摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)多層建筑發(fā)展迅速，其設(shè)計(jì)思想在不斷更新，建筑平面布置與豎向體形也越來(lái)越復(fù)雜，給多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出更高的要求。多層建筑采用框架結(jié)構(gòu)形式，可形成內(nèi)部大空間，同時(shí)也能進(jìn)行靈活的建筑平面布置。因此，框架結(jié)構(gòu)體系在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用甚廣。本文在此從計(jì)算和構(gòu)造對(duì)多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)做了詳細(xì)的研究。

關(guān)鍵詞：多層建筑;框架結(jié)構(gòu);構(gòu)造

一、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合考慮各方面因素，盡量采用最為經(jīng)濟(jì)和合理的方案。全面考慮各個(gè)受力構(gòu)件的可能承受的各種荷載，豎向承重構(gòu)件把豎向荷載傳遞到基礎(chǔ)上，還承受風(fēng)和地震等水平荷載，以及溫度應(yīng)力，這些都要考慮到，布置時(shí)要把承重構(gòu)件放在有利于承受水平荷載和溫度應(yīng)力的位置。要限制剪力墻的間距，確定樓板剛度滿足整體工作的要求。水平承重構(gòu)件的布置，也要綜合考慮多方面因素，力爭(zhēng)做到傳力路徑簡(jiǎn)短，以最快的方式將樓面上的荷載傳遞到主梁上，再由柱和剪力墻傳遞到基礎(chǔ)和地基。在設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)時(shí)，要根據(jù)基本理論知識(shí)，結(jié)合豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，預(yù)見(jiàn)可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，并分析出合理的解決方案。計(jì)算過(guò)程要牢記“強(qiáng)柱弱粱、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉”的原則，不可隨意加大配筋量，要考慮構(gòu)件的延性性能，對(duì)薄弱部位注意加強(qiáng)。對(duì)于鋼筋的錨固長(zhǎng)度尤其是直線段錨固長(zhǎng)度，要注意溫度應(yīng)力的影響。平面和立面的布置，要按照均勻、對(duì)稱和規(guī)整原則進(jìn)行，考慮多道防線，力爭(zhēng)避免出現(xiàn)薄弱層。結(jié)構(gòu)的選型和布置及計(jì)算的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，要綜合考慮各方面因素，并進(jìn)行極限狀態(tài)的驗(yàn)算，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案安全合理。

二、注重結(jié)構(gòu)剛度的控制

1、結(jié)構(gòu)整體剛度和構(gòu)件的相對(duì)剛度控制設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)計(jì)算分析時(shí)，結(jié)構(gòu)工程師一般比較關(guān)注的是荷載的產(chǎn)生及其數(shù)值大小，即比較注重“力”的概念，而往往容易忽視或輕視結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗外力的變形能力、反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)在聯(lián)系、影響構(gòu)件內(nèi)力及變形相互關(guān)系的“剛度”。事實(shí)上，結(jié)構(gòu)中力的平衡、變形的協(xié)調(diào)以及由此產(chǎn)生的構(gòu)件內(nèi)力都是通過(guò)構(gòu)件自身的線剛度，以及連接構(gòu)件之間的相對(duì)剛度的大小來(lái)體現(xiàn)的。因此，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)十分重視、透徹理解結(jié)構(gòu)剛度理論。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)剛度理論科學(xué)地運(yùn)用，不僅能夠避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不安全因素，消除結(jié)構(gòu)隱患，而且可以保證構(gòu)件以至于整個(gè)結(jié)構(gòu)在荷載作用下，受力合理并獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剛度控制應(yīng)貫穿于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過(guò)程

如將樓面剛度設(shè)計(jì)為無(wú)窮大，可使計(jì)算出的各抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力較為準(zhǔn)確，保證結(jié)構(gòu)的安全性;將高層建筑設(shè)計(jì)成豎向剛度均勻連續(xù)變化，在任何樓層處不會(huì)產(chǎn)生位移突變，也就不會(huì)形成薄弱部位，在遭受罕遇地震時(shí)就不至于倒塌或發(fā)生危及人們生命的嚴(yán)重破壞;將建筑結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向的側(cè)向剛度協(xié)調(diào)均衡，使建筑結(jié)構(gòu)兩向，甚至多方向的動(dòng)力特性相近，可抑制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)變形簡(jiǎn)單，較好地保證結(jié)構(gòu)的安全;在平面剛度發(fā)生突變、產(chǎn)生薄弱部位的地方，在采用“精確”計(jì)算和多種構(gòu)造措施都難于滿足抗震要求的部位，通過(guò)合理的設(shè)置防震縫，解決平面剛度突變的問(wèn)題等。

三、從結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造上滿足規(guī)范要求

1、從結(jié)構(gòu)計(jì)算角度，看結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)注意的問(wèn)題

避免荷載計(jì)算的錯(cuò)誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當(dāng)、建筑物用料與實(shí)際計(jì)算不符，基礎(chǔ)底板上多算或少算土重。底框砌體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)就應(yīng)注意：底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)，對(duì)具有薄弱層的底層框架混合結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮塑性變形集中的影響，通常對(duì)底層地震剪力乘以1.2—1.5的增大系數(shù);底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力分配不能簡(jiǎn)單地按框架抗震墻的方法。因?yàn)榈卓蚣芙Y(jié)構(gòu)中只有底層框架抗震墻，應(yīng)采用雙保險(xiǎn)的方法，抗震墻承擔(dān)全部剪力，框架按剛度比例承擔(dān)剪力。剛度計(jì)算時(shí)，框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的20%一30%;應(yīng)考慮底層框架柱中地震作用產(chǎn)生傾覆力矩所引起的附加軸力。避免樓板計(jì)算中不正確方法。連續(xù)板計(jì)算不能簡(jiǎn)單地用單向板計(jì)算方法代替;雙向板查表計(jì)算時(shí)，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨巾彎矩未進(jìn)行調(diào)整，將使計(jì)算值偏小。

對(duì)電算結(jié)果的正確性進(jìn)行正確評(píng)價(jià)。目前結(jié)構(gòu)計(jì)算大多采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算，如何對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，是一個(gè)非常重要的方面。必須根據(jù)工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，根據(jù)其正確與否，決定能否作為施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。

2、從構(gòu)造上應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值問(wèn)題

通常情況下，多層框架房屋采用的是柱下獨(dú)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(méi)有軟弱粘性土層的情況下，當(dāng)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(duì)地基和基礎(chǔ)的抗震承載力進(jìn)行驗(yàn)算。但是在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該要將風(fēng)荷載考慮進(jìn)去。所以，不能因?yàn)橐话憬ㄖ诘卣饏^(qū)風(fēng)荷載不是控制荷載而忽略了。還有些設(shè)計(jì)師在進(jìn)行獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值取值不合理，只對(duì)軸力與彎曲采取了設(shè)計(jì)值，而未能考慮剪力，還有些甚至只取了軸力設(shè)計(jì)值。若獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)荷載取值不合理，將會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的不安全或者材料浪費(fèi)。

2.2基礎(chǔ)系梁的設(shè)置問(wèn)題

如果基礎(chǔ)埋置深度較深時(shí)，可以用基礎(chǔ)系梁減少底層柱的計(jì)算長(zhǎng)度。在±0.000以下設(shè)置系梁，此時(shí)系梁宜按一層框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)系梁以下的柱應(yīng)按短柱處理。如果工程條件符合lt;建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范gt;第 6.1.11 條規(guī)定，應(yīng)設(shè)基礎(chǔ)系梁。根據(jù)抗震要求，可沿兩個(gè)主軸方向設(shè)置構(gòu)造基礎(chǔ)系梁。基礎(chǔ)系梁截面高度可取柱中心距的1/12～1/15。構(gòu)造基礎(chǔ)系梁縱向受力鋼筋可取上述所連接柱的最大軸力設(shè)計(jì)值的10%作為拉力或壓力來(lái)計(jì)算。當(dāng)為構(gòu)造配筋時(shí)，應(yīng)滿足最小配筋率;當(dāng)基礎(chǔ)系梁上作用有填充墻或樓梯柱等傳來(lái)的荷載時(shí)，應(yīng)與所連接柱子的最大軸力設(shè)計(jì)值的10%疊加計(jì)算。基礎(chǔ)系梁截面也應(yīng)適當(dāng)增加，算出的配筋應(yīng)滿足受力要求和構(gòu)造配筋要求。構(gòu)造基礎(chǔ)系梁頂標(biāo)高通常與基礎(chǔ)頂標(biāo)高相同。為減少基礎(chǔ)系梁計(jì)算跨度，可以將基礎(chǔ)梁下與獨(dú)立基礎(chǔ)的臺(tái)階或錐形斜坡之間的空隙部分用素混凝土澆筑至與基礎(chǔ)頂面平齊，再澆筑基礎(chǔ)系梁。

如果用基礎(chǔ)系梁平衡柱底彎矩，基礎(chǔ)系梁的截面尺寸與配筋應(yīng)按框架梁設(shè)計(jì)。這時(shí)，拉梁正彎矩鋼筋應(yīng)全部拉通，負(fù)彎矩鋼筋至少應(yīng)在 1/2 跨拉通，基礎(chǔ)系梁的縱筋在框架柱內(nèi)的錨固、箍筋的加密及其余抗震構(gòu)造要求應(yīng)與上部框架梁完全相同，且此時(shí)拉梁應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)頂部。

綜上所述，如不設(shè)置基礎(chǔ)系梁，填充墻可以采用素混凝土條形基礎(chǔ);如設(shè)置基礎(chǔ)拉梁，宜在框架柱之間設(shè)置，對(duì)于不在框架柱之間的墻體基礎(chǔ)可采用素混凝土基礎(chǔ)。

2.3框架結(jié)構(gòu)梁設(shè)計(jì)的問(wèn)題與處理

在框架結(jié)構(gòu)梁的設(shè)計(jì)中，如果梁上存在次梁（包括挑梁端部）應(yīng)該考慮附加箍筋和吊筋，同時(shí)優(yōu)先考慮采用附加箍筋。在梁上的小柱和水箱下，如果梁架在板上，在設(shè)計(jì)的時(shí)候不必加附加筋。同時(shí)為了表達(dá)清楚，在做施工圖的時(shí)候可以考慮在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說(shuō)明處，畫(huà)一節(jié)點(diǎn)，有次梁處兩側(cè)各加3根主梁箍筋作為補(bǔ)充。

如果次梁的端部與框架梁相交或彈性支承在墻體上，梁的端支座我們可以按照簡(jiǎn)支梁來(lái)處理，但是梁的端箍筋應(yīng)該考慮加密。在設(shè)計(jì)考慮抗扭的梁時(shí)，縱筋的間距不應(yīng)大于300mm并且不能大于梁的寬度，即我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候要求加腰筋來(lái)增加梁的抗扭，并且縱筋和腰筋錨入支座內(nèi)的長(zhǎng)度要達(dá)到錨固長(zhǎng)度。箍筋要求同抗震設(shè)防時(shí)的要求保持一致。反梁的板吊在梁底下，板荷載宜由箍筋來(lái)承受，或適當(dāng)?shù)脑龃蠊拷畹拈g距，梁支承偏心布置墻時(shí)宜做下挑沿。

框架梁的高度宜取梁跨度的1/10- 1/15，扁梁的寬度可以取到柱寬的兩倍。扁梁的箍筋應(yīng)該延伸至另一方向的梁的邊緣。

2.4豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通;能不使用轉(zhuǎn)換層的就應(yīng)避免使用，以減小結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)上的困難，另外也不經(jīng)濟(jì)，還容易造成應(yīng)力集中;豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對(duì)結(jié)構(gòu)抵抗水平動(dòng)力荷載是十分不利的，是設(shè)計(jì)中避免和注意的。

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