多層建筑結構設計中的主要問題分析

摘要：由于城市人口的增加以及用地規模的增長，我國城市中的土地資源越來越緊張。當前，我國多層建筑逐漸增多，這是為了對土地資源進行有效利用，同時也導致建筑結構逐漸復雜，在結構設計方面的要求逐漸提升。在對多層建筑結構進行設計的時候，需要關注很多設計問題。本文主要對這些問題進行了詳細闡述。

關鍵詞：多層建筑；結構設計；問題

當前，由于我國社會逐漸實現商業化以及工業化與城市化，我國的建筑也逐漸向多層發展，而房屋結構形式也逐漸復雜化，對于多層建筑來說，其結構設計具有一定的難度，在對其進行設計的時候容易遇到各種問題，需要進行綜合考慮，制定有效措施，確保結構設計的良好效果。

一、設計規范

在我國，建筑設計規范具有強制性，設計人員在對建筑結構進行設計的時候，往往認為只要沒有違反規范中的相關要求，那么即便是結構設計存在問題，設計人員也不需要負法律責任，但是在國外，很多國家的設計規范的主要作用是指導性，如果設計出現了問題，就需要設計人員負責，因此，我國對于設計規范編制要求比較高，也會遇到各種困難[1]。比如，最小配筋率在其他國家的規范要求為0.8%到1%之間，起到指導的作用，設計人員需要結合實際情況選擇更高或更低的配筋率。此外，一些設計人員沒有總體考慮工程實際需求以及施工環境條件對結構的影響，依然依據規范的最低要求進行設計，給結構的安全造成一定的隱患。因此，在結構設計中應以規范為基礎，結合工程需求和施工條件的影響，合理的提高薄弱部位的安全度，從而提高整體結構的安全度。

二、結構設計的經濟性

設計工程師在對建筑結構進行設計的時候，需要合理選擇和利用材料，盡可能利用最少的材料完成對建筑的建設，滿足其使用需求。若是隨便加大構件截面，隨意增加材料的用量，那么建筑師也能夠開展這項工作。從建筑結構設計在目前的各種問題看，設計浪費現象是比較普遍的。在我國，很多多層建筑中的用鋼量已經比國外相同高度建筑的用鋼量多得多，這充分說明我國在建筑結構設計過程中的不經濟性。對建筑結構設計的相關安全度進行討論這是比較正常的，但是有些設計人員認為僅根據我國的相關設計規范對多層建筑進行設計不足以保證其安全性，從而過度加大構件截面，過度增加用鋼量，從而導致材料浪費現象，需要對這種現象進行關注，避免其發生。節約是我國走可持續發展道路的一個重要要求，在對建筑結構進行設計的時候，設計人員也需要遵守這一原則[2]。因此，設計人員在進行設計的時候，需要依據建筑結構的自身特點，在確保建筑安全的同時，盡可能減少對于材料的浪費，最終使建筑結構能同時具有良好的安全性和經濟性。

三、關于中柱問題

柱子在整個建筑中具有重要的支撐作用，一般來講，可以分為地上部分與地下部分。隨著時代的發展，現在設計人員在進行設計時采用上圓柱與下圓柱的方案。但是，這種結構設計往往會增加建筑施工中的工程量，另外也不利于整體建筑的穩定與安全。設計人員可以根據實際情況進行分析與設計，比如說針對不同的人群，對中柱進行科學設計。在很多兒童樂園的設計中，出于兒童的安全起見，往往將中柱設計成為圓柱，以避免兒童的磕碰。這種設計中也常見于養老院中。基于上柱采取了圓柱設計，下柱為了建筑的穩定性通常都會采用方柱。為了增加圓柱的整體性以及柱子的剛度和承載力，通常采用螺旋箍筋。需要注意的是注明端部要有一圈半水平段[3]。下柱的方形柱通常會采用井字箍筋，以加強建筑的穩定性。另外，在建筑中一些特殊位置也要進行加密箍筋作業以保證建筑的安全，比如角柱以及樓梯間等位置。

四、關于振動周期

對于建筑結構來說，首先，要對自振周期進行科學控制，其次，自振周期應該與場地卓越周期錯開，自振周期結構按某一振型完成一次自由振動所需的時間，是結構本身所具有的動力特性，僅與結構的質量m、剛度系數k有關。基礎是建筑和大地進行連接的部分，從某種角度看，建筑是地球伸出來的人造懸臂，只不過其尺寸比較小。在發生地震的情況或者是受到風力作用后，由于慣性力的影響，建筑會存在阻尼自由振動，這種振動周期也就是建筑的自振周期。依據建筑層數，按照單自由度以及多自由度體系進行考慮。如果地震烈度以及場地與質量條件都是相同的，那么對于建筑結構來說，其剛度大了，自振周期比較短，那么地震的作用就會比較大，這樣就導致在工程中需要的鋼筋以及混凝土的用量也就會比較多，而如果剛度比較小，自振周期比較長，地震造成的作用也就會比較小，需要的材料比較少，可以會存在側移現象。如果側移比較嚴重就會對結構造成嚴重影響，不但會對人們工作與學習造成影響，同時還會導致填充墻或者是建筑存在裂縫，導致電梯軌道出現變形的現象，對建筑使用造成影響，填充墻倒塌會對人們生命安全以及設備安全造成影響。與此同時，側向變形過于嚴重，會導致主體結構存在裂縫，從而使得主體被破壞。

五、關于軸壓比

軸壓比就是柱地震作用組合的軸向壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比值。對于鋼筋混凝土柱來說，其軸力大，那么延性就會小，從而造成剪切破壞，與強剪弱彎這一原則不相符[4]。因此，為了確保良好延性，就必須要對軸壓比進行科學控制。需要對柱混凝土標號加以提高，或者對柱截面加大，從而使得軸壓比減小，最終保證建筑良好延性。結合相關規范和建筑平面布置要求，對軸壓比進行合理有效控制。

六、關于計算簡圖

結構計算簡圖簡單來講，就是采用點和線把某一個建筑物所受力的狀況進行描繪，以此形成的圖像。根據結構設計規范，框架結構底層柱的高度應該以基礎頂面到首層樓蓋頂面之間的距離進行選取。但是，會出現首層層高過大，往往導致側向剛度不規則或者樓層承載力突變。因此在實際工作中，在對無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋進行設計時，如果基礎的埋置深度相對較深，在-0.05m左右的距離應該設有基礎拉梁。拉梁的設計應該以模型計算確定。比如說，某三層建筑屬于框架結構，其層高是3.3米，基礎埋深為4米。設計人員按照3層框架房屋進行計算，假設在-0.05米位置的基礎拉梁頂面進行嵌固，即首層層高為3.3米，如果按照構造對基礎拉梁斷面以及配筋進行設計，按照中心受壓對基礎進行計算，會導致拉梁不能使柱腳彎矩保持平衡。現在將基礎拉梁按照層1輸入。根據《抗震規范》的相關條例，在六度地震區的施工設計中，對于3層房屋框架結構的抗震等級應為四級，在設計中按照4層框架房屋進行相關計算，對拉梁層進行設計。另外，一般要對底層柱的配筋進行比較。由于地基土的約束作用力，在對簡圖進行計算時，將地下室的層數應該在電算程序中輸入1，同時進行復算一次，按照得出的結果對框架結構底層柱進行配筋[5]。

結語：

綜上所述，當前我國經濟不斷發展，建筑行業也處于快速發展之中，每年建設的建筑工程很多，由于人們生活水平不斷提升，人們對于建筑質量相關要求也在不斷提升。對于多層建筑來說，結構設計質量直接影響了建筑整體質量。因此，設計人員在對建筑結構進行設計的時候需要借鑒相關經驗，提升設計水平，對于設計中存在的各種問題，需要采取有效措施進行解決，在確保設計科學性和合理性的同時，保證其經濟性。本文對多層建筑結構設計過程中的各種問題進行了分析，這些問題是比較常見又容易被忽視的，希望設計人員能夠加以重視，防止設計錯誤，確保設計的良好質量。

參考文獻：

[1]張科.多層建筑結構設計中框架結構的問題分析與處理[J].科技資訊，2009，（18）：83-85.

[2]楊雪.多層建筑框架結構設計[J].江西建材，2012，（02）：48-49.

[3]郝艷偉.多層建筑結構設計中框架結構的問題與處理[J].四川水泥，2014，（09）：142-143.

[4]靳善軍.多層建筑結構設計的主要問題探析[J].黑龍江科技信息，2009，（14）：249+213

[5]王愛鋒.關于多層建筑結構設計及框架結構的問題探討[J].城市建設理論研究，2013，（20）：213-214.