框剪結構設計時一些問題的探討分析

【摘要】隨著建筑業的快速發展，建筑結構越來越被重視。建筑結構設計是一項系統的、全面的工作，在設計中存在的問題多種多樣，以下就以一個實際的框剪結構結構設計中遇到的一些問題進行了探討。

【關鍵詞】建筑 結構設計 問題

0引言

隨著我國經濟的高速發展，全高高層如雨后彩虹般撥地而起，而建筑結構設計作為建筑設計中的一個重要環節，直接影響到建筑的美觀、質量和正常使用壽命。所以，建筑結構設計工作者要了解當前建筑結構設計中普遍存在的安全隱患問題，有針對性的制定相關措施，使建筑物的安全和質量得到保障。從事建筑結構設計的基本目的，就是在一定的經濟條件下，賦予結構以適當的安全度，使結構在預定的使用期限內，能滿足所預期的各種功能要求，一般來說，建筑結構必須滿足的功能要求是：能承受在正常施工和使用時可能出現的各種作用，且在偶發事件中，仍能保持必須的整體穩定性，即建筑結構需具有的安全性。在正常時具有良好的工作性能，即建筑結構需具有的適用性。在正常維護下具有足夠的耐久性。上述安全性、適用性和耐久性是建筑結構可靠（或安全）與否的標志，總稱為結構的可靠性，對這些性能的度量，即結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的概率，稱為結構的可靠度（或稱安全度）。

1工程概況：

本工程工程場地位于咸陽市市區。主樓地下二層，地上二十三層，局部出屋面一層，總高度90.450米，地下部分主要為停車場和設備用房，1-3層位商業和酒店餐廳，4-10為辦公，11-23酒店標準間；裙樓地下一層，地上為二層，總高度9.450米，室內外高差0.45米。地下一層為停車場，1-2層位檢測室實驗室和辦公用房。抗震設防烈度為8度（0.20g）；設計地震分組為第一組，建筑場地類別III類。特征周期：0.41S。建筑物結構安全等級：二級；結構設計使用年限：50年；抗震設防類別為：丙類。主樓框架、剪力墻的抗震等級均為一級；裙樓，框架抗震等級均為二級，地基基礎設計等級：甲級；地下室防水等級為一級。自然條件：基本風壓：0.39KN/M2；凍土深小于0.6米；基本雪壓：0.25KN/M2；地面粗糙度：B類。結構設計主樓采用CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）復合地基，基礎為梁筏，裙房為DDC樁（孔內深層強夯），基礎混凝土條基加構造筏板。純地下室部分采用換土墊層，基礎為獨基加構造筏板。

2結構體系

主樓裙房有分有合，基礎底標高根據功能要求有高有低，故上部結構根據功能要求，主樓選用了框架-剪力墻結構，裙樓選用了框架結構。上部結構整體計算分析采用SATWE，運用SATWE軟件反復對結構進行計算分析。不斷調整剪力墻的布置和框架柱截面，最終使結構位移比，剛度比。周期比及構件的承載力等均滿足規范要求。

2.1主要計算參數：主樓主要參數：

地下室層數： 2，結構類別：框架剪力墻結構， 是否對全樓強制采用剛性樓板假定 否（位移計算時時選是） 地下室是否強制采用剛性樓板假定： 是 ；振型組合方法CQC；計算振型數： NMODE= 18；地震烈度： 8.0；場地類別：III；設計地震分組： 一組；特征周期 TG = 0.41；地震影響系數最大值：0.16；框架的抗震等級： 1；剪力墻的抗震等級： 1；周期折減系數： 0.75；是否考慮偶然偏心： 是。墻柱主筋強度：360N/mm2.墻柱混凝土強度C50-C30。

結構地下室平面示意

主樓平面示意

2.2遇到問題及解決方案，

1、樓長76.6米超過《混凝土設計規范》GB500010-2010的8.1.1條對伸縮縫最大間距的要求，如過分縫，會造成剛度不均勻，因兩交通核位于兩頭端部，且影響建筑立面造型，最后通過設超長后澆帶，等混凝土澆筑60天后，基本完成大部分的混凝土收縮，用高一標號的微膨脹混凝土澆筑后澆帶，解決結構超長不設縫的問題。此縫一至由基礎至屋面均設。

2、建筑立面要求除端跨外，立面60多米長全是通高通長窗戶和幕墻，帶來結構剪力墻間距過大，最后通過和建筑專業協商在南北兩立面幕墻后加適當的剪力墻，既滿足建筑立面需要，又解決結構中部剛度太柔的缺點。

3、兩交通核位于兩頭端跨南部，北部臨街，要求盡量少布剪力墻，最后通過同層北部剪力墻加厚，柱截面加大來解決南北側剛度不均勻的問題。

4、小直徑鋼筋采用高強鋼筋，因本工程剪力墻框架均為一級，對箍筋的要求都較高，如采用HRB400的鋼筋，尤其對邊緣構件不但箍筋肢距可以加大，而且可以降低造價。同直徑HRB400的鋼筋和HPB300的鋼筋價格筋差300-400元（不到10℅），強度卻可以多30℅。同樣對所有現澆板鋼筋均采用高強鋼筋。在保證安全的基礎上，不但好施工，而且可以降低造價。

3地基結構設計中應注意的問題

房屋基礎設計應根據工程地質和水文地質條件、荷載大小和分布情況、建筑體型與功能要求、相鄰建筑基礎情況、施工條件和材料供應以及地區抗震烈度等綜合考慮，然后選擇經濟合理的基礎型式。

3.1 主樓：本工程主樓為框剪結構、有地下室、防水要求高、上部結構對不均勻沉降要求嚴、柱網較均勻，故采用梁筏。地基處理因對承載力特征值要求為500kPa，且地下室較深，可以挖完濕陷土層，故采用CFG樁復合地基處理，不但可以達到承載力要求，而且施工干凈迅速，樁端進入粗砂層，沉降也較小，有效地控制了主樓和裙房、純地下室部分的沉降差。

3.2純地下室部分：柱網、荷載較均勻，有防水要求，地基較均勻，故采用獨立柱基加構造筏板，因承載力要求不是很高，地基處理采用大開挖換土墊層法，施工簡單、方便，而且還可以有效地防止水的侵蝕，解決濕陷性土層處理的要求。

3.3裙房：裙房雖然層數不多，但因為功能為建筑材料實驗室，屋面為種植屋面，且有14x15.6米大開間的會議室，故采用條形基礎加構造筏板，因本工程為濕陷性黃土場地，濕陷深度為-8.5（自然地坪下8米左右），裙樓地下室功能要求-5.25米，要全部挖出支護費用較高，且和周圍建筑物較近，不宜全部挖出，故采用了噪音較小的螺旋成孔的DDC樁方案，即可以消除濕陷又達到提高承載力的要求。

3.4基礎超長后澆帶的設計

因本工程主樓高23層，裙樓兩層，還有純地下室，三者荷載差異較大，但為了建筑功能的要求和嵌固的要求在+0.000以下把三者做成一個整體，為了較好地解決初期不均勻沉降而設了后澆帶，后澆帶的帶寬應控制在800mm—l000mm。自基礎開始在各層相同位置直到裙房屋頂板以及內外墻體均設后澆帶。后澆帶內的混凝土應采用比原構件提高一級的微膨脹混凝土。施工時后澆帶兩邊粱板必須支撐好，直到后澆帶封閉并混凝土達到設計強度后拆除。后澆帶解決問題是施工期間的混凝土自收縮，后澆帶部位的鋼筋應連續通過，一般不宜斷開，即只將后澆帶處的混凝土臨時斷開。但有時根據工程的具體情況不允許留后澆帶應在結構設計圖紙上用詳圖明確表示出來基礎后澆帶的斷面形式，當地下水位較高時，應在基礎后澆帶下設置防水板并增設一道附加防水層。

4結語

建筑結構設計就是建筑結構設計人員對所要施工的建筑的表達，本文針對建筑結構設計的基本方法與在建筑結構設計中需要注意的問題進行探討。

5參考文獻

[1]中國建筑科學研究院 PKPM工程部.SATWE S-3多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件（墻元模型）用戶手冊

[2]《混凝土設計規范》GB500010-2010

[3]黃桂文，黃濤.住宅建筑結構設計常見質量問題分析[J].硅谷，2008