劉炯

（中土大地國際建筑設(shè)計有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

當(dāng)今社會，城市建設(shè)節(jié)奏持續(xù)加快，多層框架房屋結(jié)構(gòu)憑借著出色的應(yīng)用優(yōu)勢與價值取得了廣泛普及。當(dāng)前形勢下，必須精準(zhǔn)把握多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵要點，從參數(shù)選擇、薄弱層設(shè)計、支撐荷載等方面做出改進與優(yōu)化，提高多層框架房屋建筑發(fā)展質(zhì)量。本文就此展開了探討。

1 多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點分析

1.1 優(yōu)點

現(xiàn)代房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對靈活性與適用性的要求更高，如何通過采取科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計類型，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，提高房屋建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量，一直以來都是房屋建筑設(shè)計的焦點課題所在。與傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)相比，多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢極為顯著，主要表現(xiàn)在：首先，結(jié)構(gòu)整體性強，不僅可以有效整合各個結(jié)構(gòu)模塊之間的關(guān)系，確保不同維度與層次之間的銜接性效果，而且還可優(yōu)化結(jié)構(gòu)抗震效果[1]。其次，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，多層框架結(jié)構(gòu)可根據(jù)建筑平面布置需求，構(gòu)建形成相對開闊空間的結(jié)構(gòu)形式，延展性較好，適用于標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)造設(shè)計流程，符合當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體需求與趨向。再次，經(jīng)濟性較強，多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)可為適度壓縮工期、降低工程造價提供極大便利，助推獲取更多經(jīng)濟效益。

1.2 缺點

在當(dāng)前基礎(chǔ)理論研究中，多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)理念范疇，在整體承載性能方面存在一定短板，若不注重其設(shè)計技術(shù)參數(shù)指標(biāo)的合理選擇與優(yōu)化選取，則難以有效消解外來多余應(yīng)力。正是由于上述特點的存在，使多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)難以有效抵御強烈地震波的作用。同時，盡管多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計階段表現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，但在后期施工環(huán)節(jié)卻相對復(fù)雜，由于其設(shè)計構(gòu)件相對較多，零散性較強，往往需要循環(huán)往復(fù)多次吊裝才能完成，因此，對各類構(gòu)件資源要素的整合要求相對較高。同時，多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)還容易受外界環(huán)境的影響，框架整體承載力以及剛度均較低，對于高層房屋建筑工程來說卻并不適用[2]。

2 多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題研究

2.1 設(shè)計要點

2.1.1 抗震設(shè)計

抗震設(shè)計是多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的常見難點問題之一。在此過程中，應(yīng)根據(jù)房屋建筑實際需求，合理核算校對梁結(jié)構(gòu)剛度，按照最大化原則，對構(gòu)件要素進行準(zhǔn)確計量，確保多層框架結(jié)構(gòu)具備足夠的抗彎與抗壓能力。而在梁負(fù)筋設(shè)計中，則應(yīng)充分考量梁結(jié)構(gòu)的負(fù)筋值，防止負(fù)筋值過大或過小而造成的多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)失衡失穩(wěn)現(xiàn)象[3]。在地震波的影響作用下，梁結(jié)構(gòu)梁端塑性變化較為顯著，因此應(yīng)充分提高跨中配筋寬度與剛度，并在特定比例范圍約束下進行配筋強化。

2.1.2 配筋結(jié)構(gòu)設(shè)計

配筋結(jié)構(gòu)設(shè)計需要充分考慮多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的所處環(huán)境，包括地質(zhì)條件等。在傳統(tǒng)挑梁設(shè)計中，不僅面臨建筑功能的影響，而且框架梁與挑梁斷面之間容易出現(xiàn)相對偏移，因此應(yīng)將主筋進行有效延伸，使其應(yīng)力作用于挑梁上，方可形成較為穩(wěn)定的配筋結(jié)構(gòu)模式。在配筋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)對雙向偏心壓力進行合理控制，將箍筋設(shè)計為井字形或菱形，這樣即便對于地質(zhì)條件相對失衡、土質(zhì)環(huán)境條件較差的房屋建筑同樣可獲得良好效果。同時，還應(yīng)對角柱、邊柱的縱筋截面進行精準(zhǔn)校核。

2.1.3 地基設(shè)計

地基是房屋建筑結(jié)構(gòu)的核心構(gòu)造所在。在多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)充分分析地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，全面掌握項目所處地域的客觀環(huán)境條件，在條形地基模式、獨立地基模式等方面進行合理選擇。對于基礎(chǔ)截面而言，則應(yīng)全面考慮地基形變的潛在誘因，對地基承載力進行強化，確定最終地基尺寸。在此過程中，應(yīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計的造價擺在更加重要的位置，避免盲目追求房屋建筑結(jié)構(gòu)的承載性而忽視經(jīng)濟因素，結(jié)合房屋建筑結(jié)構(gòu)上部特點，構(gòu)造穩(wěn)定可靠的持力層，選擇最佳的地基處理方式[4]。

2.2 常見問題及處理措施

2.2.1 短柱問題

短柱問題是多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有關(guān)于梁柱銜接等方面的常見問題。部分情況下，多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計容易將梁柱結(jié)構(gòu)予以淡化，采取相對欠妥的構(gòu)造設(shè)計方法，不僅難以形成穩(wěn)定的整體性結(jié)構(gòu)特點，而且還容易降低短柱的抗剪能力。對此，可通過判斷分析結(jié)構(gòu)分層的相對位置與作用力，調(diào)整框架柱在兩框架梁間的凈高，并對填充墻結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化配置，明確短柱標(biāo)高，防止外力作用過度集中而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性形變，或在短柱外額外增設(shè)超強度鋼板或交叉形配筋，控制調(diào)整兩側(cè)配筋率。

2.2.2 薄弱層問題

由于多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間存在不同間隙，若對這些不同類型的間隙處理不當(dāng)，則極易形成薄弱層問題。薄弱層問題的存在，成為制約多層框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性的關(guān)鍵，必須通過側(cè)移強度、非連續(xù)抗側(cè)力的控制優(yōu)化改進房屋建筑抗震性能?，F(xiàn)代軟件技術(shù)的快速發(fā)展，為薄弱層問題的控制與分解提供了更為豐富的技術(shù)手段，使傳統(tǒng)構(gòu)造方式下難以完成的薄弱層控制任務(wù)具備了更大的可行性，因此可通過運用軟件建模的方式對薄弱層的受力狀態(tài)進行模擬，通過數(shù)據(jù)比對分析計算抗側(cè)移剛度，驗證屈服強度，消除薄弱層[5]。

2.2.3 內(nèi)力分析問題

受豎向載荷與水平載荷等作用力的影響，多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)同樣面臨內(nèi)力分析問題，這需要在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范條件的約束下，對構(gòu)建截面進行優(yōu)化處理，形成相應(yīng)的內(nèi)力分析結(jié)果。在豎向內(nèi)力分析計算中，可采用彎矩二次分配法或?qū)哟畏治龇ㄟM行校核，通過運用框架柱線剛度，固化兩側(cè)彈性支撐，提高框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時，在框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析中，還可采用D 值法和反彎點法，分配梁、柱剛度。

2.3 結(jié)構(gòu)計算中重要參數(shù)選取問題

在當(dāng)前技術(shù)條件下，部分多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)具有特定的抗震設(shè)防等級，需要根據(jù)抗震技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置相應(yīng)的框架結(jié)構(gòu)類型，而部分建筑則屬于丙類或乙類建筑，則需要根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作出合理處理，以設(shè)置最為符合房屋建筑結(jié)果實際的計算參數(shù)。以地震力的振型組合數(shù)為例，盡管無須進行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算，但也不可隨意選取陣型數(shù)，應(yīng)通過結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)等，對砌體填充墻、地震剪力、計算周期、橫梁設(shè)計等作出優(yōu)化調(diào)整，防止基礎(chǔ)梁和填充墻之間出現(xiàn)顯著孔隙，以免影響多層框架建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3 優(yōu)化多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計效果的策略分析

3.1 明確多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的指導(dǎo)思想

現(xiàn)代多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計所面臨的影響要素日漸多樣化，部分隱性影響要素的辨識與管控具有較大難度，只有明確未來設(shè)計指導(dǎo)思想，才能全面確保框架結(jié)構(gòu)設(shè)計始終朝著正確的方向發(fā)展。一方面，要遵循集約利用設(shè)計空間的原則，運用精細(xì)化設(shè)計理念，提高多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計資源的利用率，推動傳統(tǒng)粗放式的多層建筑框架結(jié)構(gòu)向集約化方向發(fā)展。從宏觀指導(dǎo)思想的角度，將多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)任務(wù)、方式方法、設(shè)計要點等固定下來，立足多層房屋建筑結(jié)構(gòu)實際需求，實現(xiàn)良性互助。

3.2 提高設(shè)計人員專業(yè)素養(yǎng)

在多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員始終扮演著不可替代的關(guān)鍵角色，是掌握運用框架結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化框架結(jié)構(gòu)設(shè)計效果的直接實施者與操作者，其專業(yè)素養(yǎng)的高低與框架結(jié)構(gòu)設(shè)計效果的好壞密切相關(guān)。因此，應(yīng)定期組織框架結(jié)構(gòu)設(shè)計人員參加專項培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，由業(yè)內(nèi)專業(yè)人士為其講解新形勢下框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的最新要求，將框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的新策略、新方法與新理念融入框架結(jié)構(gòu)設(shè)計全過程，在外挑梁配筋規(guī)劃與柱配筋規(guī)劃等方面實現(xiàn)新的突破。

3.3 注重多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

將可持續(xù)發(fā)展理念融入多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計全過程，明確結(jié)構(gòu)設(shè)計的未來發(fā)展方向，將單一化資源要素與多元化資源要素結(jié)合起來，協(xié)調(diào)推進結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，引導(dǎo)多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計進入良性循環(huán)。根據(jù)未來多層建筑結(jié)構(gòu)實際狀況，充分考量空間結(jié)構(gòu)調(diào)整與完善的可能性、必要性與必然性，為高效利用構(gòu)件資源要素預(yù)留充足空間。

4 結(jié)語

綜上所述，多層框架房屋結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑工程實踐領(lǐng)域具有諸多應(yīng)用優(yōu)勢，在提升房屋建筑安全性與穩(wěn)定性等方面扮演著關(guān)鍵作用。因此，設(shè)計人員應(yīng)該從當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的客觀實際需求出發(fā)，緊緊把握多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵步驟與核心節(jié)點，優(yōu)化設(shè)計計算參數(shù)配置，合理控制多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化過程，為提升房屋建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計質(zhì)量奠定基礎(chǔ)，推動現(xiàn)代房屋建筑事業(yè)邁向更高層次。