探析結構多樣化設計

胡穎

【前言】本文根據現代社會對建筑功能多樣化的特點,從而對建筑物場地選擇、平立面形式、結構布置、延性等方面的要求，使得框架結構設計已經廣泛應用在各類建筑中。

【關鍵詞】:結構多樣化;抗震;措施

框架結構無論是工業建筑還是民用建筑已經廣泛應用，在結構設計中遇到的各種難題也日益增多,因而作為一個結構設計者需要在遵循各種規范下大膽靈活的解決一些結構方案上的難點、重點。

一、建筑框架結構設計概括 建筑框架結構設計是主要設計依據,抗震等級,人防等級,地基情況及承載力,防潮抗滲做法,活荷載值,材料等級,施工中的注意事項,選用詳圖,通用詳圖或節點,以及施工圖中未畫而通過說明來表達的信息。 1)建筑結構類型及概況,建筑結構安全等級和設計使用年限,建筑抗震設防分類、抗震設防烈度(設計基本地震加速度及設計地震分組),場地類別和鋼筋混凝土結構抗震等級、地基基礎設計等級、砌體結構施工質量控制等級,基本雪壓和基本風壓,地面粗糙度,人防工程抗力等級等。 2)設計±0.000標高所對應的絕對標高,持力層土層類型及承載力特征值,地下水類型及標高、防水設計水位和抗浮設計水位,地基液化,濕陷及其他不良地質作用,地基土凍結深度。 3)設計活荷載值。 4)混凝土結構的環境類別、材料等級、強度等級、材料性能(包括鋼材強屈比等性能指標)和施工質量的特別要求等。 5)受力鋼筋混凝土保護層厚度,結構的統一做法和構造要求,現行規范規程及標準圖選用,以及在施工圖中未畫出而通過說明來表達的信息。 6)建筑物耐火等級、構件耐火等級。

7)抗震設防要求的混凝土結構構件對混凝土等級、鋼筋種類及對縱向受力鋼筋的錨固和連接接頭的要求。

二、建筑框架結構設計的原則與措施 (一)建筑框架結構設計原則 抗震驗算時不同的樓蓋及布置(整體性)決定了采用剛性、剛柔、柔性理論計算。抗震驗算時應特別注意場地土類別。8度超過5層有條件時,盡量加剪力墻,可大大改善結構的抗震性能。框架結構應設計成雙向梁柱剛接體系,但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應加強垂直地震作用的設計,從震害分析,規范給出的垂直地震作用明顯不足。 雨蓬不得從填充墻內出挑。大跨度雨蓬、陽臺等處梁應考慮抗扭。考慮抗扭時,扭矩為梁中心線處板的負彎距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等級宜相差一級;由于某些原因造成梁或過梁等截面較大時,應驗算構件的最小配筋率;出屋面的樓電梯間不得采用磚混結構;框架結構中的電梯井壁宜采用粘土磚砌筑,但不能采用磚墻承重。應采用每層的梁承托每層的墻體重量。梯井四角加構造柱,層高較高時宜在門洞上方加圈梁。因樓電梯間位置較偏,梯井采用混凝土墻時剛度很大,其它地方不加剪力墻,對梯井和整體結構都十分不利;建筑長度宜滿足伸縮縫要求,否則應采取措施。如:增大配筋率,通長配筋,改善保溫,鋪設架空層,加后澆帶等;柱子軸壓比宜滿足規范要求;當采用井字梁時,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不計。周邊一般加大截面的邊梁;當建筑布局很不規則時,結構設計應根據建筑布局做出合理的結構布置,并采取相應的構造措施;當地下水位很高時,暖溝應做防水。一般可做u型混凝土暖溝,暖氣管通過防水套管進入室內暖溝。有地下室時,混凝土應抗滲,等級S6或S8,混凝土等級應大干等于C25,混凝土內應摻人膨脹劑。混凝土外墻應注明水平施工縫做法,一般加金屬止水片,較薄的混凝士墻做企El較難。 (二)建筑框架結構設計措施 在用PKPM軟件計算梁柱時,應盡量采用TAT或SATWE三維軟件。第一,計算結果更接近實際受力狀態,如地震力或風力是按抗側移剛度分配,而不是按框架的樓面從屬面積,還如從框架柱出挑的梁和從次梁出挑的梁,因次梁的支座(框架梁)發生下沉變形,內力重分布,從框架柱出挑的挑梁配筋將較大。第二,快速方便,三維軟件整體計算,不必生成單榀框架,再人工歸并,可整樓歸并。第三,TAT或SATWE還可以進行井式梁的計算,由于PKPM 軟件計算梁時僅按矩形計算,而井式梁的斷面較小,有可能超筋,此時可取出彎距再按T型梁補充計算,不必直接加大梁高。在繪制施工圖時,較大直徑的鋼筋連接宜用機械連接取代焊接,造價相差不大,但機械連接可靠并易干檢查。機械連接接頭位置可任意,但一次截斷的鋼筋不大于50%,接頭位置應錯開70d。 三、多層鋼筋混凝土框架結構設計 多層鋼筋混凝土框架結構是一種由梁和柱以剛接或鉸接相連接成承重體系的房屋建筑結構。多層鋼筋混凝土框架結構設計文件與圖紙是最主要的依據之一,全面理解設計文件,并規范進程加以實施,是結構方案的主要工作。全面理解設計意圖和設計要求,看懂容懂圖紙的每項內容,達到按圖紙施工的要求,對圖紙設計中存在的問題通過會審加以解決,對其遺誤交易糾正,是保證施工質量的前提,必須認真地組織與實施,該項工作由甲方或委托監理工程師進行。 根據設計文件和相關規范、規程、編制和審查施工組織設計。鋼筋混凝土框架結構由水平承重體系一各層樓蓋和屋蓋連接形成空間的整體結構體系。其中各平面鋼筋混凝土框架結構形成豎向承重體系,它們承受由樓蓋和屋蓋傳來的豎向和水平荷載并再傳給地基基礎。做好多層鋼筋混凝土框架結構技術交底,根據設計要求和施工隊的技術素質狀況對其不熟悉的施工工藝過程,經批準實施的新工藝、新材料、新結構等,必須認真進行技術交底。

現澆式框架即梁、柱、樓蓋均為現澆鋼筋混凝土結構。現澆式多層鋼筋混凝土框架結構的整體性強、抗震性能好,因此在實際工程中采用比較廣泛。但現場澆筑混凝土的工作量較大。預制裝配式框架是指梁、柱、樓板均為預制,通過焊接拼裝連接成的多層鋼筋混凝土框架結構。其優點是構件均為預制,可實現標準化、工廠化,機械生產。因此,施工速度快、效率高。但整體性較差,抗震能力弱,不宜在地震區應用。

現澆預制框架是指梁、柱、樓板均為預制,在預制構件吊裝就位后,對連接節點區澆筑混凝土,從而將粱、柱、樓板在連成整體多層鋼筋混凝土框架結構。現澆預制框架既具有較好的整體性和抗震能力,又可采用預制構件,減少現場澆筑混凝土的工作量。因此它兼有現澆式框架和裝配式框架的優點。

總結: 以上幾點是我在工程設計中對框架結構設計的認識體會,希望這些設計體會能給各位同行在今后的工程設計中有些幫助,以提高工程設計的質量。

參考文獻: [1] GB 50010—2010,混凝土結構設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2010 [2] GB 50007—2002,建筑地基基礎設計規范[S]. [3] 簡明建筑結構設計手冊[M],北京:中國建筑工業出版社,2002