鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)整體計算時加入地梁層是許多結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的習(xí)慣做法,即在結(jié)構(gòu)整體建模時將地梁層作為計算模型的第一層,首層柱的基礎(chǔ)H0段作為計算模型的第一層柱;二層樓面和首層柱建模為計算模型的第二層。這樣建模既有地梁的配筋計算結(jié)果,同時輸出的柱腳內(nèi)力包含了地梁傳來的荷載、可直接用于基礎(chǔ)設(shè)計,對設(shè)計人員的工作提供了極大的便利。
從近期一些汶川震害調(diào)查報告反映,部分鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋在5.12大地震中因首層柱破壞而倒塌,造成極大的人員傷亡。因此設(shè)計人員應(yīng)吸取汶川震害的經(jīng)驗教訓(xùn),充分評估上述建模方式對首層柱配筋計算結(jié)果的影響,并采取有效措施來消除不利影響,使鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)首層柱具有足夠的抗震安全度。
1、加入地梁層對首層柱配筋計算結(jié)果的影響
1.1對內(nèi)力計算結(jié)果的影響
一般情況下,首層柱的基礎(chǔ)H0段的長度都比較小,結(jié)構(gòu)整體計算時加入地梁層對內(nèi)力計算結(jié)果的影響比較少。這正是設(shè)計人員采用這種建模形式的原因。
1.2對設(shè)計內(nèi)力調(diào)整的影響
為了推遲框架結(jié)構(gòu)底層柱下端截面出現(xiàn)塑性鉸,《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002,以下簡稱為《砼規(guī)范》)第11.4.3條規(guī)定對此部位柱的彎矩設(shè)計值采用直接乘以增大系數(shù)的方法以增大其正截面承載力,一、二、三級抗震等級的增大系數(shù)分別為1.5、1.25和1.15。另《砼規(guī)范》第11.4.4條按強剪弱彎原則確定框架柱的剪力設(shè)計值Vc時,要采用經(jīng)調(diào)整后的框架柱端彎矩設(shè)計值。
結(jié)構(gòu)整體計算時加入地梁層后,如無特殊處理,計算軟件將對計算模型的首層柱(實際是首層柱的基礎(chǔ)H0段)進行內(nèi)力調(diào)整。而實際的首層柱將無法按《砼規(guī)范》的要求進行內(nèi)力調(diào)整,其彎矩和剪力的設(shè)計值小于規(guī)范要求,使配筋計算結(jié)果偏于不安全。
1.3對配筋計算長度l0的影響
(1)如果按《砼規(guī)范》第7.3.11條第2款來確定框架結(jié)構(gòu)各層柱的配筋計算長度l0,結(jié)構(gòu)整體計算時加入地梁層后,實際的首層柱為計算模型的二層柱,計算軟件采用的配筋計算長度l0比規(guī)范要求大,對現(xiàn)澆樓蓋由1.0H變?yōu)?.25H(H對底層柱為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度;對其余各層柱為上,下兩層樓蓋頂面之間的高度),使配筋計算結(jié)果偏于安全。
(2)如果按《砼規(guī)范》第7.3.11條第3款來確定柱的配筋計算長度l0,由于是以實際的梁柱線剛度按規(guī)范公式(7.3.11-1)和(7.3.11-2)進行計算,首層柱的配筋計算長度l0不受影響。
1.4總體影響評價
綜合上述三方面的分析,第1.2的不利影響和第1.3的有利影響相抵,框架結(jié)構(gòu)整體計算時加入地梁層,首層柱的配筋計算結(jié)果可能偏于安全,也可能偏于不安全,需要采取適當(dāng)?shù)拇胧┫洳焕挠绊憽?/p>
2、處理措施
結(jié)構(gòu)設(shè)計人員認(rèn)真閱讀所使用的結(jié)構(gòu)分析軟件的使用說明,采取以下其中一種處理辦法。
(1)結(jié)構(gòu)整體計算建兩個模型:第一個模型不含地梁層,其計算結(jié)果用于設(shè)計上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件(包括首層柱);第二個模型包含地梁層,其計算結(jié)果用于設(shè)計地梁和基礎(chǔ)。
(2)或者將地梁層定義為地下室,如在總信息中“地下室層數(shù)”欄填“1”。
3、結(jié)語
在結(jié)構(gòu)設(shè)計普遍使用電腦分析軟件的情況下,結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)熟悉所使用的計算軟件的適用范圍和力學(xué)模型特點,結(jié)合具體工程的特點合理選取計算參數(shù)。對結(jié)構(gòu)分析軟件的計算結(jié)果應(yīng)進行分析判斷,確認(rèn)其合理、有效后方可作為工程設(shè)計的依據(jù)。