劉振江

摘 要：隨著我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展，人們的生活水平和生活質量的提升，人們對生活質量的要求也逐漸提高，建筑行業(yè)日漸興盛。而多層鋼結構住宅成為現(xiàn)代建筑的主要應用形式，并有很大的發(fā)展前景。多層鋼結構不僅節(jié)省了建筑成本，還美化了建筑外觀，滿足了現(xiàn)代人們的需要。但是，由于我國多層鋼結構起步晚，與發(fā)達國家相比還有很大的差距，設計水平和施工技術還不成熟，還存在著一些問題。本文就多層框架結構鋼筋設計的優(yōu)化與應用進行簡要的分析，并針對其存在的問題提出一些建議，希望對多層框架結構未來的發(fā)展提供幫助。

關鍵詞：多層框架；結構設計；問題對策

我國建筑行業(yè)的發(fā)展完善，對建筑材料的要求越來越高。我國作為鋼材料的使用大國，每年使用的鋼材料位于世界的首位，鋼材料的使用為鋼結構事業(yè)提供了巨大的發(fā)展機遇，也促進了我國鋼結構多層框架的發(fā)展，為鋼結構住宅的發(fā)展奠定了基礎。多層框架結構鋼筋的設計使用是現(xiàn)在我居民住宅建設主要使用的方式之一，不僅節(jié)省了工程材料更使建筑更加的美觀，提升了居民的生存環(huán)境，為我國建筑行業(yè)的發(fā)展提供了更加廣闊的空間。下面本文就多層框架結構鋼筋進行進一步的研究分析。結構優(yōu)化設計是將力學概念與優(yōu)化技術結合起來，以計算機為工具，在滿足各種規(guī)范和規(guī)定的前提下，來研究結構最優(yōu)設計方案的一種方法。與傳統(tǒng)的結構設計相比，結構優(yōu)化設計更科學，其設計方案更為合理，能夠達到經(jīng)濟性與安全性的協(xié)調與統(tǒng)一。進行結構優(yōu)化設計的應用研究，具有很大的現(xiàn)實意義。

1、結構優(yōu)化設計理論

1.1概述

傳統(tǒng)的結構設計實際上就是結構的力學分析與安全校核。它是由設計者根據(jù)自己的工程經(jīng)驗通過自己的判斷，按設計要求來擬定出最初的設計方案然后對此方案進行力學方面的計算，以確保結構的安全。有時為了達到更合理的設計方案，往往需要修改初始方案的結構布局、構件尺寸和材料選型，再進行計算分析，直到得出各方面都比較滿意的結果。因此，傳統(tǒng)的結構設計效率不高，并且設計方案的好壞很大一部分都取決于設計者的經(jīng)驗和水平，很有可能并不是最優(yōu)的設計方案。相對于傳統(tǒng)的結構設計，結構優(yōu)化設計把力學概念與優(yōu)化技術結合起來，在滿足各種規(guī)范和規(guī)定的前提下，以變量的形式給出了部分參與結構設計的量，來完成結構所有可能的設計方案。然后再借助于數(shù)學手段，在結構設計方案域中找出可行的最優(yōu)方案。結構優(yōu)化設計的出現(xiàn)，使結構的設計變?yōu)橹鲃?，不僅可以減少設計的工作量，提高設計效率，而且還可以提升設計質量和水平，取得了更大的經(jīng)濟效益。

2、鋼結構體系存在的問題

2.1鋼材料浪費的情況嚴重

隨著鋼材料的應用，多層框架結構鋼筋也逐漸應用到人們的生活當中，雖然體制機制還不完善，但是，多層框架結構鋼筋成為現(xiàn)代居民建筑的主流。據(jù)目前來看，我國是鋼材料使用大國，同時鋼材料量浪費的情況比較嚴重，這不僅影響資源的浪費，還會阻礙多層框架結構鋼筋的發(fā)展。隨著鋼材料浪費的增多和使用范圍的增大，我國鋼材料也逐漸的減少，由于現(xiàn)在多層框架結構鋼筋技術還不完善，與發(fā)達國家的發(fā)展還有很大的差距，因此，必須減少鋼材料浪費的情況，加大科技投入，保障多層框架結構鋼筋的進步和完善。

2.2多層框架結構鋼筋體制機制不完善

由于我國多層框架結構鋼筋與發(fā)達國家相比發(fā)展的比較晚，所以其技術水平不完善，相關的法律法規(guī)建設也不全面，體制機制也沒有滿足現(xiàn)代多層框架結構鋼筋的發(fā)展需求，致使，多層框架結構鋼筋的發(fā)展過于自主化、隨意化，沒有統(tǒng)一的標準進行規(guī)范，這不僅阻礙了多層框架結構鋼筋的發(fā)展，還影響建筑行業(yè)的順利開展和人民生活水平的改善，因此，必須加強多層框架結構鋼筋發(fā)展的體制機制，完善無發(fā)展內容，進行統(tǒng)一的管理，卻保其健康有序地發(fā)展。

2.3施工人員自身素質低

就目前來看，我國建筑行業(yè)的施工人員整體素質還有待提升。多層框架結構鋼筋是我國目前和未來建筑的主流，因此，提升施工人員的技術和是知識水平，加大對西方先進技術的吸收，并結合自身得建筑特色進行有效的結合，形成自己的發(fā)展方案，對施工人員進行知識技能培訓，并且進行考核，對于考核通過的人員實施獎勵，為通過的人員繼續(xù)學習，以達到需要的標準為止。

3、多層鋼框架的結構分析與設計

3.1多層鋼框架結構受力變形特點

鋼框架結構體系'中的每一棍框架在縱、橫兩個方向上均采用剛接，這些剛接框架不僅承受垂直荷載的豎向作用，還要承受水平荷載的側向作用。水平荷載對結構的作用主要表現(xiàn)在兩個方面水平荷載對整體結構的傾覆力矩和各層結構承受的水平剪力。因此，結構也就產(chǎn)生了由這兩方面作用共同引起的側移。在結構的傾覆力矩的作用下，框架柱產(chǎn)生底層較小，越往上越大的軸向變形，此時整個結構發(fā)生彎曲型變形在各層結構的水平剪力的作用下，梁、柱均出現(xiàn)反彎點，形成底層層間側移最大，向上層間變形依次減少的變形，此時整個結構發(fā)生剪切型變形。在框架結構的總側移變形中，剪切變形是主要的。隨著結構總高度的增加，彎曲變形在總側移變形中多占的比例會增大。針對多層鋼框架結構，由于層數(shù)不高，彎曲變形所占比例只有一，所以多層框架可以看成剪切型抗側力體系。

針對這種剪切型抗側的多層鋼框架結構體系，規(guī)范按結構正常使用極限狀態(tài)的要求，對結構的水平位移進行了限制。規(guī)定在風荷載標準值作用下，框架柱柱頂水平位移和層間位移相對值，不宜超過下列數(shù)值（H為自基礎頂面至柱頂?shù)目偢?，h為結構層高）：

（1）多層框梁柱頂位移（H/500）

（2）多層框架層間相對位移（h/400）

本文所研究民用住宅僅為層，由于層數(shù)較低，水平荷載作用的側移不會很大，一般來說起不到控制的作用。

3.2多層鋼框架結構分析的基本要求與原則

采用的計算模型和基本假定要盡力的與構件連接的實際性能相符合。在鋼框架結構中，梁柱的剛性連接應符合受力過程中梁柱夾角不變的假定，同時連接應具有充分的強度，使它能夠承受交匯構件端部所傳遞的所有最不利內力。對于框架結構的內力分析，可以采取一階彈性分析的方法，也就是以未變形的結構簡圖為分析對象，不考慮結構在荷載作用下的變形對結構內力分布的影響。對內力的影響不能忽略的結構需要采取二階分析，比如懸索屋蓋結構在重力荷載作用下的位移比較大，如果采用一階分析的方法來計算內力會導致可靠度不足。

4、結束語

多層框架結構鋼筋最為現(xiàn)階段我國建筑行業(yè)主要的形式之一，多層民用的鋼結構房屋具有廣發(fā)的發(fā)展前景，值得進一步投資和發(fā)展，但是多層民用鋼結構的起步相對較晚，多層民用鋼結構的體制機制還不完善，其發(fā)展設計還沒有成熟，與發(fā)達國家的先進技術還有一部分差異，這不僅會增加建筑施工的成本，還不利于多層民用鋼結構的完善和發(fā)展，為節(jié)省建筑的成本，促進多層民用鋼結構的完善，優(yōu)化多層民用鋼結構的設計設計不可避免的道路，并在實際的應用中起到指導作用。

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