多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問題分析

摘要：由于城市人口的增加以及用地規(guī)模的增長，我國城市中的土地資源越來越緊張。當(dāng)前，我國多層建筑逐漸增多，這是為了對(duì)土地資源進(jìn)行有效利用，同時(shí)也導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的要求逐漸提升。在對(duì)多層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要關(guān)注很多設(shè)計(jì)問題。本文主要對(duì)這些問題進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

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

當(dāng)前，由于我國社會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)商業(yè)化以及工業(yè)化與城市化，我國的建筑也逐漸向多層發(fā)展，而房屋結(jié)構(gòu)形式也逐漸復(fù)雜化，對(duì)于多層建筑來說，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的難度，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候容易遇到各種問題，需要進(jìn)行綜合考慮，制定有效措施，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的良好效果。

一、設(shè)計(jì)規(guī)范

在我國，建筑設(shè)計(jì)規(guī)范具有強(qiáng)制性，設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，往往認(rèn)為只要沒有違反規(guī)范中的相關(guān)要求，那么即便是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題，設(shè)計(jì)人員也不需要負(fù)法律責(zé)任，但是在國外，很多國家的設(shè)計(jì)規(guī)范的主要作用是指導(dǎo)性，如果設(shè)計(jì)出現(xiàn)了問題，就需要設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)，因此，我國對(duì)于設(shè)計(jì)規(guī)范編制要求比較高，也會(huì)遇到各種困難[1]。比如，最小配筋率在其他國家的規(guī)范要求為0.8%到1%之間，起到指導(dǎo)的作用，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合實(shí)際情況選擇更高或更低的配筋率。此外，一些設(shè)計(jì)人員沒有總體考慮工程實(shí)際需求以及施工環(huán)境條件對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，依然依據(jù)規(guī)范的最低要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，給結(jié)構(gòu)的安全造成一定的隱患。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)以規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合工程需求和施工條件的影響，合理的提高薄弱部位的安全度，從而提高整體結(jié)構(gòu)的安全度。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性

設(shè)計(jì)工程師在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要合理選擇和利用材料，盡可能利用最少的材料完成對(duì)建筑的建設(shè)，滿足其使用需求。若是隨便加大構(gòu)件截面，隨意增加材料的用量，那么建筑師也能夠開展這項(xiàng)工作。從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在目前的各種問題看，設(shè)計(jì)浪費(fèi)現(xiàn)象是比較普遍的。在我國，很多多層建筑中的用鋼量已經(jīng)比國外相同高度建筑的用鋼量多得多，這充分說明我國在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的不經(jīng)濟(jì)性。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)安全度進(jìn)行討論這是比較正常的，但是有些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為僅根據(jù)我國的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)多層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)不足以保證其安全性，從而過度加大構(gòu)件截面，過度增加用鋼量，從而導(dǎo)致材料浪費(fèi)現(xiàn)象，需要對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行關(guān)注，避免其發(fā)生。節(jié)約是我國走可持續(xù)發(fā)展道路的一個(gè)重要要求，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員也需要遵守這一原則[2]。因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的自身特點(diǎn)，在確保建筑安全的同時(shí)，盡可能減少對(duì)于材料的浪費(fèi)，最終使建筑結(jié)構(gòu)能同時(shí)具有良好的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

三、關(guān)于中柱問題

柱子在整個(gè)建筑中具有重要的支撐作用，一般來講，可以分為地上部分與地下部分。隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)采用上圓柱與下圓柱的方案。但是，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往會(huì)增加建筑施工中的工程量，另外也不利于整體建筑的穩(wěn)定與安全。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，比如說針對(duì)不同的人群，對(duì)中柱進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。在很多兒童樂園的設(shè)計(jì)中，出于兒童的安全起見，往往將中柱設(shè)計(jì)成為圓柱，以避免兒童的磕碰。這種設(shè)計(jì)中也常見于養(yǎng)老院中?；谏现扇×藞A柱設(shè)計(jì)，下柱為了建筑的穩(wěn)定性通常都會(huì)采用方柱。為了增加圓柱的整體性以及柱子的剛度和承載力，通常采用螺旋箍筋。需要注意的是注明端部要有一圈半水平段[3]。下柱的方形柱通常會(huì)采用井字箍筋，以加強(qiáng)建筑的穩(wěn)定性。另外，在建筑中一些特殊位置也要進(jìn)行加密箍筋作業(yè)以保證建筑的安全，比如角柱以及樓梯間等位置。

四、關(guān)于振動(dòng)周期

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)來說，首先，要對(duì)自振周期進(jìn)行科學(xué)控制，其次，自振周期應(yīng)該與場地卓越周期錯(cuò)開，自振周期結(jié)構(gòu)按某一振型完成一次自由振動(dòng)所需的時(shí)間，是結(jié)構(gòu)本身所具有的動(dòng)力特性，僅與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量m、剛度系數(shù)k有關(guān)?；A(chǔ)是建筑和大地進(jìn)行連接的部分，從某種角度看，建筑是地球伸出來的人造懸臂，只不過其尺寸比較小。在發(fā)生地震的情況或者是受到風(fēng)力作用后，由于慣性力的影響，建筑會(huì)存在阻尼自由振動(dòng)，這種振動(dòng)周期也就是建筑的自振周期。依據(jù)建筑層數(shù)，按照單自由度以及多自由度體系進(jìn)行考慮。如果地震烈度以及場地與質(zhì)量條件都是相同的，那么對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)來說，其剛度大了，自振周期比較短，那么地震的作用就會(huì)比較大，這樣就導(dǎo)致在工程中需要的鋼筋以及混凝土的用量也就會(huì)比較多，而如果剛度比較小，自振周期比較長，地震造成的作用也就會(huì)比較小，需要的材料比較少，可以會(huì)存在側(cè)移現(xiàn)象。如果側(cè)移比較嚴(yán)重就會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重影響，不但會(huì)對(duì)人們工作與學(xué)習(xí)造成影響，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致填充墻或者是建筑存在裂縫，導(dǎo)致電梯軌道出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，對(duì)建筑使用造成影響，填充墻倒塌會(huì)對(duì)人們生命安全以及設(shè)備安全造成影響。與此同時(shí)，側(cè)向變形過于嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)存在裂縫，從而使得主體被破壞。

五、關(guān)于軸壓比

軸壓比就是柱地震作用組合的軸向壓力設(shè)計(jì)值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比值。對(duì)于鋼筋混凝土柱來說，其軸力大，那么延性就會(huì)小，從而造成剪切破壞，與強(qiáng)剪弱彎這一原則不相符[4]。因此，為了確保良好延性，就必須要對(duì)軸壓比進(jìn)行科學(xué)控制。需要對(duì)柱混凝土標(biāo)號(hào)加以提高，或者對(duì)柱截面加大，從而使得軸壓比減小，最終保證建筑良好延性。結(jié)合相關(guān)規(guī)范和建筑平面布置要求，對(duì)軸壓比進(jìn)行合理有效控制。

六、關(guān)于計(jì)算簡圖

結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖簡單來講，就是采用點(diǎn)和線把某一個(gè)建筑物所受力的狀況進(jìn)行描繪，以此形成的圖像。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，框架結(jié)構(gòu)底層柱的高度應(yīng)該以基礎(chǔ)頂面到首層樓蓋頂面之間的距離進(jìn)行選取。但是，會(huì)出現(xiàn)首層層高過大，往往導(dǎo)致側(cè)向剛度不規(guī)則或者樓層承載力突變。因此在實(shí)際工作中，在對(duì)無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，如果基礎(chǔ)的埋置深度相對(duì)較深，在-0.05m左右的距離應(yīng)該設(shè)有基礎(chǔ)拉梁。拉梁的設(shè)計(jì)應(yīng)該以模型計(jì)算確定。比如說，某三層建筑屬于框架結(jié)構(gòu)，其層高是3.3米，基礎(chǔ)埋深為4米。設(shè)計(jì)人員按照3層框架房屋進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)在-0.05米位置的基礎(chǔ)拉梁頂面進(jìn)行嵌固，即首層層高為3.3米，如果按照構(gòu)造對(duì)基礎(chǔ)拉梁斷面以及配筋進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照中心受壓對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，會(huì)導(dǎo)致拉梁不能使柱腳彎矩保持平衡?，F(xiàn)在將基礎(chǔ)拉梁按照層1輸入。根據(jù)《抗震規(guī)范》的相關(guān)條例，在六度地震區(qū)的施工設(shè)計(jì)中，對(duì)于3層房屋框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)應(yīng)為四級(jí)，在設(shè)計(jì)中按照4層框架房屋進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，對(duì)拉梁層進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，一般要對(duì)底層柱的配筋進(jìn)行比較。由于地基土的約束作用力，在對(duì)簡圖進(jìn)行計(jì)算時(shí)，將地下室的層數(shù)應(yīng)該在電算程序中輸入1，同時(shí)進(jìn)行復(fù)算一次，按照得出的結(jié)果對(duì)框架結(jié)構(gòu)底層柱進(jìn)行配筋[5]。

結(jié)語：

綜上所述，當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，建筑行業(yè)也處于快速發(fā)展之中，每年建設(shè)的建筑工程很多，由于人們生活水平不斷提升，人們對(duì)于建筑質(zhì)量相關(guān)要求也在不斷提升。對(duì)于多層建筑來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響了建筑整體質(zhì)量。因此，設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候需要借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，提升設(shè)計(jì)水平，對(duì)于設(shè)計(jì)中存在的各種問題，需要采取有效措施進(jìn)行解決，在確保設(shè)計(jì)科學(xué)性和合理性的同時(shí)，保證其經(jīng)濟(jì)性。本文對(duì)多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的各種問題進(jìn)行了分析，這些問題是比較常見又容易被忽視的，希望設(shè)計(jì)人員能夠加以重視，防止設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，確保設(shè)計(jì)的良好質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]張科.多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中框架結(jié)構(gòu)的問題分析與處理[J].科技資訊，2009，（18）：83-85.

[2]楊雪.多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].江西建材，2012，（02）：48-49.

[3]郝艷偉.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[J].四川水泥，2014，（09）：142-143.

[4]靳善軍.多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題探析[J].黑龍江科技信息，2009，（14）：249+213

[5]王愛鋒.關(guān)于多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及框架結(jié)構(gòu)的問題探討[J].城市建設(shè)理論研究，2013，（20）：213-214.