多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中框架結(jié)構(gòu)的問題與處理

郝艷偉

摘要：框架結(jié)構(gòu)是多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，也是多層建筑中的主要結(jié)構(gòu)。本文針對多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中框架結(jié)構(gòu)的問題，提出了一些有針對性的處理辦法，以提高多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。

關(guān)鍵詞：多層建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；框架結(jié)構(gòu)；問題

一、前言

多層建筑的設(shè)計(jì)相比較于單層建筑的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的難度更大，特別是其中的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更是一個(gè)難點(diǎn)和重點(diǎn)。所以，必須嚴(yán)格控制框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，提高框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

二、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.剛?cè)嵯酀?jì)

建筑物框架結(jié)構(gòu)不宜太柔，太柔的結(jié)構(gòu)由于變形能力強(qiáng)，可以很好的抵御和削減外力，但是如果外力持續(xù)襲來，則會導(dǎo)致變形過大而使全體傾覆；也不宜太剛，太剛會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形能力差，如果承受瞬間巨大破壞力，容易使局部受損進(jìn)而導(dǎo)致全部毀壞。

2.層層設(shè)防

結(jié)構(gòu)安全體系需要層層設(shè)防，當(dāng)強(qiáng)大的外力襲來，所有抵抗外力的結(jié)構(gòu)通力合作抵御外力。如果把抵御外力的任務(wù)寄托在一個(gè)結(jié)構(gòu)上，是非常危險(xiǎn)的。如土建結(jié)構(gòu)中多肢墻比單片墻好，框架剪力墻比純框架好等等，就是體現(xiàn)了多道防線的設(shè)計(jì)思路。

3.抓大放小

絕對安全的結(jié)構(gòu)是沒有的。各個(gè)構(gòu)件擔(dān)任的角色不盡相同，按照其重要性也就有輕重之分，他們共同構(gòu)成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的整體。一旦巨大的破壞力量突然襲來，各個(gè)構(gòu)件協(xié)作抵抗的目的，就是為了保住最重要的構(gòu)件免遭摧毀。例如，在鋼框架結(jié)構(gòu)中，柱承擔(dān)的責(zé)任比梁大，柱不能先倒。為了保證柱是在最后失效，我們故意把梁設(shè)計(jì)成相對薄弱的環(huán)節(jié)，使其破壞在先，以最大限度減少可能出現(xiàn)的損失。

三、多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)問題

1.在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，忽視縱向框架設(shè)計(jì)。根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)要求，水平的地震作用應(yīng)該按照兩個(gè)主軸方向的抗側(cè)力構(gòu)件來承擔(dān)。但是在一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員只對縱向普通的連續(xù)梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致框架中的縱筋配置和梁柱的節(jié)點(diǎn)無法滿足框架抗震的構(gòu)架要求。因此常出現(xiàn)梁的支座負(fù)筋，跨中縱筋配筋配置不足的現(xiàn)象。也就是說，在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要將縱向框架與橫向框架放于同等重要的位置。

2.設(shè)計(jì)時(shí)因?yàn)閷Π迨芰顟B(tài)認(rèn)識不全面，或者為了計(jì)算方便，簡單的將雙向板按照單向板來進(jìn)行計(jì)算，使得計(jì)算假定與實(shí)際受力情況不符，從而導(dǎo)致了長方向上配筋過大，短方向上僅按構(gòu)造配筋，造成了配筋嚴(yán)重不足，導(dǎo)致了板出現(xiàn)裂縫。

3.施工圖達(dá)不到規(guī)定要求

一些設(shè)計(jì)人員制作施工圖時(shí)，制作圖紙“偷工減料”設(shè)計(jì)粗糙簡單，漏缺施工圖中應(yīng)有的大樣圖、系統(tǒng)圖等相關(guān)剖視圖；施工圖設(shè)計(jì)表述不全面，細(xì)節(jié)大樣不詳細(xì)，不能完全反應(yīng)工程的全貌；還有一些重要的設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、安全等級、工程類別、耐火等級以及防火校方處理等在設(shè)計(jì)施工圖總說明中沒有交代清楚或沒有標(biāo)明。

4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中態(tài)度問題

在現(xiàn)階段由于各級單位設(shè)計(jì)工作量較大，任務(wù)比較繁重，加上甲方要求比較急等等方面的原因，使得建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往變成了速成品。另外，設(shè)計(jì)人員的業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)水品也是參差不齊，致使建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量不可避免的出現(xiàn)了這樣那樣的問題。建筑物既要實(shí)現(xiàn)其本身的使用價(jià)值、商業(yè)價(jià)值，還有實(shí)現(xiàn)其重要的社會功能。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身就是一項(xiàng)關(guān)乎人民財(cái)產(chǎn)安全的大事，與建設(shè)單位投資大小以及經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。因此，進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)人員必須要有強(qiáng)大的責(zé)任感，應(yīng)該在設(shè)計(jì)工作中精心設(shè)計(jì)，認(rèn)真負(fù)責(zé)。不光是為了工作，為了企業(yè)，更是為了大家，為了自己。另外，還要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員擁有扎實(shí)的理論知識功底和靈活創(chuàng)新的思維，加強(qiáng)對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題的探索與研究，不斷提高自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，從而設(shè)計(jì)出更高水準(zhǔn)、更經(jīng)濟(jì)、更合理的建筑結(jié)構(gòu)形式。

四、多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中要特別注重對基礎(chǔ)、柱、梁、板等部分的設(shè)計(jì)。

1、基礎(chǔ)部分的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)寬度較寬或地基不均勻及地基較軟時(shí)，宜采用柱下條基，并應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)處基礎(chǔ)底面積雙向重復(fù)使用的不利因素，適當(dāng)加寬基礎(chǔ)。建筑地段較好，基礎(chǔ)埋深大于3m時(shí)，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)建議甲方做地下室。當(dāng)?shù)鼗休d力滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，地下室底板可不再外伸以利于防水。每隔30～40m設(shè)一后澆帶，兩個(gè)月后再用微膨脹混凝土澆注。設(shè)置地下室可降低地基的附加應(yīng)力，提高地基的承載力，減少地震作用對上部結(jié)構(gòu)的影響。在設(shè)計(jì)過程中不應(yīng)設(shè)局部地下室，且地下室應(yīng)有相同的埋深。抗震縫、伸縮縫在地面以下可不設(shè)，連接處應(yīng)加強(qiáng)，但沉降縫兩側(cè)墻體基礎(chǔ)一定要分開。新建建筑物基礎(chǔ)不宜深于周嗣已有基礎(chǔ)，如深于原有基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)間的凈距應(yīng)不少于基礎(chǔ)高差的2倍，否則應(yīng)打抗滑移樁，防止原有建筑的破壞。

2、短柱部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在框架結(jié)構(gòu)中，如果柱凈高與柱截面高度小于等于4或剪跨比小于等于2，那么該柱為短柱。短柱在地震作用下，容易發(fā)生脆性破壞。因?yàn)槎讨氖芗舫休d力及變形能力不足，會引起建筑物的嚴(yán)重破壞，設(shè)計(jì)上應(yīng)盡可能避免。短柱的形成主要有兩種原因：一是由于樓梯間半休息平臺或結(jié)構(gòu)局部錯(cuò)層造成兩個(gè)框架梁之間的框架柱凈高較小引起的；二是填充墻設(shè)置不當(dāng)，造成某層的框架柱兩側(cè)一部分無填充墻，一部分有填充墻，無填充墻的柱凈高與柱截面之比往往小于等于4，形成短柱。處理短柱主要是增加柱的抗剪承載力及改善其變形能力，一般采用復(fù)合箍筋，箍筋沿全高加密；保證短柱的縱向鋼筋對稱布置.且每側(cè)的縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%的方式處理，也可以采用外包鋼板、配x形鋼筋等方式處理。

3、梁部分的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

梁上有次梁處應(yīng)附加箍筋和吊筋，采用附加箍筋。附加筋一般要有，但不應(yīng)絕對。當(dāng)主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時(shí)，應(yīng)加附加筋。當(dāng)主梁高度很高，次梁截面很小、荷載很小時(shí)，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。當(dāng)主次梁截面均很大，工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大，主梁也可不加附加筋。當(dāng)外部梁跨度相差不大時(shí)，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。當(dāng)梁底距外窗頂尺寸較小時(shí)，宜加大梁高做至窗頂。外部框架梁盡量做成外皮與柱外皮平齊。梁也可偏出柱邊一較小尺寸。梁與柱的偏心可大于1/4柱寬，并宜小于1/3柱寬。

4、板部分的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

板的鋼筋宜采用大直徑大間距，但間距不大于200，間距盡量用200。板上下鋼筋間距宜相等，直徑可不同，但鋼筋直徑類型也不宜過多。相連幾個(gè)房間的同型號同間距板底鋼筋宜連通。配筋計(jì)算時(shí)，可考慮塑性內(nèi)力重分布，將板上筋乘以0.8～0.9的折減系數(shù)，將板下筋乘以1.1～1.2的放大系數(shù)。支承在外圈框架梁上的板負(fù)筋不宜過大，否則將對梁產(chǎn)生過大的附加扭距。一般：板厚>150時(shí)采用準(zhǔn)10@200；否則用準(zhǔn)8@200。當(dāng)厚板與薄板相接時(shí)，薄板支座按固定端考慮是適當(dāng)?shù)模癜寰筒缓线m，宜減小厚板支座配筋，增大跨中配筋。非矩形板宜減小支座配筋，增大跨中配筋。室內(nèi)輕隔墻下一般不應(yīng)加粗鋼筋：

（一）輕隔墻有可能移位；

（二）板整體受力，應(yīng)整體提高板的配筋。

五、結(jié)束語

綜上所述，在多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要重視框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問題，及時(shí)收集設(shè)計(jì)過程中可能會出現(xiàn)的問題，在設(shè)計(jì)過程中，將這些易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，從而盡可能的降低設(shè)計(jì)中問題的出現(xiàn)，提高多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，提高建筑物竣工后的使用效果。

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