多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題分析

1、多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題分析【摘要】框架結(jié)構(gòu)可提高建筑整體質(zhì)量，優(yōu)化內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，在多層房屋建筑領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文介紹多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重點(diǎn)分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及設(shè)計(jì)問題的處理方式，提高多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平?！娟P(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);短柱問題建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確保多層房屋建筑質(zhì)量、功能、使用體驗(yàn)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)，框架結(jié)構(gòu)能夠充分利用各類建筑材料的性能優(yōu)勢，其結(jié)構(gòu)自重較輕，非常適用于多層建筑項(xiàng)目當(dāng)中，有必要對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題及處理措施進(jìn)行總結(jié)。1、多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)要點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)是多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一，要求合理選擇梁結(jié)構(gòu)剛度，若準(zhǔn)確計(jì)量的難

2、度較大，要求按照最大化原則，適當(dāng)提高剛度值以確保梁結(jié)構(gòu)有足夠的抗彎能力。梁負(fù)筋的設(shè)計(jì)則需依照最小化的原則，盡可能降低梁結(jié)構(gòu)負(fù)筋值，以形成可靠的梁端塑性鉸，可適當(dāng)提高跨中配筋寬度。為方便后期施工，可將5%的配筋設(shè)計(jì)為類配筋進(jìn)行強(qiáng)化1。配筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中挑梁的設(shè)計(jì)易受建筑占地面積、建筑功能的影響，常選擇將挑梁設(shè)計(jì)在框架梁端。該設(shè)計(jì)手法的缺陷在于，框架梁與挑梁斷面存在明顯差異，將框架梁的主筋延伸至挑梁會對建筑整體質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。因此在設(shè)計(jì)過程中，需準(zhǔn)確分析框架外挑梁受力情況，適當(dāng)配筋，確保其有足夠的承載力?？蚣苤呐浣钤O(shè)計(jì)要求相對較低，主要需考慮地震現(xiàn)象對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。地震過程中，框架柱承擔(dān)較

3、大剪力和雙向偏心壓力，更容易被破壞，因此框架柱的配筋設(shè)計(jì)需滿足以下要求：第一，若建筑所在地地質(zhì)條件較差、土質(zhì)松軟，可適當(dāng)增加框架柱配筋。第二，框架柱位置的箍筋可設(shè)計(jì)為井字形或菱形，可靠鉗制混凝土結(jié)構(gòu)。第三，地震發(fā)生后，框架柱受多方?jīng)_擊的影響，對角柱、邊柱的縱筋截面可在計(jì)算值的基礎(chǔ)上提高25%左右。地基設(shè)計(jì)多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)地基設(shè)計(jì)要點(diǎn)有四：（1）正式設(shè)計(jì)之前，詳細(xì)研究施工現(xiàn)場勘察報(bào)告及相關(guān)施工資料，充分掌握項(xiàng)目所在地的地質(zhì)條件。（2）結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，多層框架房屋建筑項(xiàng)目地基多為條形或獨(dú)立存在，在選擇基礎(chǔ)截面時，需充分考慮地基形變程度及承載力要求，合理確定地基尺寸。（3）除形變及承載力要求外

4、，地基的淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)還需考慮工程造價控制，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)持力層建設(shè)方案，并將地下水對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響考慮其中。（4）結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及項(xiàng)目所在地的地質(zhì)水文情況，選擇最佳的地基處理方式。以鋼筋混凝土為主材的多層框架房屋建筑，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一般使用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的形式，隨著建筑標(biāo)高的提升，地基條件也會發(fā)生一定變化。按照鋼混多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范，當(dāng)房屋建筑地基承力范圍內(nèi)無軟土、粘性土等特殊土層條件，且建筑標(biāo)高不超過25m時,地基設(shè)計(jì)過程可簡化抗震承載力計(jì)算流程。常見問題及處理措施短柱問題短柱問題在多層房屋建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為常見，框架結(jié)構(gòu)中的梁、柱等構(gòu)件采取統(tǒng)一施工的方式，但受到外部因素的影響常發(fā)

5、生短柱現(xiàn)象。短柱的抗剪能力、抗變形能力一般無法達(dá)到多層建筑施工質(zhì)量的要求，地震時，短柱易遭到脆性破壞，影響框架結(jié)構(gòu)整體的抗震線性和承載能力?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中出現(xiàn)短柱的原因有二。第一，受樓梯井半休息平臺及結(jié)構(gòu)分層的影響，框架柱在兩框架梁間的凈高降低。第二，填充墻結(jié)構(gòu)配置不到位，部分樓層框架柱兩側(cè)不存在填充墻，標(biāo)準(zhǔn)框架柱凈高與兩側(cè)不存在填充墻的框架柱的截面比&4,導(dǎo)致短柱的出現(xiàn)。短柱的判別標(biāo)準(zhǔn)為柱標(biāo)高4或剪跨比&2,其處理主要是提高抗剪能力和承載能力，防止受到外力作用時出現(xiàn)過度形變。例如，對稱布置短柱的縱向配筋，要求兩側(cè)配筋率在1.2%以內(nèi)，或在短柱外增加鋼板及X形配筋。薄弱層問題薄弱層問題主要是由于設(shè)

6、計(jì)過程中對板的受力狀況了解不全面，按單向板的方式計(jì)算雙向板，從而導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)薄弱層被忽視。薄弱層問題主要影響建筑抗側(cè)移剛度，結(jié)構(gòu)縱向上出現(xiàn)不連續(xù)抗側(cè)力，進(jìn)而導(dǎo)致建筑抗震性能降低。薄弱層問題關(guān)系到建筑抗震能力，在多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)予以高度關(guān)注?？蚣芙Y(jié)構(gòu)薄弱層的指定可采用人員指定、計(jì)算指定或強(qiáng)制指定的方式。其中，設(shè)計(jì)人員指定即依靠其以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，直接找出結(jié)構(gòu)薄弱層;計(jì)算指定利用專業(yè)軟件分析設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)對比找出抗側(cè)移剛度未達(dá)到相關(guān)指標(biāo)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)，該數(shù)據(jù)點(diǎn)存在的位置即被劃定為結(jié)構(gòu)薄弱層;強(qiáng)制指定是當(dāng)結(jié)構(gòu)中豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)，或荷載能力不達(dá)標(biāo)時，將其強(qiáng)制認(rèn)定為結(jié)構(gòu)薄弱

7、層。無論采取何種指定方式，一旦判斷框架結(jié)構(gòu)中存在薄弱層后，需采取一定的補(bǔ)救措施，計(jì)算并驗(yàn)證薄弱層的屈服強(qiáng)度，若強(qiáng)度系數(shù)未達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，需對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案做適當(dāng)調(diào)整，消除薄弱層。內(nèi)力分析問題多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部豎向荷載與水平荷載間存在顯著差異，依照國家及行業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，構(gòu)件截面設(shè)計(jì)需結(jié)合不同情況下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計(jì)算結(jié)果進(jìn)行。其中，豎向內(nèi)力的計(jì)算多采用分層法或彎矩二次分配法。分層法中，將上下層兩側(cè)彈性支撐轉(zhuǎn)換為固定，以0.9的系數(shù)乘框架柱線剛度，得到其內(nèi)力值。相對而言，彎矩二次分配法的測量精度更高，可取地柱彎矩傳遞系數(shù)為1/3、底層柱與各層梁的彎矩傳遞系數(shù)為0.5。彎矩二次分配法可用以彎矩不平衡節(jié)點(diǎn)處的彎矩充分新配，并完成數(shù)據(jù)傳遞。分層法及彎矩二次分配法的有效應(yīng)用均有利于框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和質(zhì)量的提高，使其達(dá)到多層房屋建筑建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。水平內(nèi)力的計(jì)算主要采用D值法和反彎點(diǎn)法。D值法的計(jì)算精度更高，其結(jié)果貼近真實(shí)值，主要是由于D值法在計(jì)算過程中將框架梁剛度視為有限，在梁柱發(fā)生轉(zhuǎn)動的情況下得出計(jì)算結(jié)果2。但D值法不適用于梁、柱剛度較大的情形，此時可選擇反彎點(diǎn)法。結(jié)論：多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題會隨相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及建筑需求的變化而改變，因此要