多層框架房屋建筑結構設計問題探討

侯名濤

摘 要：在層數與高度恰當的情形下，框架結構所提供的建筑空間是非常大的，其具有較為靈活的平面布置，能夠使多種使用功能和工藝的需求得到滿足。然而為了使結構設計的質量得以保障，在設計框架結構的過程中，設計人員依舊需要對某些實際性與概念性的問題加以充分的重視。

關鍵詞：多層框架；房屋結構設計；問題

1 引言

近年來我國經濟水平不斷提高，人們的生活水平也有了相應的提升，使得人們對于所居住和使用的建筑物有了更高的要求和標準，現代房屋建筑一般多層的采用框架結構。多層房屋框架結構是在工業(yè)及民用建筑中常用的形式，可以廣泛運用到石油焦化結構、礦井地面建筑和電子工業(yè)的建設以及民用建筑中停車場、辦公樓的建設等。

2 多層框架房屋建筑結構設計分析

2.1 地基基礎的設計

多層框架房屋建筑的結構設計中，設計人員需要根據實際工程的勘察資料、地質、水文條件等進行考慮，分析對應地基變形、載荷控制等要素，針對天然地基，需要加強淺地基的合理應用。持力層設計前需要分析基礎和上部結構的合理性，加強影響要素的分析，如載荷、土層物性、力學要求等。其次針對建筑結構類型、地下水以及建筑體型等各方面因素進行考慮。綜合各個影響要素再進行分析計算，對后期設計工作以及房屋建筑的合理性具有重大意義。

2.2 建筑物內力分析

建筑結構的內在豎向荷載和水平荷載存在著較大的差異。在豎向荷載計算中，可供選擇的方法有分層法和彎矩二次分配法。分層法計算的要點在于將上下層兩端的彈性支撐改為固定端支撐，然后用各層柱的線剛度乘以0.9，從而得到內力值。而彎矩二次分配法則需要對各個節(jié)點的不平衡彎矩進行重新分配和計算，從而得到數值。而水平荷載計算中，可以采用反彎點法和D值法，需要注意的是，D值法的計算精準度較高，但是當梁和柱線的剛度過大時，反彎點法則更能體現出準確度。所以建筑物的內力分析是一個細致而又復雜的過程，需要相關設計人員綜合考慮各種因素，進而得到準確的數據，提高建筑物的安全性能。

2.3 配筋結構設計

為了提高框架結構穩(wěn)固度，需要對框架柱配筋進行調整?？蚣苤卣鹱饔孟?，角柱等位置受到的扭轉作用力較強，雙向偏心作用下增加了扭轉效應，對內力負面影響大，橫梁約束效果差、導致框架柱體的受危害程度過高。為此，需要加強不利方向的框架計算處理，提高其橫向配筋、縱向配筋的合理控制效果。針對配筋計算中，需要加強下述問題控制：在地震的影響之下，抗震墻端柱、角柱以及邊柱極易出現偏心受拉，就此柱內縱筋總截面需超過計算值的25%；另外框架柱的配筋需根據實際情況增大至計算值的1.2～1.6倍，一般中柱需要增大至計算值的1.2倍，邊柱要增大至1.3倍，角柱要增大至1.4倍。

3 多層框架房屋建筑結構設計問題分析

3.1 獨立基礎設計荷載取值問題

通常情況下，多層框架房屋采用的是柱下獨立基礎的形式，而《抗震規(guī)范》中明確指出，在地基的主要持力層沒有軟弱粘性土層的情況下，當建筑高度在25米以內且層數在8層以內的一般民用建筑，可以不對地基和基礎的抗震承載力進行驗算。但是在進行基礎設計時應該要將風荷載考慮進去。所以，不能因為一般建筑在地震區(qū)風荷載不是控制荷載而忽略了。若獨立基礎的設計荷載取值不合理，將會導致建筑結構的不安全或者材料浪費。

3.2 基礎拉梁設計問題

多層框架房屋基礎埋深值大時，為了減小底層柱的計算長度和底層的位移?？稍凇?.000以下適當，位置設置基礎拉梁。但不宜按構造要求設置。宜按框架梁進行設計，并按規(guī)范規(guī)定設置箍筋加密區(qū)。但就抗震而言，應采用短柱基礎方案。一般說來，當獨立基礎埋置不深，或者埋置雖深但采用了短柱基礎時。由于地基不良或柱子荷載差別較大.或根據抗震要求，可沿兩個主軸方向設置構造基礎拉梁。基礎拉梁截面寬度可取柱中心距的1/20～l/30，高度可取柱中心距的l/12～1/18。構造基礎拉梁的截面可取上述限值范圍的下限，縱向受力鋼筋可取所連接柱子的最大軸力設計值的10%作為拉力或壓力來計算，當為構造配筋，除滿足最小配筋率外，也不得小于上下各2Ⅱ14，配筋不得小于Ⅰ8～200。當拉梁上作用有填充墻或樓梯柱等傳來的荷載時，拉梁截面應適當加大，算出的配筋應和上述構造配筋疊加。

3.3 結構計算中幾個重要參數選取問題

從結構設計的相關經驗可知，必須合理選擇相關參數。

（1）確定抗震等級很多房屋建筑的抗震設防都是丙類，比方說一些工民建建筑，其抗震等級應該按照相關抗震規(guī)范進行烈度以及結構類型設置；而一些電訊、交通以及醫(yī)療等公共建筑，則一般都屬于乙類建筑，應該按照相關的抗震設防分類標準進行設置。不管是乙類建筑還是丙類建筑，在發(fā)生地震時都應該根據當地的抗震設防烈度進行計算。當抗震設防烈度達到了6～8度時，乙類建筑的抗震措施就是在當地抗震設防烈度的基礎上提高一度。比方說，乙類建筑的當地設防烈度為6度，則實際是按設防烈度為7度采取抗震構造措施。

（2）地震力的振型組合數。多層建筑結構，若不需要進行扭轉耦聯計算，其地震力的振型組合數不應小于3；若振型組合數大于3，則應該取3的倍數，但與小于建筑物的層數；若房屋層數少于3層，振型組合數就取層數。不規(guī)則的高層建筑，當需要考慮扭轉耦聯時，其振型數不應小于9。建筑結構層數比較多或者其剛度變化較大時，其振型組合數應越大，比如有轉換、小塔樓等建筑，其振型組合數不應小于12，但是也不得多于3倍層數。我們一般可以采取振型參與質量為總質量的90%時所需要的振型數作為合適的振型數。在應用SATWE等程序進行電算時，便可以將這種參與質量的比值輸入進去。但是，有些設計人員重視程度不夠，往往比較隨意的選取振型數，這是不行的。另外，只有在建筑結構的扭轉比較明顯時，才采用耦聯計算，若必要時還是需要補充非耦聯計算。

（3）結構周期折減系數。框架結構及框架——抗震墻等結構，由于填充墻的存在，使結構的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震剪力偏小，使結構偏于不安全，因而對結構的計算周期進行折減是必要的，但對框架結構的計算周期不折減或折減系數取得過大都是不妥當的。對框架結構，采用砌體填充墻時，周期折減系數可取0.6～0.7；砌體填充墻較少或采用輕質砌塊時，可取0.7～0.8；完全采用輕質墻體板材時，可取0.9。只有建筑隔墻無墻的純框架，計算周期才可以不折減。

4 結束語

由于當下建筑功能及建筑造型逐漸趨于多樣化發(fā)展，從而導致當前建筑設計工作中面臨著越來越多的難題，這對設計人員也提出了越來越高的要求。因此，多層框架房屋建筑結構設計人員應當在嚴格根據各種有關規(guī)范的基礎上，采取大膽、靈活的辦法及形式來對某些結構設計中的難點問題加以處理，同時不斷地對其加以改進與優(yōu)化，以推動我國建筑行業(yè)的更快、更好發(fā)展。

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