戴敏明

【摘要】本文作者結(jié)合自身實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際的工程實(shí)例，淺談鋼筋混凝土多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題，供廣大工程技術(shù)人員參考，以期能有效保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范性和科學(xué)性，有效促進(jìn)我國(guó)多層建筑的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 多層建筑； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 問(wèn)題； 對(duì)策

1.引言

我國(guó)向城鎮(zhèn)化邁進(jìn)的同時(shí)，房屋建筑逐漸由單層、多層向高層發(fā)展，房屋結(jié)構(gòu)形式也由簡(jiǎn)單的磚混結(jié)構(gòu)變得日趨復(fù)雜，框架、剪刀墻、框-剪、框-筒、簡(jiǎn)體等已變成當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中的主要結(jié)構(gòu)形式，在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，充分體現(xiàn)出了多樣化、理想化的發(fā)展趨勢(shì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多樣化，不單單是和建筑物的審美價(jià)值、功能價(jià)值不可分割，還與建筑物本身的安全可靠與舒適性能等各方面性能緊密相關(guān)。改善和創(chuàng)新多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)多層建筑的施工質(zhì)量、使用功能具有十分重要的意義。只有有效保障多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，才能使多層建筑的功能發(fā)揮齊全，只有設(shè)計(jì)合理才能使質(zhì)量得到保障。

2.工程概況

廣東省韶關(guān)科藝創(chuàng)意工業(yè)有限公司C棟宿舍，其建筑結(jié)構(gòu)形式為：框架結(jié)構(gòu)；建筑用地面積：789.15m2，總建筑面積為4933.3m2；建筑層數(shù)：地上6層；建筑高度：總高度21.75m。下面根據(jù)C棟宿舍框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺談多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題。

3.多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題及分析

3.1獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的荷載取值

鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）第4.2.1條指出，當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)不存在軟弱粘性土層時(shí)，不超過(guò)8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋或荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房，可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。這就是說(shuō)，在6度地震區(qū)，大多數(shù)鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。但這些房屋在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影響。因此，在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計(jì)算分析中，必須輸入風(fēng)荷載，不能因?yàn)樵诘卣饏^(qū)高層建筑以外的一般建筑風(fēng)荷載不起控制作用就不輸入。另一種情況是，在設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，作用在基礎(chǔ)頂面上的外荷載（柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值）只取軸力設(shè)計(jì)值和彎矩設(shè)計(jì)值，無(wú)剪力設(shè)計(jì)值，或者甚至只取軸力設(shè)計(jì)值。以上兩種情況都會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸偏小，配筋偏少，影響基礎(chǔ)本身和上部結(jié)構(gòu)的安全。

3.2結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)

在工程設(shè)計(jì)中，多數(shù)房屋建筑按其抗震設(shè)防分類屬于丙類建筑，如民用住宅、辦公樓及一般工業(yè)建筑等等，其抗震等級(jí)可根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋的高度按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.1.2確定。而電訊、交通、能源、消防和醫(yī)療等類建筑以及大型體育場(chǎng)館、大型零售商場(chǎng)等公共建筑，首先，應(yīng)當(dāng)根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分標(biāo)準(zhǔn)》確定其中哪些建筑屬于乙類建筑（可能還有甲類建筑）。乙、丙類建筑，地震作用均按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計(jì)算。對(duì)于乙類建筑，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6度至8度時(shí)，抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防列度提高一度的要求。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度和抗震等級(jí)必須根據(jù)實(shí)際工程確定。C棟宿舍屬于丙類建筑，工程所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6度，抗震等級(jí)為4級(jí)。

3.3抗震設(shè)計(jì)

因?yàn)榭拐鸾Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是整個(gè)多層建筑設(shè)計(jì)中較難實(shí)施且相對(duì)薄弱的部分，而多層建筑本身具有的復(fù)雜性，使得地震一旦發(fā)生，就會(huì)出現(xiàn)許多不確定因素的影響，和不和估量的破壞，因此建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，絕對(duì)不能忽視地震發(fā)生所帶來(lái)的巨大破壞性，必須掌握一定的減震、避震的原理。不僅如此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)抗震參數(shù)進(jìn)行精確的核算分析，確?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)無(wú)誤。多層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如忽略地震結(jié)構(gòu)的重要性，將造成建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)方面失效，并且降低建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，甚至威脅到多層建筑居民的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。

抗震問(wèn)題， 在多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的地位是不可小覷的。多層建筑要優(yōu)化設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件位置，使得結(jié)構(gòu)壓力均勻分給每個(gè)構(gòu)件，不會(huì)出現(xiàn)承壓不均而導(dǎo)致地震時(shí)的嚴(yán)重破壞。對(duì)于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件也要考慮其材料的安全性能。在確保地基強(qiáng)度的同時(shí)，還要考慮剪應(yīng)力的問(wèn)題，采取強(qiáng)柱弱梁、加強(qiáng)梁柱節(jié)點(diǎn)抗震構(gòu)造措施、設(shè)置抗震墻等措施來(lái)抵抗水平剪力。梁柱的抗震設(shè)計(jì)如圖1所示。建筑物在此基礎(chǔ)上還要考慮對(duì)稱性和穩(wěn)定性，盡量減少地震災(zāi)難的影響。

3.4連續(xù)梁根據(jù)單梁設(shè)計(jì)

在進(jìn)行多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，連續(xù)的單梁設(shè)計(jì)通常發(fā)生在結(jié)構(gòu)陽(yáng)臺(tái)變量的設(shè)計(jì)上。眾所周知，通常陽(yáng)臺(tái)的邊梁荷重相對(duì)較小，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般不會(huì)引起設(shè)計(jì)人員的重視，進(jìn)而就導(dǎo)致邊梁支座上部的負(fù)筋設(shè)置的比較少。這樣，就必然會(huì)在梁支座上部的配筋受拉區(qū)產(chǎn)生豎向的裂縫，而當(dāng)陽(yáng)臺(tái)的邊梁設(shè)計(jì)過(guò)長(zhǎng)時(shí)，其裂縫問(wèn)題就會(huì)變得更加嚴(yán)重。通常狀況下，陽(yáng)臺(tái)的邊梁直接暴露在室外，受環(huán)境溫度的影響比較大，當(dāng)外部的環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，挑梁的應(yīng)力或邊梁的仲縮性就顯著變小，就會(huì)在梁內(nèi)產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致支座附近的裂縫向四處延伸，大大降低邊梁的承載能力，嚴(yán)重影響建筑物的使用功能?？傊?，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)這類連續(xù)的單梁設(shè)計(jì)應(yīng)加以足夠的重視。

3.5抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在多層建筑的設(shè)計(jì)中，自然風(fēng)是不可避免的影響，因此多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不得不重視抗風(fēng)性能。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要了解建筑材料的抗壓性，尤其是風(fēng)壓帶來(lái)的載荷。因?yàn)槎鄬咏ㄖ臉菍虞^高，雖然可以起到擋風(fēng)的作用，但當(dāng)建筑周圍的氣流發(fā)生變化時(shí)，建筑間會(huì)產(chǎn)生風(fēng)洞效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致旁邊多層建筑的主體結(jié)構(gòu)破壞、玻璃幕墻因強(qiáng)烈振動(dòng)破裂、外部掛件掉落和建筑墻體毀壞的現(xiàn)象。這對(duì)于多層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及居住者的人生安全是非常不利的。

3.6水平位移的控制

水平位移在多層建筑結(jié)構(gòu)中是無(wú)法避免的，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)計(jì)算水平位移的數(shù)值要嚴(yán)格滿足多層建筑結(jié)構(gòu)安全的需要，綜合考慮地震以及周期等因素。通常狀況下，剪力墻的位移線應(yīng)該是彎曲的，不應(yīng)該是剪切型的；而框架結(jié)構(gòu)的位移線則恰好相反。

4.結(jié)束語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接決定了建筑工程的質(zhì)量，合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有極強(qiáng)的技術(shù)性和綜合性，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有極其重要的指導(dǎo)意義。在多層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，抗震以及抗風(fēng)等結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化后，多層建筑物的使用壽命將有所提高，使居住者能夠舒適、安全地享受多層建筑帶來(lái)的好處。

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