楊光華

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和我國建筑產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步與完善，人們對(duì)建筑工程質(zhì)量、外觀設(shè)計(jì)以及功能性的關(guān)注度和重視度不斷提高，在當(dāng)前我國建筑產(chǎn)業(yè)應(yīng)用過程中，鋼筋混凝土多層框架房屋結(jié)構(gòu)作為房屋建筑工程的重要應(yīng)用類型，其設(shè)計(jì)要求和結(jié)構(gòu)質(zhì)量逐步提高，在此背景下，本文對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)特征以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，探究多層框架房屋結(jié)構(gòu)的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和梁柱邊彎矩計(jì)算，梳理了多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)和多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)配筋及框架結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)要點(diǎn)，旨在為我國建筑工程產(chǎn)業(yè)鋼筋混凝土多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的快速提升帶來一定參考和啟迪。

一、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)理論分析

1.框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)作為建筑工程利用的重要結(jié)構(gòu)類型，主要由柱鋼和梁連接而成的骨架結(jié)構(gòu)組成，其連接點(diǎn)作為幾何不變體存在于空間環(huán)境中，該類框架結(jié)構(gòu)具備抗震性能好、抗水平荷載能力強(qiáng)以及使用空間大等諸多優(yōu)勢(shì)，且鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)能夠很好地滿足建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中大房間布置和機(jī)房設(shè)備布置等諸多要求，更能夠通過其鋼材材料的合理應(yīng)用，達(dá)到有效減輕建筑物自重的優(yōu)勢(shì)，在我國民用建筑物以及現(xiàn)代工業(yè)廠房中應(yīng)用廣泛。

2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼框架結(jié)構(gòu)分析

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要是由混凝土和鋼筋共同建造而成的，是建筑工程中重要的結(jié)構(gòu)類型，在該類建筑結(jié)構(gòu)模式中，混凝土材料主要負(fù)責(zé)承受外界荷載傳遞的縱向壓力，而鋼筋原材料則主要負(fù)責(zé)承受建筑物結(jié)構(gòu)所承受的橫向拉應(yīng)力。鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)具備良好的堅(jiān)固性、耐久性和防火性能，與此同時(shí)，由于該結(jié)構(gòu)內(nèi)部建筑鋼材使用量較大，而鋼材具備較好的韌性和塑性，能夠承擔(dān)較大的變形，能承受較大的動(dòng)荷載，且能夠在反復(fù)動(dòng)荷載條件下保持于較穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)，鋼材建筑原材料具備各項(xiàng)同異性和勻質(zhì)性，符合建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的工程力學(xué)基本假定，能夠給建筑結(jié)構(gòu)物搭設(shè)提供諸多優(yōu)勢(shì)。此外，鋼筋混凝土鋼框架結(jié)構(gòu)，以鋼材原材料為基礎(chǔ)，是現(xiàn)階段社會(huì)應(yīng)用較為廣泛的重要建筑結(jié)構(gòu)類型，具備自重較輕、專業(yè)化程度較高、工廠化程度較高等優(yōu)勢(shì)，能夠在工廠進(jìn)行部分構(gòu)件的加工，數(shù)字化和智能化發(fā)展趨勢(shì)逐步展現(xiàn)，抗沖擊性能良好，抗震特質(zhì)優(yōu)良。

二、多層框架房屋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1.柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。在對(duì)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)進(jìn)行荷載計(jì)算時(shí)，應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)頂面的附加荷載、環(huán)境外加荷載等級(jí)合理估算柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的軸向力，對(duì)彎矩力設(shè)計(jì)值進(jìn)行周密計(jì)算。同時(shí)，由于柱下鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)中，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)剪力設(shè)計(jì)參數(shù)值往往存在被忽視的情況，因此，為了最大限度保證多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保其不被外界剪切應(yīng)力所破壞，保證柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須堅(jiān)決杜絕剪力設(shè)計(jì)值不達(dá)標(biāo)的情形，避免由于剪力設(shè)計(jì)值不夠而導(dǎo)致的后期配筋比例不合理、鋼筋下料不科學(xué)而引起最終鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性不達(dá)標(biāo)。

2.計(jì)算梁柱邊彎矩

鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)梁柱邊彎矩計(jì)算分為理論計(jì)算和實(shí)際計(jì)算兩部分內(nèi)容。在理論計(jì)算時(shí)，梁柱邊彎矩參數(shù)按照最大理論彎矩值考慮，但在實(shí)際彎矩設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)，則應(yīng)考慮鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)使用功能和設(shè)計(jì)目的，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件下梁端結(jié)構(gòu)承受荷載，結(jié)合梁端彎矩參數(shù)值和剪力設(shè)計(jì)值，計(jì)算過程應(yīng)該嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)參數(shù)等于剪力設(shè)計(jì)值參數(shù)加減剪力設(shè)計(jì)值參數(shù)乘以梁柱柱寬參數(shù)除以二的基本公式，圖1即為某工程梁柱節(jié)點(diǎn)在不同混凝土等級(jí)強(qiáng)度時(shí)的不同做法。

圖1 不同結(jié)構(gòu)中混凝土等級(jí)強(qiáng)度的做法

三、多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

隨著當(dāng)代社會(huì)人們物質(zhì)生活水平的不斷進(jìn)步和人們對(duì)生命安全重視度的不斷增加，城市化進(jìn)程所帶來的土地建設(shè)和土地規(guī)劃要求提高導(dǎo)致的高層建筑結(jié)構(gòu)越來越多，鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)于地震帶上，該類建筑工程施工必須重點(diǎn)關(guān)注鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。在此過程中，不論是針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能要求滿足，還是針對(duì)更修建于地震帶上的建筑工程結(jié)構(gòu)，都必須合理地選擇鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)中的梁高度，在成本允許和建筑結(jié)構(gòu)自重允許的條件下，盡可能取得梁高度的最大值，避免因建筑工程結(jié)構(gòu)剛度過小而導(dǎo)致的質(zhì)量問題。同時(shí)，鋼筋混凝土多層框架建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)避免梁端負(fù)彎矩的出現(xiàn)，避免負(fù)彎矩實(shí)際參數(shù)值和理論計(jì)算值之間存在較大偏差，選擇不同樓層不同位置的承重梁進(jìn)行計(jì)算，保證梁端負(fù)彎矩參數(shù)值和理論值之間不存在較大誤差，保證兩柱間節(jié)點(diǎn)配筋不出現(xiàn)超筋現(xiàn)象，嚴(yán)格遵循建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的強(qiáng)柱弱梁基本要求，降低地震帶施工條件下房屋建筑結(jié)構(gòu)存在的安全隱患。此外，為了最大限度確保鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)梁端塑性鉸出現(xiàn)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注梁端負(fù)筋設(shè)計(jì)參數(shù)值偏小的情形，杜絕后期由于參數(shù)設(shè)置不合理而造成的安全事故，表1即為框架結(jié)構(gòu)柱滿足的基本參數(shù)需求。

表1 框架結(jié)構(gòu)柱滿足的基本參數(shù)需求

四、多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)配筋及框架結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)要點(diǎn)

鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的配筋和框架結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)的重中之重，在此過程中，鋼筋混凝土多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其配筋設(shè)計(jì)，關(guān)注框架結(jié)構(gòu)外挑梁配筋，關(guān)注工程建設(shè)框架梁以及外挑梁所承受荷載與理論值之間的差距，盡可能縮小多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)外挑梁斷面和框架結(jié)構(gòu)承重梁斷面之間的尺寸差距。在整個(gè)鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，由于框架梁外伸部分外挑梁截面高度不能大于框架梁梁體高度，保證建筑工程結(jié)構(gòu)框架梁頂部鋼筋能夠直接延伸出作為外挑梁頂部受力鋼筋，嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中外挑梁的跨度，保證鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)外挑梁外伸長度、抗震等級(jí)和框架結(jié)構(gòu)承重量相匹配，結(jié)合鋼筋混凝土多層框架房屋承重結(jié)構(gòu)外挑梁配筋情況計(jì)算撓度、裂縫參數(shù)等，進(jìn)行鋼筋尺寸、型號(hào)和材質(zhì)的搭配。在此過程中，鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的具體配筋設(shè)計(jì)應(yīng)調(diào)整框架柱鋼筋配比，避免承重柱鋼筋承受力不足而導(dǎo)致的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。此外，在整個(gè)計(jì)算過程中，還應(yīng)該考慮外在荷載和地震作用等因素的不利狀態(tài)，加強(qiáng)對(duì)鋼筋混凝土多層框架房屋結(jié)構(gòu)軟弱地基的處理。

在鋼筋混凝土多層框架房屋結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)過程中，框架結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能地選擇矩形框架柱截面。當(dāng)受制于鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)使用要求和功能目標(biāo)不得不采用圓柱形截面時(shí)，圓柱截面配筋數(shù)量不得少于八根，且該八根鋼筋應(yīng)在圓形截面上均勻布置，采取螺旋式的箍筋方式提高圓形承重柱的承載能力和剛度。

五、結(jié)語

總而言之，在鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，往往由于設(shè)計(jì)人員自身專業(yè)水平、房屋建筑結(jié)構(gòu)修建所在地水文地理環(huán)境、房屋建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)等諸多不確定性因素，影響多層框架建筑結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)精確度。鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)作為我國建筑產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的重要結(jié)構(gòu)類型，必須在其初始參數(shù)設(shè)計(jì)過程中積極分析建筑結(jié)構(gòu)施工可能存在的諸多問題，積極縮小辦法解決設(shè)計(jì)誤差，最大限度提升鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)房屋建設(shè)質(zhì)量，促進(jìn)我國建筑產(chǎn)業(yè)的逐步完善。