多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺談

曾顯

摘要：文章以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，先對多層建筑框架結(jié)構(gòu)所具有特點(diǎn)進(jìn)行了概括，隨后，結(jié)合實(shí)際情況，圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開了系統(tǒng)、深入的分析，供相關(guān)設(shè)計(jì)師參考。

關(guān)鍵詞：多層建筑;框架結(jié)構(gòu);配筋結(jié)構(gòu)

調(diào)查研究表明，作為常見結(jié)構(gòu)被應(yīng)用在建筑施工過程中的框架結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)方面，仍舊存在一定的不足，圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)工作展開研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、多層建筑框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

多層建筑的框架結(jié)構(gòu)，主要具有以下特點(diǎn)：首先，可以使居民要求得到最大限度的滿足;其次，為建筑安全性提供保證;最后，提高建筑舒適度，使其價(jià)值得到充分實(shí)現(xiàn)。由此可見，在對建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的過程中，對多層框架結(jié)構(gòu)加以應(yīng)用是大勢所趨，應(yīng)當(dāng)引起人們的重視。

二、多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）地基設(shè)計(jì)

在對多層框架結(jié)構(gòu)的地基進(jìn)行設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)師應(yīng)仔細(xì)分析地質(zhì)報(bào)告，以工程情況為依據(jù)，綜合考慮地基變形要求、承載力要求，對淺基礎(chǔ)加以利用。正常來說，設(shè)計(jì)師需要先對基礎(chǔ)底面尺寸進(jìn)行計(jì)算，再對基礎(chǔ)截面尺寸進(jìn)行計(jì)算，最后確定地基處理方法，保證所設(shè)計(jì)地基符合多層框架結(jié)構(gòu)的要求。

（二）柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

若地上部分為圓柱，則應(yīng)改地下部分為方柱。多層建筑的圓柱縱筋根數(shù)，通常不少于8根，箍筋方式為螺旋箍，方柱的箍筋方式則為井字箍，樓梯間柱、角柱需將縱筋增大;柱的縱筋的設(shè)計(jì)原則，為“大間距，大直徑”，但是，間距應(yīng)被控制在200cm;梁的縱筋需要向柱內(nèi)錨入，因此，如果所埋設(shè)管的直徑較大，設(shè)計(jì)師對驗(yàn)算引起重視，只有管截面的面積不超過柱截面的4%時(shí)，才能夠省略驗(yàn)算步驟;混凝土以C25為最佳，這樣做是保證錨入柱內(nèi)的梁縱筋的水平段，可以達(dá)到0.45La，避免由于鋼筋過于密集，導(dǎo)致混凝土澆筑難度增加的情況出現(xiàn);如果有異型柱存在，設(shè)計(jì)師應(yīng)對其剛度引起重視，盡量縮小異型柱剛度與矩形柱剛度的差距;對高強(qiáng)度混凝土進(jìn)行充分利用，保證軸壓比限制可以得到滿足;若獨(dú)立柱有挑梁存在，需要結(jié)合實(shí)際情況，對挑梁長度加以限制，保證其作用可以得到應(yīng)有的發(fā)揮。除此之外，需要設(shè)計(jì)師準(zhǔn)確掌握的數(shù)據(jù)，還包括：如果建筑并未提出抗震要求，則柱截面邊長的最小值為250mm;需要達(dá)到四級抗震要求的建筑，柱截面邊長的最小值應(yīng)為300mm;如果建筑隊(duì)抗震等級的要求為一級、二級或三級，柱截面邊長的最小值則為400mm。

（三）配筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于建筑結(jié)構(gòu)較易被外部因素所影響，因此，設(shè)計(jì)師應(yīng)對以挑梁設(shè)計(jì)為代表的外部因素引起重視，在設(shè)計(jì)挑梁時(shí)，避免將主筋向外挑梁進(jìn)行擴(kuò)展，而是應(yīng)當(dāng)以外挑梁狀況為依據(jù)，完成配筋的工作，在提高承載水平的基礎(chǔ)上，為建筑質(zhì)量提供保障。另外，框架柱的配筋工作，也是在設(shè)計(jì)多層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，需要設(shè)計(jì)師引起重視的問題，如果配筋比例較低，建筑在遇到地震后，極易出現(xiàn)內(nèi)柱損壞的情況，這就要求設(shè)計(jì)師在工作中，根據(jù)地基土質(zhì)的松軟程度，確定配筋比例，在條件允許的前提下，通過菱形箍筋、井字形箍筋的方式，制約砼的性能，保證設(shè)計(jì)效果和預(yù)期相符[1]。

（四）梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如果外部梁的跨度，不存在明顯差異，且梁底和外窗頂?shù)木嚯x較小，設(shè)計(jì)師可以將梁高加大，一般來說，柱和梁的偏心，不應(yīng)小于柱寬的1/4，同時(shí)，不應(yīng)大于柱寬的1/3。如果梁上存在次梁，需要對吊筋、箍筋進(jìn)行附加。扁梁寬度也是需要設(shè)計(jì)師引起重視的部分，研究可知，梁寬給剛度帶來的影響較小，如果梁寬加大一倍，則撓度減少20%，將鋼筋直徑加大，具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。

（五）防震設(shè)計(jì)

多層建筑的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，即為防震設(shè)計(jì)，在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)師應(yīng)通過多次測量和計(jì)算的方式，保證所獲取梁高度的數(shù)據(jù)，具備應(yīng)有的適用性和精準(zhǔn)性，如果在設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)有問題存在，則應(yīng)遵循“最大值”的原則，避免由于剛度過小，導(dǎo)致安全故障出現(xiàn)。在設(shè)計(jì)梁端負(fù)筋時(shí)，設(shè)計(jì)師所遵循原則，應(yīng)當(dāng)為“最小值”原則，這是因?yàn)閷ψ钚∝?fù)筋值進(jìn)行選擇與應(yīng)用，可以使梁端塑性鉸所具有性能得到保證。出于框架結(jié)構(gòu)建設(shè)便利的考慮，設(shè)計(jì)師應(yīng)將與配筋相差在5%范圍內(nèi)的梁，列入類配筋的范圍，目的是精簡不必要的工序，提高施工效率。

（六）薄弱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對建筑而言，薄弱設(shè)計(jì)指的是較易受強(qiáng)震影響，從而出現(xiàn)塑性位移問題的部位，在對多層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)著重考慮薄弱結(jié)構(gòu)所具有承載力，保證其與抗震需求相符。研究表明，薄弱結(jié)構(gòu)給建筑綜合性能所帶來影響，具有十分重要的影響，因此，設(shè)計(jì)師應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)，通過增加柱截面、梁截面的方式，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)剛度，若薄弱結(jié)構(gòu)的存在無法避免，設(shè)計(jì)師可通過降低層高、減少埋深的方式，使薄弱結(jié)構(gòu)所具有穩(wěn)定性，得到有力保障。

（七）內(nèi)力分析與設(shè)計(jì)

多層建筑的水平作用力和豎向荷載間，通常存在十分顯著的差異，在對豎向荷載進(jìn)行計(jì)量時(shí)，設(shè)計(jì)師所采用方法，包括彎矩二次分配、分層等，其中，彎矩二次分配需要對節(jié)點(diǎn)不均衡彎矩進(jìn)行計(jì)算并重新分配，只有這樣才能獲得所需數(shù)值，分層法則需要用固定端支護(hù)代替彈性支撐，再根據(jù)線剛度×0.9所得數(shù)值，確定最終的內(nèi)力值。在計(jì)量水平作用力時(shí)，常用的方法也有兩個(gè)，分別是D值法、反彎點(diǎn)法，如果柱線、梁的剛度過大，采取反彎點(diǎn)法，可以保證結(jié)果的精確度，如果柱線、梁的剛度較小，能夠保證結(jié)果精確性的方法，則為D值法。綜上，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過程中，稍顯繁瑣的內(nèi)力分析是不可或缺的環(huán)節(jié)之一，只有綜合考慮多方因素，才能保證所獲得數(shù)值科學(xué)、準(zhǔn)確，建筑結(jié)構(gòu)所具有安全水平，自然會得到提升。

三、結(jié)論

綜上所述，現(xiàn)階段，人們對建筑功能、造型提出的要求，與過去相比存在明顯差異，多層框架結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)有其必然性，從設(shè)計(jì)師的角度來說，只有以現(xiàn)有原則和規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際情況，對結(jié)構(gòu)方案的不足加以解決，才能使該結(jié)構(gòu)對建筑安全性、舒適度所具有的提高作用，得到充分發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]范熠.現(xiàn)代建筑中框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2019（29）：107-108