趙 軼

(賽鼎工程有限公司，山西太原 030032)

1 工程概況

某建設項目依據(jù)所提條件，跨度較大、層高較高，所以確定采用框架結構。該項目平面布置不規(guī)則，呈“┣”形。橫向長80 m，縱向長122.8 m，長度超長需設置伸縮縫將之分割成不相連的單體。豎向布置也不規(guī)則，有1層、2層、6層不同層數(shù)的布置，需設置沉降縫，以免沉降不均勻，給結構帶來安全隱患。該工程抗震設防烈度為7度，綜合考慮后確定為四個獨立單體，各個單體間由防震縫隔開，伸縮縫、沉降縫寬度應與防震縫統(tǒng)一。分隔后的每個單體長度也略超長，所以就在每個單體剪力較小的跨中位置設置一道2 m寬的加強帶來解決。

2 結構設計

2.1 基礎設計

該場地地形較簡單，屬中硬場地土，場地類別為Ⅲ類。各土層由上到下依次為人工填土層(素填土、填石)、淤質中細砂、含砂粘土、含粘性土中粗砂、粉質粘土、強風化硅質泥巖、中風化硅質泥巖、微風化硅質泥巖等。場地地下水位4.0 m～6.0 m，對混凝土結構有弱腐蝕性。

整個場地人工填土較厚，但素填土埋藏深度變化較大且物理力學性質差異較大;填石層有較高強度，但填石間空隙較大，且其下埋藏有淤質中細砂這一軟弱土層，地面沉降會對擬建建筑物產(chǎn)生較大影響，因此該場地不適宜天然地基，擬采用預應力高強混凝土管樁，以中風化層作為樁端持力層。

確定樁數(shù)量，上部荷載效應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的標準組合，抗力采用單樁承載力特征值。

預應力混凝土管樁較多的應用于上層是淤泥層(過軟、約束過小)，而下層是巖石層(堅硬)的場地，應該采用避免影響結構安全性的措施(如長細比等)以及增強結構整體穩(wěn)定性的措施特別重要。所以對預應力混凝土管樁側向約束設計建議為:

1)根據(jù)預應力混凝土管樁抗水平力比較差的特點，對水平荷載較大、有較大水平彎折力、過渡層缺少的情況，首先應該對管樁基礎進行整體穩(wěn)定性分析設計，應該采用比普通樁更加嚴格的控制措施，此時設計的主要目的以及原則是通過對整體穩(wěn)定約束的設計來保證管樁的正常使用和施工。

2)預應力混凝土管樁基礎上部應與基礎設計可靠拉結約束構造，當有條件時可在兩個方向進行拉結構造或采用整體基礎。

3)預應力混凝土管樁的樁尖應盡可能實現(xiàn)在巖石中進行嵌固，以提供樁端嵌固水平約束，來避免滑移和失穩(wěn)的發(fā)生。

當對于有厚度和硬度比較合適的過渡層(如砂、土、全風化、強風化巖石)的情況下，根據(jù)經(jīng)驗一般十字樁尖在“30～60”收錘標準下可嵌入砂、土3 m～5 m，全風化巖石0.6 m～3 m，強風化巖石0.5 m，這時即可認為樁端嵌固水平約束較好。

2.2 上部結構設計

該框架結構樓面設備較多，樓面上設備開孔、吊裝孔既多又大，這樣采用PKPM系列軟件中的SATWE空間組合結構有限元分析軟件要比TAT更符合實際情況。

2.3 框架梁彎矩調整

在鋼筋混凝土框架結構的設計工作中，經(jīng)常被框架梁彎矩分布的不均衡的問題困擾。例如:框架梁中某一支座處的計算彎矩比較大，而其相鄰支座及跨中的彎矩卻比較小，如果照這樣配置鋼筋，其中一些梁端部由于鋼筋過于稠密，不好振搗，施工中難以保證混凝土的澆筑質量，而與梁端相鄰的支座和跨中的鋼筋卻相對較少。照此結果設計出的框架梁雖然與計算結果理論上相符合，但實際上承載力不見得都能滿足設計要求。特別是在地震作用的工況下，如果因節(jié)點鋼筋過密而導致梁柱節(jié)點核心區(qū)的混凝土澆筑質量差，該節(jié)點核心區(qū)就有可能在梁端出現(xiàn)塑性鉸之前發(fā)生剪切破壞，產(chǎn)生嚴重的后果，這樣的框架并不具備良好的變形及耗能的能力。為解決以上問題，對梁端負彎矩進行調幅就是一種行之有效的方法。

鋼筋混凝土框架考慮內力重分布應注意的幾點問題:

1)由于普通混凝土結構的塑性變形能力伴隨混凝土強度等級的提高而逐漸降低，所以當進行彎矩調幅的框架混凝土結構強度的等級不宜過大(大于C45)，而且這時受力鋼筋伴有明顯的屈服臺階。

2)使用彈性分析的計算方法來計算框架梁、柱各控制截面的內力時，應充分考慮豎向活荷載的最不利布置。

3)為了保證整體結構在形成機構前滿足設計所要求的承載能力，當彎矩調整過后，其中任一跨框架梁的兩個支座彎矩的算術平均值與跨中彎矩的和應稍稍大于該梁按簡支梁計算的跨中彎矩的數(shù)值。

4)遇到跨度大于12 m或梁跨與截面高度之比lo/hb＞15的框架梁時不應進行調幅。當梁跨與截面高度之比lo/hb在12～15之間時，該框架梁負彎矩的調整幅度宜適當?shù)臏p小。

5)框架梁中各支座截面的負彎矩調幅系數(shù)在一般的情況下，不宜小于0.8。端部支座和中間支座當采用相同的調幅系數(shù)時，端支座往往比中間支座更早的出現(xiàn)塑性鉸，所以框架梁的端支座比中間支座的彎矩調整幅度略微小一點，有利于推遲框架梁中塑性鉸的出現(xiàn)，并且可以更加充分地發(fā)揮彎矩調整的總體效果。所以我們建議框架端支座彎矩調整幅度取中間支座的2/3。

6)為了保證框架結構的整體剛度，避免在框架梁形成機構前柱子先出現(xiàn)塑性鉸，所以對有側移框架的底層框架柱應該適當?shù)募訌娕浣睢?/p>

7)由于機構的非線性影響性，框架結構在水平力作用下的實際側移是要明顯的大于彈性分析結構的。所以框架梁端一旦出現(xiàn)了塑性鉸，結構的整體剛度就會下降很多，側移則迅速的增大。所以在考慮內力重分布設計的鋼筋混凝土框架結構應注意控制側移值。

2.4 結構概念性設計

由于建筑體型的復雜性，地震發(fā)生方式的不確定性和地震對結構影響認識的有限性，現(xiàn)行的結構設計計算尤其是在抗震分析計算的準確性等各種不可預知的因素的互相影響，導致設計計算結果與實際情況可能出現(xiàn)較大的偏差，甚至是有些荷載沒有定量的計算方法，所以，結構設計計算是必須要做的，也是結構設計的重要依據(jù)，但是只是這樣做往往并不能滿足結構安全性、可靠度的要求，同時還必須重視結構的概念設計。重視結構的選型、平立面布置的規(guī)則性方面，所以設計時應擇優(yōu)選取抗震和抗風性能好且經(jīng)濟合理的結構體系，并加強構造措施，以保證結構的整體抗震性能，使整個結構具有必要的承載力、剛度、延性等性能。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國建筑業(yè)發(fā)展迅速，展現(xiàn)了蓬勃的生機，設計思想、理論不斷的更新、創(chuàng)新，結構體系日趨多樣化，建筑平面的布置、豎向體型也越來越復雜，這就給我們設計人員提出了更高的要求，如何高效、準確地對比較復雜的結構進行分析、設計，同時又能滿足市場經(jīng)濟的要求，就需要我們不斷努力、創(chuàng)新，不斷學習，熟悉規(guī)范。

［1］ JGJ 99-98，高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程［S］.

［2］ GB 50010-2002，混凝土結構設計規(guī)范［S］.

［3］ 《鋼結構設計手冊》編輯委員會.鋼結構設計手冊［M］.第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［4］ 10G409，預應力混凝土管樁［S］.