淺議多層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/孫海角 大連明日環(huán)境工程有限公司 遼寧大連 116000

淺議多層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/孫海角 大連明日環(huán)境工程有限公司 遼寧大連 116000

通過以上的論述及對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題的分析可以總結(jié)，鋼筋混凝土一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程具有一定的長期性與復(fù)雜性，甚至是循環(huán)往復(fù)的，在這個過程中任何一個錯誤或者遺漏都會導(dǎo)致整個設(shè)計(jì)過程變得更加的復(fù)雜，或者導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果中有不安全的因素存在。以上的論述僅僅是筆者在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中對相關(guān)問題的一些見解，希望對于閱讀者能起到幫助的作用。

鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；措施

當(dāng)前，隨著建筑高度的不斷增加，城市以及農(nóng)村部分地區(qū)出現(xiàn)了越來越多的高層建筑，而且建筑的類型更加復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系也更加多樣化，所以，多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為工程師設(shè)計(jì)的難點(diǎn)以及重點(diǎn)。在多層建筑中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的使用非常廣泛，但是其中存在較多的問題，只有正視這些問題，改善不足之處，才能增加建筑的安全和質(zhì)量。

1、獨(dú)立基礎(chǔ)載荷取值不當(dāng)以及框架計(jì)算簡圖不合理的問題

首先，當(dāng)建筑在六層以下時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的房屋一般都采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定，如果地基受力層中沒有軟弱粘性土層，而且房屋建筑在8層以下，高度不超過25m時，一般的民用框架房屋以及基礎(chǔ)負(fù)荷相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣芙ㄖ梢圆贿M(jìn)行天然地基以及基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算，但是風(fēng)載荷的影響必須在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中充分考慮。所以，在多層鋼筋混凝土建筑的整體計(jì)算分析中，應(yīng)當(dāng)輸入風(fēng)載荷，不能因?yàn)槭且话愕慕ㄖ雎粤孙L(fēng)載荷的輸入。另外，在對獨(dú)立基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，作用在基礎(chǔ)頂面上的外荷載通常只考慮了彎矩設(shè)計(jì)值以及軸力設(shè)計(jì)值，沒有考慮剪力設(shè)計(jì)值，有時甚至只考慮了軸力設(shè)計(jì)值。這兩種情況都會造成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸過小，配筋過少，對基礎(chǔ)本身以及上部結(jié)構(gòu)的安全造成影響。其次，當(dāng)多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的房屋建筑無地下室時，其獨(dú)立基礎(chǔ)埋設(shè)深度較大，在地下0.05m處設(shè)有基礎(chǔ)拉梁時，基礎(chǔ)拉梁則應(yīng)當(dāng)按照層1輸入。我們以某單位宿舍樓建筑為例進(jìn)行說明，該項(xiàng)目建筑為3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑類型為丙類，建筑場地為Ⅱ類；建筑單層高度為3.3m，基礎(chǔ)埋深為4m，基礎(chǔ)高度為0.8m，建筑內(nèi)外高度差為0.45m。依據(jù)相關(guān)規(guī)定，該工程項(xiàng)目在8度抗震地區(qū)，建筑框架結(jié)構(gòu)的抗震等級為二級。在設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)師在計(jì)算時按照3層框架房進(jìn)行，首層高度取值3.35m，也就是假設(shè)房屋嵌固在位于地下0.05m處的基礎(chǔ)拉梁頂面上。按照構(gòu)造對基礎(chǔ)拉梁斷面以及配筋進(jìn)行設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)再根據(jù)中心受壓進(jìn)行計(jì)算。這種計(jì)算簡圖是非常常見的，其中也存在一定的問題。首先，拉梁按照構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)，其無法與柱腳彎矩進(jìn)行平衡。其次，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)要求和規(guī)定，框架結(jié)構(gòu)底柱高度應(yīng)當(dāng)是基礎(chǔ)頂面與首層樓頂面之間的高度，所以本案例中的框架結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)按照4層進(jìn)行計(jì)算分析，基礎(chǔ)拉梁按照層1輸入，如果有載荷作用于拉梁，則應(yīng)當(dāng)在計(jì)算時考慮該載荷。這樣計(jì)算出的首層高度應(yīng)當(dāng)為3.15m，第二層高度應(yīng)當(dāng)為3.35m，第三層以及第四層的高度均為3.3m。按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，計(jì)算框架柱底層柱腳彎矩設(shè)計(jì)值時，必須與增大系數(shù)1.25相乘。在設(shè)拉梁層時，通常會由基礎(chǔ)拉梁頂面處的截面或者基礎(chǔ)頂面處的截面控制底層柱的配筋，所以必須明確究竟是哪種控制方式。

2、基礎(chǔ)拉梁層設(shè)計(jì)模型脫離實(shí)際，基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)膯栴}

分析采用SATWE或者TAT等程序?qū)蚣苷w進(jìn)行計(jì)算時，基礎(chǔ)拉梁層無樓板，則應(yīng)當(dāng)將樓板厚度取值為零，同時要定義彈性節(jié)點(diǎn)，在分析計(jì)算時要采用總剛分析的方法。但是在實(shí)際操作中，雖然已經(jīng)定義彈性節(jié)點(diǎn)，樓板厚度取值為零，但是沒有采用總剛分析計(jì)算，程序則會默認(rèn)按照剛性樓面進(jìn)行計(jì)算，出現(xiàn)與實(shí)際不符合的情況。所以在選擇設(shè)計(jì)模型時，必須注意這一問題。一般情況下，由于多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)埋深值較大，可以采用在±0.000以下合適位置增設(shè)基礎(chǔ)拉梁，進(jìn)而減小底層的位移以及底層柱的計(jì)算長度，但是在設(shè)置基礎(chǔ)拉梁時，應(yīng)當(dāng)按照框架梁來設(shè)計(jì)，不能按照構(gòu)造要求，同時還要設(shè)置箍筋加密區(qū)。針對抗震問題，應(yīng)當(dāng)采取短柱基礎(chǔ)方案。通常情況下，當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)埋設(shè)較深但是采用短柱基礎(chǔ)，或者埋設(shè)不深時，因?yàn)橹雍奢d差別較大或者地基不良，應(yīng)當(dāng)根據(jù)要求，沿兩個主軸方向設(shè)置構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁。基礎(chǔ)拉梁截面寬度以及高度的取值范圍分別為柱中心距的1/20-1/30，1/12-1/18?；A(chǔ)拉梁的截面可以在該范圍內(nèi)取最小值。對于縱向受力鋼筋，其取值大小為所連柱子軸力設(shè)計(jì)值最大值的1/10，當(dāng)作壓力或者拉力進(jìn)行計(jì)算。在構(gòu)造配筋時，在符合最小配筋率的要求下，還必須滿足上下不小于一定的數(shù)值范圍。當(dāng)框架底層高度不大或者基礎(chǔ)埋深較小時，為了與柱底彎矩進(jìn)行平衡，可以采取將基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)得比較強(qiáng)大的方法。此時，拉梁正彎矩鋼筋必須全跨拉通，負(fù)彎矩鋼筋則有一半以上拉通。

3、多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中樓梯以及電梯的小井筒的設(shè)計(jì)問題

對于多層框架結(jié)構(gòu)建筑而言，應(yīng)當(dāng)盡可能不設(shè)置鋼筋混凝土電梯小井筒，一方面是由于井筒下的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)相對復(fù)雜，另一方面是由于鋼筋混凝土井筒會將框架結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的地震剪力吸收。所以框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)電梯井筒時，通常最好采用砌體材料作為填充墻，為方便電梯安裝及固定,填充墻內(nèi)應(yīng)做構(gòu)造柱及圈梁。如果建筑必須采用鋼筋混凝土作為井筒的材料時，則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小墻壁厚度，同時采取開結(jié)構(gòu)洞、開豎縫等措施弱化剛度，為了減小井筒作用，配筋應(yīng)當(dāng)配置少量單排鋼筋。在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時，除了要根據(jù)框架確定抗震等級計(jì)算之外，還必須依據(jù)帶井筒的框架進(jìn)行復(fù)算。另外，還需要強(qiáng)調(diào)的是，框架結(jié)構(gòu)出屋頂?shù)乃溟g以及樓電梯間等，不能采用砌體墻承重，應(yīng)當(dāng)采取框架承重的方法，同時考慮到鞭梢效應(yīng)，還應(yīng)該乘以增大系數(shù)。在設(shè)計(jì)雨棚等構(gòu)件時，不得從填充墻上挑出，應(yīng)當(dāng)從承重梁上挑出。夾層梁以及樓梯梁不得在填充墻上承重，應(yīng)當(dāng)承重在柱上。

結(jié)語：

綜上所述，在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算及分析的時候，怎樣高效、準(zhǔn)確的分析工程并按相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)與處理，對于工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量起著關(guān)鍵性的作用。有關(guān)單位及其設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守國家對工程設(shè)計(jì)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確保建筑工程質(zhì)量安全。

[1]顧志遠(yuǎn).建筑工程框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016(15).

[2]鄭化宇.建筑工程框架結(jié)構(gòu)工程技術(shù)[J].低碳世界，2016(22).

[3]馮琛.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個關(guān)鍵問題及應(yīng)對措施[J].黑龍江科技信息，2015(03).

[4]范治華,史玉俠.淺淡鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的非線性有限元分析[J].價(jià)值工程，2012(05).

[5]陳娟.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久壽命預(yù)測的概述[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)理工卷，2010(01).