多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題分析

孫曉寧 岳龍龍

【摘 要】隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)在建筑工程建設(shè)中已經(jīng)被廣泛應用。文章將多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的幾個問題予以分析總結(jié)，以期為相關(guān)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】多層框架房屋;結(jié)構(gòu)設(shè)計;鋼筋混凝土;荷載計算

【Abstract】With the development of China's construction industry， multi-layered reinforced concrete frame structure in building construction has been widely used. Multi-frame structure design house several issues that need attention articles will be analyzed and summarized in order to provide a reference for the relevant personnel.

【Key words】Multi-frame house;Structural design;Reinforced concrete;Load Calculation

鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)由于具有結(jié)構(gòu)傳力明確、結(jié)構(gòu)靈活、整體性強、抗震能力強等諸多優(yōu)點，因此被廣泛應用于現(xiàn)代建筑中。雖然該種結(jié)構(gòu)形式看上去比較簡單，但是在設(shè)計時，若把握不好，將會出現(xiàn)很多問題，以下是本人根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)出來的幾個多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中值得我們思考的問題，以供大家參考。

1. 獨立基礎(chǔ)設(shè)計荷載取值

通常情況下，多層框架房屋采用的是柱下獨立基礎(chǔ)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(nèi)且層數(shù)在8層以內(nèi)的一般民用建筑，可以不對地基和基礎(chǔ)的抗震承載力進行驗算。但是在進行基礎(chǔ)設(shè)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。還有些設(shè)計師在進行獨立基礎(chǔ)設(shè)計時，柱腳內(nèi)力設(shè)計值取值不合理，只對軸力與彎曲采取了設(shè)計值，而未能考慮剪力，還有些甚至只取了軸力設(shè)計值。若獨立基礎(chǔ)的設(shè)計荷載取值不合理，將會導致建筑結(jié)構(gòu)的不安全或者材料浪費。

2. 基礎(chǔ)拉梁層的計算模型問題

基礎(chǔ)拉梁層進行框架整體計算一般都是采用TAT或者SATWE等程序，由于基礎(chǔ)拉梁層無樓板，因此計算時樓板厚度應取零，并且定義彈性節(jié)點，分析計算式應該采用總剛分析方法。另外尤其是要注房屋平面不規(guī)則這一點。

3. 基礎(chǔ)拉梁設(shè)計問題

當多層框架房屋基礎(chǔ)埋深較大時，可以在±0.000以下的合適的位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁，以減小底層柱的計算長度以及底層位移。設(shè)計時可按照框架梁的要求，按照規(guī)范要求設(shè)置箍筋加密區(qū)。以抗震的角度來考慮，應該采用短柱基礎(chǔ)方案。通常情況，若獨立基礎(chǔ)埋置深度較小，或者以前埋置較深且已經(jīng)采用了短柱基礎(chǔ)，但是當?shù)鼗涣蓟蛘咧雍奢d差異較大時，可設(shè)置構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁，其方位為沿著兩主軸方向。基礎(chǔ)拉梁的截面尺寸為：寬、高分別為1/20～1/30，1/12～1/18倍柱中心距。而構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁的截面的寬、高則可以可取其下限值，也就是1/30與1/18柱中心距離，縱向受力鋼筋計算時則可以取其連接的柱子最大軸力設(shè)計值的十分之一，構(gòu)造配筋的配筋率必須滿足規(guī)范要求，同時，還要保證不得小于上下各214，鋼筋直徑不得小于8mm，間距為200mm。當填充墻或者樓梯柱直接支撐于拉梁上時，則應該將拉梁的界面適當?shù)脑龃螅渑浣钜矐撨m當?shù)脑黾印Ｈ艨蚣艿讓痈叨炔桓呋蛘呋A(chǔ)過去埋深不大時，可以利用拉梁平衡柱底彎矩，這時應該將基礎(chǔ)拉梁的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計大點。此時，應正彎矩鋼筋全跨拉通，而負彎矩鋼筋至少應在半跨拉通。其余要求均與上部框架梁完全相同。

4. 框架結(jié)構(gòu)帶樓電梯小井筒

井筒將會吸收地震剪力，以至于框架結(jié)構(gòu)承受的地震剪減小。因此框架結(jié)構(gòu)應該盡可能的不要設(shè)置鋼筋砼樓電梯小井筒。若實在不可避免時，應該適當?shù)臏p薄井筒的壁厚，并且可以通過豎縫，結(jié)構(gòu)洞等方法將其剛度減弱。計算時，除按框架計算外，還應該按照帶井筒的框架進行復核，并且將與井墻連接的柱子的配筋進行加強。另外，尤其要注意，出屋頂?shù)臉请娞蓍g與水箱間等結(jié)構(gòu)物的承重結(jié)構(gòu)必須采用框架梁結(jié)構(gòu)，而不能采用砌體墻;雨篷等構(gòu)件不能夠從承重墻挑出，而是應該從承重梁上挑出;樓梯梁與夾層梁等不可以支承于填充墻上，而應該由承重柱來支承。

5. 結(jié)構(gòu)計算中幾個重要參數(shù)選取問題

《抗震規(guī)范》中明確指出，采用計算機計算出來的所有結(jié)果，都必須在經(jīng)過對其合理性、有效性認真分析判斷后才能適用于工程設(shè)計。一般，電算的結(jié)果主要包括結(jié)構(gòu)的自振周期，樓層彈性層間位移、樓層地震剪力系數(shù)、樓層的彈塑性層間位移。樓層的側(cè)向剛度比，振型參與質(zhì)量系數(shù)，墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋，底層墻和柱底部截面的內(nèi)力設(shè)計值。框架——抗震墻結(jié)構(gòu)中抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。要想對電算結(jié)果的合理性有一個正確的判斷，這就要求計算時必須選用正確的計算簡圖與合理的結(jié)構(gòu)方案，還得分別將抗震設(shè)防烈度以及場地類別正確的輸入，除此之外，還必須將電算程序中的其他參數(shù)準確合理的輸入。

5.1 結(jié)構(gòu)的抗震等級的確定。

在建筑工程設(shè)計中，按照抗震設(shè)防來分類，一般的民用住宅建筑、公寓、辦公樓等，很多房屋建筑是屬于丙類建筑。當我確定這些建筑的抗震等級時，通常是根據(jù)本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型以及建筑高度，來查《抗震規(guī)范》中的6.1.2表來確的。但是對于交通、電訊、消防、能源以及醫(yī)療類建筑，大型商場與體育場館等公共建筑，首先，就應該確定其中哪些建筑物是乙類建筑。我們通常按照抗震設(shè)防烈度來計算乙、丙類建筑的地震作用。通常情況，乙類建筑，當抗震設(shè)防烈度在6～8度時，應該采取抗震措施。一般是在本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度的基礎(chǔ)上再增加一度，再查表來確定其抗震等級。若該乙類建筑處于7度地區(qū)，而其高度又超過規(guī)定的范圍，此時，就應該采取更為有效的其他抗震措施。

5.2 地震力的振型組合數(shù)。

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

5.3 結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)的確定。

框架結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)中，因為存在填充墻，其實際剛度往往比計算剛度大。計算周期比實際周期大，因而，計算出來的地震剪力偏小，顯得結(jié)構(gòu)的安全性較差，所以應該對結(jié)構(gòu)的計算周期進行適當?shù)恼蹨p，但是折減系數(shù)不得過大。若框架結(jié)構(gòu)采用砌體填充墻，則其計算周期折減系數(shù)為0.6～0.7;若采用輕質(zhì)砌體或者砌體填充墻較少則可取0.7～0.8;當全部用輕質(zhì)墻體板材時，折減系數(shù)為0.9。而只有無填充墻的純框架，才可以不進行計算周期折減。

6. 結(jié)語

隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)由于具有結(jié)構(gòu)傳力明確、結(jié)構(gòu)靈活、整體性強、抗震能力強等諸多優(yōu)點，因此被廣泛的應用于現(xiàn)代建筑中。雖然，其結(jié)構(gòu)形式看上去比較簡單，但是設(shè)計時若考慮不周全、不仔細就會出現(xiàn)這樣或者那樣的錯誤，給建筑工程的建設(shè)造成不良的影響，有些錯誤甚至會給建筑結(jié)構(gòu)的安全造成影響，因此我們在進行設(shè)計時，必須針對以上問題逐一進行落實，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。

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