外墻填土因素的存在，實(shí)際上地下室頂板很多情況下已經(jīng)成為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，現(xiàn)在以一簡單例子來進(jìn)行對比如圖6及圖7所示，圖6為上部結(jié)構(gòu)嵌固在地下室頂板且不帶地下室的模型，圖7為上部結(jié)構(gòu)一層側(cè)向剛度小于地下室側(cè)向剛度0.5倍且?guī)У叵率业哪Ｐ停瑥膱D中可以看出帶地下室的一層柱配筋要比不帶地下室一層柱配筋小，所以不論地下室側(cè)向剛度是否滿足規(guī)范要求，由于實(shí)際存在的嵌固因素，帶地下室的模型一層柱配筋偏小，而且地震害也表明一層柱破壞的情況比較多。有些基礎(chǔ)埋置比較深的建筑，在一層地面形成了剛性地坪時(shí)柱也是在地坪以上破壞。因此，在計(jì)算一層柱配筋時(shí)應(yīng)該按柱底嵌固在頂板或剛性地坪處的模型進(jìn)行校核以策安全。

總結(jié)

隨著建筑日趨多樣復(fù)雜，規(guī)范有時(shí)候并不能把每種情況都包絡(luò)進(jìn)去，有時(shí)候可能只是規(guī)定了最低要求，并不是滿足規(guī)范要求就一定是安全的，這時(shí)候就要求我們設(shè)計(jì)人員在日常設(shè)計(jì)中不斷總結(jié)，去發(fā)現(xiàn)一些問題，在規(guī)范精神的指導(dǎo)下進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全又經(jīng)濟(jì)、環(huán)保又節(jié)能。

參考文獻(xiàn)

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