鋼混結構設計需注意的幾個問題

徐菲

（濰坊市城市建設開發有限公司 山東 濰坊 261041）

顧名思義，鋼混結構是用鋼筋和混凝土制成的一種結構。鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力。具有堅固、耐久、防火性能好、比鋼結構節省鋼材和成本低等優點。隨著我國鋼材產量的不斷提高，鋼混結構在建筑行業得到了迅速發展，隨著建筑造型及功能要求日趨多樣化，無論是工業建筑還是民用建筑，在結構設計中遇到的各種難題也日益增多，需要在遵循各種建筑結構規范的基礎上，靈活地加以解決。

1 結構設計方面應注意的問題

1.1 關于“強剪弱彎”措施。強剪弱彎是保證構件延性，防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位在結構經歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現脆性剪切失效。對于框架結構中的框架梁應注意抗剪驗算和構造，使其滿足相關規范要求。

1.2 關于強柱弱梁節點。這是為了實現在罕遇地震作用下，讓梁端形成塑形鉸，柱端處于非彈性工作狀態，而沒有屈服，但節點還處于彈性工作階段。強柱弱梁措施的強弱，也就是相對于梁端截面實際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強幅度的大小，是決定由強震引起柱端截面屈服后塑性轉動能否不超過其塑性轉動能力，而且不致形成“層側移機構”，從而使柱不被壓潰的關鍵控制措施。柱強于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構造超配程度的大小，以及結構在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內力重分布和動力特征的相應變化。因此，當建筑許可時，盡可能將柱的截面尺寸做得大些，使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1，并控制柱的軸壓比滿足規范要求，以增加延性。驗算截面承載力時，人為地將柱的設計彎距按強柱弱梁原則調整放大，加強柱的配筋構造。注意節點構造，讓塑性鉸向梁跨內移。

1.3 注意構造措施。（1）大跨度柱網的框架結構，在樓梯間處的框架柱由于樓梯平臺梁與其相連，使得樓梯間處的柱可能成為短柱，應對柱箍筋全長加密。這點，在設計中容易被忽視，應引起重視。（2）框架結構外立面為帶形窗時，因設置連續的窗過梁，使外框架柱可能成為短柱，應加強構造措施。（3）框架結構長度略超過規范限值，建筑功能需要不允許留縫時，為減少有害裂縫（規范規定裂縫寬度小于0.3mm），建議采用補償混凝土澆筑。采用細而密的雙向配筋，構造間距宜小于150mm，對屋面宜設置后澆帶，人為使屋面斷開不一起現澆，后澆帶處按構造措施宜適當加強。

1.4 注意抗震設計。抗震設計的基點結構。抗震設計的基點是強度和延性。人們現在已經認識到可以利用鋼混結構屈服后的非彈性變形來抵抗地震，也就是將強度和延性兩者相結合來抵抗地震。為保證結構的抗震能力，對結構設計而言,如果我們給結構設定較低的承載力水準，相應地就要求結構具有較高的延性水準；如果我們給結構設定較高的承載力水準，則結構需要的延性水準就可以較低。

2 結構計算方面應注意的問題

2.1 計算簡圖的處理。結構計算中，計算簡圖選取的正確與否，直接影響到計算結果的準確性，其中比較典型的是基礎梁的處理。一般情況下，基礎梁設置在基礎高度范圍內，作為基礎的一部分，此時結構的底層計算高度應取基礎頂面至一層樓板頂面的高度。基礎梁僅考慮承擔上部墻體荷載，構造滿足普通梁的要求即可。當按規范要求需設置基礎拉梁時，其斷面和配筋可按構造設計，截面高度取柱中心距的1/12～1/18，縱向受力鋼筋取所連接的柱子的最大軸力設計值的10%作為拉力來計算。但是，當基礎埋深過大時，為了減少底層的計算高度和底層的位移，設計者往往在±0.000以下的某個適當位置設置基礎拉梁。此時，基礎拉梁應作為一層輸入，底層計算高度應取基礎頂面至基礎拉梁頂面的高度，二層計算高度應取基礎拉梁頂面至一層樓板頂面的高度。拉梁層無樓板，應開洞處理，并采用總剛分析方法進行計算。基礎拉梁截面及配筋按實際計算結果采用。若因此造成底層框架柱形成短柱，應采取構造措施予以加強。另一個需要注意的是，當框架結構的電梯井道采用鋼混井壁時（設計時應盡量避免），計算簡圖一定要按實際情況輸入，否則頂部框架柱設計可能會不安全。

2.2 結構計算參數的選取。（1）設計基本地震加速度值。《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定：抗震設防烈度為7度時，設計基本地震加速度值分別為0.1g和0.15g兩種，抗震設防烈度為8度時，設計基本地震加速度值分別為0.2g和 0.3g兩種。計算中應嚴格注意地震區的劃分，選取正確的設計基本地震加速度值，這項對地震作用效應的影響極大。（2）梁剛度放大系數。SATWE或TAT等計算軟件的梁輸入模型均為矩形截面，未考慮因存在樓板形成T型截面而引起的剛度增大，造成結構的實際剛度大于計算剛度，算出的地震剪力偏小，使結構偏于不安全。因此計算時應將梁剛度進行放大，放大系數中梁取2.0、邊梁取1.5為宜。（3）結構周期折減系數。框架結構由于填充墻的存在，使結構的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震作用效應偏小，使結構偏于不安全，因而對結構的計算周期進行折減是必要的。折減系數可根據填充墻的材料及數量選取0.7～0.9。

3 設計構造方面應注意的問題

3.1 框架節點核芯區箍筋配置應滿足要求對于規范中規定的框架柱箍筋加密區的箍筋最小體積配箍率的要求，《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定的“一、二、三級框架節點核芯區配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10、0.08且體積配箍率分別不宜小于0.6%、0.5%，0.4%。”設計中經常被忽視，尤其是柱軸壓比不大時，常常不滿足要求。這一規定是保證節點核芯區延性的重要構造措施，應嚴格遵守。

3.2 底層框架柱箍筋加密區范圍應滿足要求《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定：“底層柱，柱根處箍筋加密區范圍為不小于柱凈高的1/3”，設計中應重點說明。

3.3 框架梁的縱向配筋率應注意。《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定：“當框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，梁箍筋最小直徑的數值應比表6.3.3中規定的數值增大2mm。”

3.4 框架梁上部縱筋端部水平錨固長度應滿足要求。《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）中規定：“框架端節點處，當框架梁上部縱筋水平直線段錨固長度不足時，應伸至柱外邊并向下彎折，彎折前的水平投影長度不應小于0.4LaE。”當框架柱截面尺寸小于400×400mm時，應注意梁上部縱筋直徑的選擇，否則這一項要求不容易得到保證。

鋼混框架結構設計雖然相對簡單，但仍有很多問題需要注意，只有熟練地掌握規范，并具有良好的結構概念，才能設計出安全、經濟適用的建筑工程。

［1］GB50011－2010建筑抗震設計規范[S].中國建筑工業出版社，2010，5.

［2］GB50010-2010混凝土結構設計規范[S].中國計劃出版社出版，2010，8.