民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)分析和策略

摘 要：在現(xiàn)如今的多層民用建筑中，框架結(jié)構(gòu)引起自身所具有的安全、可靠而備受社會所熱愛，應(yīng)用也是越來越廣泛。作為較為基礎(chǔ)的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計類型，民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計自然也就成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計較為重要的一種。本文結(jié)合多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常碰到的框架結(jié)構(gòu)問題，簡要探討了問題的成因，并由此而提出了一系列應(yīng)對策略。

關(guān)鍵詞：民用建筑；多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題；策略

1民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要瓶頸

1.1計算簡圖不合理

現(xiàn)在民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題主要是計算簡圖不合理，舉例來說，由于是多層框架結(jié)構(gòu)，建筑的獨立基礎(chǔ)計算是按照中心受壓計算的，另外沒有考慮有無地下室等。這種按照中心受壓計算是不合理的。因為：首先民用建筑的多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的拉梁不能平衡柱腳的彎矩。根據(jù)我國的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，框架結(jié)構(gòu)地柱的高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至首層樓蓋頂面的高度，也就是要求這樣的多層框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該按照整體進(jìn)行計算，要將基礎(chǔ)層加入計算，要將荷載一起輸入計算。而且當(dāng)設(shè)計拉梁層時，要通過比較得出底層柱的配筋是由基礎(chǔ)拉梁頂面的截面控制還是由基礎(chǔ)頂面的截面控制而決定的。因此，如果民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)計算簡圖不合理，會影響民用建筑的多層框架設(shè)計的安全性和穩(wěn)定性。

1.2柱配筋調(diào)整不合理

由于多層框架柱的配筋率普遍較低，并且在實際建筑工程中可能不按照電算結(jié)果來進(jìn)行構(gòu)造配筋。如果發(fā)生地震時，框架柱受到的扭轉(zhuǎn)剪力會很大，又會受到雙向的彎矩作用，會嚴(yán)重的傷害到橫梁以及內(nèi)柱，特別是對質(zhì)量不均的框架傷害更大。另外，由于配筋調(diào)配不合理，在進(jìn)行民用建筑多層框架電算過程中，容易忽略掉溫度和基礎(chǔ)不均勻的沉降等的影響。因此，多層框架柱配筋的調(diào)整不合理會影響到民用建筑整體框架等。

1.3忽視框架梁裂縫寬度

由于框架梁的裂縫寬度是受混凝土的強(qiáng)度等級以及鋼筋的直徑和類型等影響，框架梁的裂縫寬度是和混凝土的強(qiáng)度以及鋼筋直接相關(guān)的，而結(jié)構(gòu)工程設(shè)計師往往會忽略框架梁的裂縫寬度。這會嚴(yán)重的影響到民用建筑的安全性，影響民用多層框架結(jié)構(gòu)建筑對于災(zāi)害的抵抗性等。

2解決框架設(shè)計的風(fēng)險的主要策略

2.1合理選擇截面尺寸和計算簡圖

民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提是梁和柱截面尺寸的選擇，要滿足要求的規(guī)范取值，另外還要柱線剛度和梁線剛度比值大于一，保護(hù)建筑在地震作用下的穩(wěn)定性，這就需要合理選擇梁和柱的截面尺寸。另外框架的計算簡圖要合理：基礎(chǔ)的計算要科學(xué)合理，沒有地下室的基礎(chǔ)要按照層一輸入計算；還要考慮地基土的約束能力，根據(jù)這些不同的情況來進(jìn)行不同的層數(shù)輸入計算，并要復(fù)算，保證計算簡圖的合理性。

2.2調(diào)整框架柱的配筋

針對角柱和邊柱等在地震作用下會出現(xiàn)偏心受拉的現(xiàn)象，要保證各種柱中內(nèi)的縱筋總截面要比計算值增大25%；另外框架柱箍筋的配筋的形式要用井字或者菱形，來增加對混凝土的約束力；對于需要加強(qiáng)的底部和柱的底層，配筋需要進(jìn)行焊接，來保證底部的穩(wěn)定性；針對不同的溫度和基礎(chǔ)土層，要因地制宜，當(dāng)基礎(chǔ)土層分布不均勻時，要根據(jù)情況放大框架配筋，并根據(jù)情況進(jìn)行加密箍筋配筋。

2.3調(diào)整框架梁裂縫寬度和斜截面配筋

首先，結(jié)構(gòu)設(shè)計師要重視框梁的裂縫寬度，不能忽視這個問題，要根據(jù)影響裂縫寬度的兩個因素進(jìn)行增加梁的配筋，和增加梁的橫截面尺寸。其次，在借助計算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)建設(shè)模型的數(shù)據(jù)輸入時，一定要把恒活載數(shù)值分開輸入，以便進(jìn)行內(nèi)力組合和裂縫寬度的計算。最后，還要在電算過程中要準(zhǔn)確、合理的應(yīng)用彎矩調(diào)幅，有兩種方法可以采用：即先將梁端固定彎矩進(jìn)行調(diào)幅之后，然后對力矩進(jìn)行分配，或者根據(jù)力矩分配的方法計算出的梁端彎矩來乘以調(diào)幅的系數(shù)。這樣可以合理準(zhǔn)確的運用彎矩的調(diào)幅。

2.4其他注意事項

首先，結(jié)構(gòu)設(shè)計師要認(rèn)真閱讀地質(zhì)報告，在認(rèn)真把握的基礎(chǔ)上，要正確的使用地質(zhì)報告，并要對報告中的內(nèi)容進(jìn)行考察和判斷，這樣可以幫助把建筑場地的地質(zhì)條件和民用建筑的具體情況結(jié)合起來。其次，在滿足多層框架民用建筑的承載力要求下，應(yīng)該采用經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)的淺基礎(chǔ)，需要綜合考慮地質(zhì)情況和建筑的結(jié)構(gòu)、類型和承載力等來實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定的結(jié)合。再者，多層框架的民用建筑要采用獨立的基礎(chǔ)或者條形的基礎(chǔ)，這要考慮基礎(chǔ)的承載力來確定基礎(chǔ)的面積，然后進(jìn)行設(shè)計電算，另外還要符合相關(guān)規(guī)定的構(gòu)造結(jié)構(gòu)。最后，在處理地基時，要運用合理、科學(xué)的地基處理手段，要做到符合力學(xué)、物理學(xué)等相關(guān)的基本理論以及基本實際的當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗相結(jié)合。

2.5做好多層框架設(shè)計的防震處理

一是強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)柱弱梁是為了實現(xiàn)在罕遇地震作用下，使框架結(jié)構(gòu)塑性鉸出現(xiàn)在梁端的設(shè)計要求。用以提高結(jié)構(gòu)的變形能力，防止在強(qiáng)烈地震作用下倒塌。由于地震作用的復(fù)雜性以及構(gòu)件之間的相互影響，難以通過精確的計算實現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁。規(guī)范要求，采用增大柱端彎矩設(shè)計值，即提高柱端的彎矩增大系數(shù)的方法來實現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁。人為增大柱子相對于梁的抗彎能力，誘導(dǎo)在梁端出現(xiàn)塑性鉸，從而達(dá)到強(qiáng)柱弱梁的要求。實現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁不僅在于內(nèi)力調(diào)整，更在于按調(diào)整后的設(shè)計內(nèi)力來配筋，使構(gòu)件的實際承載力與設(shè)計內(nèi)力相近。當(dāng)建筑許可時，盡可能將柱的截面尺寸做得大些，使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1，并控制柱的軸壓比滿足規(guī)范要求，以增加延性。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高，以免在罕遇地震中進(jìn)入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉(zhuǎn)移到立柱上。注意不可隨意超配筋，超配筋要整體保持一定比例。注意節(jié)點構(gòu)造，讓塑性鉸向梁跨內(nèi)移。

二是強(qiáng)剪弱彎，使鋼筋混凝土構(gòu)件中與正截面受彎承載能力對應(yīng)的剪力低于該構(gòu)件斜截面受剪承載能力的設(shè)計要求，用以改善構(gòu)件自身的抗震性能。強(qiáng)剪弱彎是保證構(gòu)件延性，防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構(gòu)件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位在結(jié)構(gòu)經(jīng)歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現(xiàn)脆性剪切失效。對于框架結(jié)構(gòu)中的框架梁應(yīng)注意抗剪驗算和構(gòu)造，使其滿足相關(guān)規(guī)范要求。應(yīng)合理選擇梁柱截面尺寸、配置縱向鋼筋和箍筋避免剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋錨固粘結(jié)先于構(gòu)件破壞適當(dāng)增加抵抗剪切力的鋼筋可以有效防止梁、柱在彎曲屈服之前出現(xiàn)剪切破壞。

三是強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件，這是為了提高結(jié)構(gòu)整體性。各構(gòu)件之間的連接必須可靠，符合下列要求：構(gòu)件節(jié)點（的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件的承載力當(dāng)構(gòu)件屈服、剛度退化時，節(jié)點應(yīng)保持承載力和剛度不變。預(yù)埋件的錨固承載力不應(yīng)低于連接件的承載力，裝配式的連接應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體性，各抗側(cè)力構(gòu)件必須有可靠的措施以確保空間協(xié)同工作。

3結(jié)語

在民用建筑的多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計師要在了解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，認(rèn)真面對多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題：表現(xiàn)在計算簡圖不合理、多層框架柱配筋調(diào)配不合理以及忽視框架梁裂縫寬度，對防震設(shè)計的重視不夠等等問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計師在進(jìn)行民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中注意進(jìn)行問題的改進(jìn)，另外還要從多層框架的基礎(chǔ)設(shè)計上以及多層框架的上部設(shè)計來進(jìn)行改進(jìn)，保證多層框架的民用建筑更加安全、穩(wěn)定和實用。

參考文獻(xiàn)

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