浅析高层建筑中钢筋结构的设计

【摘要】：随着我国建筑业的发展,高层建筑越来越多,由于目前没有钢筋混凝土结构钢筋细部节点的统一做法,造成设计单位或施工单位在节点钢筋设计上，容易出现钢筋配筋率过大或者钢筋锚固不足等现象,设计单位应该考虑在某些节点钢筋实际操作的困难及由此产生对结构的影响。本文对工程中钢筋节点的设计与施工进行了浅析。

关键词：高层建筑，钢筋结构，设计方法

目前，我国高层建筑迅速发展,建筑高度不断增加,建筑类型与功能愈来愈复杂,结构体系更加多样化,高层建筑类型和功能的复杂化也使高层建筑结构设计变得更加复杂,进而在设计过程中也难免会出现一些遗漏和错误,高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。

1、高层混凝土框架结构破坏的方式

近年，房地产业的蓬勃发展,高层混凝土框架结构形式得到了广泛应用。在地震荷载作用下,框架结构破坏的情况主要有:

1.1框架柱的压弯破坏、剪切破坏、弯曲裂缝;

1.2框架梁的斜截面破坏、正截面破坏、锚固破坏;

1.3板四角的斜裂缝和平行于梁的通长裂缝;

1.4框架节点核芯区钢筋配置不当导致的破坏。

施工单位虽然对钢筋材质、钢筋连接、钢筋加工方面给予了重视,并取得了不少成果,但由于目前施工图纸中没有明确框架结构的节点设计,各种施工资料也没有明确的阐述,造成某些钢筋的节点设计与构造措施不能满足抗震设计的要求或设计的节点形式不能顺利实现,容易出现上述框架梁的斜截面破坏、锚固破坏和框架节点核芯区的脆性破坏等情况,需要引起施工单位的高度重视,应会同设计单位共同完成钢筋的节点设计,保证节点钢筋设计的合理性。

2、梁柱受力主筋位置的设计

2.1在以下两种情况,框架柱的受力主筋和框架梁的受力主筋位置发生矛盾:

2.1.1框架梁的截面宽度等于框架柱的边长。

2.1.2框架梁的一边和框架柱重合。

2.2节点设计的原则:框架结构设计的原则是\"强剪弱弯、强柱弱梁\",首先保证框架柱受力主筋的位置。

2.3设计对策

2.3.1框架梁主筋在框架柱内侧通过。

2.3.2为保证框架梁的截面尺寸,在框架梁靠近柱侧四角增加4根钢筋作为架立钢筋。

2.4经济效果分析:通过上述方法保证了框架结构受力构件的受力主筋的位置,得到了设计师的认可,便于施工。

3、墙梁节点钢筋设计

3.1在框架-剪力墙结构中,框架梁或者次梁直接搁置在核心筒墙体暗梁或过梁上,如果框架梁的截面和暗梁或过梁的截面高度相等,就造成框架梁主筋和核心筒暗梁或过梁主筋位置互相矛盾。

3.2节点设计的原则

根据固定端框架梁的弯矩形式,框架梁在支座位置上铁受拉,下铁受压;墙体暗梁或过梁受扭。尽量保证暗梁或连梁箍筋的完整性。

3.3设计措施

3.3.1过梁下铁设置不超过六根主筋分为两排布置,框架梁下铁布置在过梁下铁第一排和第二排钢筋之间且框架梁的接头位置全部位于支座附近,接头按照50%的比例错开。

3.3.2框架梁上铁直接搁置在过梁上铁上保证框架梁主筋的锚固长度满足规范要求。根据GB50204-2000规范中规定,过梁的箍筋尺寸取负误差,框架梁箍筋的尺寸取正误差,从而保证过梁和框架梁保护层厚度。

3.3.3将过梁或暗梁截面降低或减小5cm框架梁上铁直接锚固在过梁上,保证框架梁及楼板钢筋的保护层的厚度。

3.4效果分析

3.4.1通过调整框架梁下铁受力主筋接头位置,确保了过梁箍筋不被破坏。得到了设计师的认可。

3.4.2在规范许可范围内,征得设计师确认将过梁及暗梁截面降低5cm同时应用正负误差原理,避免了工程上通常出现得核心筒墙体根部混凝土超高的问题。在节约商品混凝土的同时为精装修提供了条件。

4、主梁和次梁节点

在框架剪力墙结构中,主梁和次梁的节点非常重要,主次梁钢筋的设计位置就成为我们关注的焦点。根据常规做法,次梁上铁钢筋在主梁钢筋之上,板筋在次梁主筋之上，如果主次梁节点钢筋设计不合理,就会造成板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小,不利于结构的抗震。

5、主梁延伸出的悬挑梁和主梁上的次梁的关系

次梁的上层钢筋在主梁钢筋的上侧，由主梁延伸出的悬挑梁上层钢筋自然就在次梁的下侧,从而造成悬挑梁构件钢筋保护层厚度过大;因为钢筋设计和操作工人控制等因素造成现场悬挑梁构件上铁钢筋保护层过大,对悬挑构件的受力显然是不合理的。悬挑构件钢筋保护层厚度是是施工控制的关键。

但现场施工对于上铁钢筋的保护层厚度的保证存在一定困难,故在结构设计时需要考虑悬挑梁保护层厚度过大的不利因素同时施工单位需要密切注意悬挑梁的上铁保护层,尽量做到误差最小。

6、劲性柱主筋和框架梁主筋的锚固长度的关系

随着我国钢结构的发展,劲性混凝土结构在工程的应用中越来越广泛。框架梁主筋和H型钢柱的节点设计成为结构工程施工节点设计的重点。

因为施工条件的限制,现场施工中某些部位的钢筋锚固长度不能满足施工规范要求的锚固长度,故必须根据现场实际情况进行节点深化设计。实例如下:框架梁通过框架端柱,其锚固长度不能满足规范要求的最小直锚长度,现场施工必须进行弯锚或采取机械锚固措施,因为该框架柱上层钢筋的连接点在跨中部位,由于弯锚端钢筋过长(施工现场外围挡安全措施距离结构面仅50cm)使该钢筋的连接现场不能实现。故上层钢筋不能进行弯锚否则现场施工很难操作。

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