多層建筑結構設計穩定性問題簡析

李敬

【摘要】本文針對目前我國多層建筑結構穩定性差、抗震性能低的實際，對其中一些常見卻又常被忽視的問題進行了剖析，并提出了可操作性的解決措施，僅供參考。

【關鍵詞】多層建筑；結構；穩定性

居民的住房安全問題一直是建筑界普遍關注的問題。我國大多數城鎮居民目前均已多層住宅為主，解決好多層建筑結構設計的穩定性問題，解決好居民住房的安全性問題，才能給經濟和民生的發展提供良好的保證。本文主要從三個方面出發，對多層建筑結構設計中的問題進行較為詳盡的分析，并提出應對措施。

在我國多層建筑中應用最廣泛的是磚混結構，這種結構的優勢在于其工期短且造價低廉，磚混結構的多層建筑在節省成本的同時，也存在著許多安全隱患，其結構設計的穩定性相對較弱。因為磚混結構房屋的材料和不同組件之間的連接非常脆弱，砌體結構的抗震能力非常有限。因此，在進行工程建設時，有必要改善砌體結構的延展性，提高房屋的抗震能力。

1、多層建筑結構的概述

想要了解多層建筑結構設計的有關內容，首先對于多層建筑要有一個明確的認識。多層建筑框架結構設計是結構設計中較為基礎的設計，也是建筑結構設計中較為重要的一種形式。在設計時，如何處理各種不同的問題值得結構設計人員不斷探討和研究。實際設計過程中，應根據相關規范作科學合理的設計，筆者就多層建筑框架結構設計時常遇到的問題進行分析并探討具體解決措施。

目前我們所居住的房屋，按照其高度的不同基本上可以分為以下四種類型：低層（1～3層）、多層（4～6層）、中高層（7～9層）、高層（l0層以上）四類。

改革開放以前，因為經濟條件的限制，我們居住的房屋大都是低層建筑。從80年代開始至今，是我國多層房屋建筑在設計使用及施工建筑等各方面得到迅速發展的階段，各中等城市以及廣大農村都普遍興起建造以框架結構、磚混結構、磚木結構、加筋砌體等多層建筑。

按照我們正常的歸類，通常我們所說的多層建筑為4～6層高的住宅。借助公共樓梯解決垂直交通，其優點在于：

①多層建筑比低層住宅占地少，比高層住宅建設工期短，一般開工一年內即可竣工；

②多層建筑想對于高層建筑來說公攤面積少，無需像高層住宅需要增加公共走道、電梯、高壓水泵等方面的投資，物業費也較低，整體的性能價格比高；

③多層建筑的結構設計成熟，建材可就地大量工業化、標準化地生產。因此，多層住宅造價較低，售價適中，易于被普通消費者接受。

2、設計失誤對結構穩定性的影響

2.1.多層建筑的基礎

為什么多層建筑頻頻在地震中發生慘劇，這與多層建筑開發施工的不規范性有很大的關系。多層房屋建筑無地質詳勘報告，僅僅依據建設單位口頭或籠統參照附近建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計；采用換土墊層進行軟弱地基處理，不進行換土墊層設計，只憑經驗處置，沒有進行墊層寬度和厚度計算，既不安全，又不經濟。

2.2.多層建筑的磚混結構房屋中構造柱兼作承重柱用

大多數的多層建筑都采用磚混結構，而磚混結構的房屋中的構造柱有著自己的獨特之處。在磚混結構中，構造柱不但能夠提高墻體的坑剪能力，而且構造柱與圈梁聯結在一起，形成對砌體的約束，這對于限制墻體裂縫的開展，維持豎向承載力，提高結構的抗震性能有著重要的作用。

但是為什么在實際情況中，這些構造柱并沒有發揮其抗震的效果呢？研究表明，在當前結構設計中，構造柱經常被作為承重柱使用，這種做法使得構造柱提前受力，柱底基礎的抗沖切、抗彎曲及局部承壓強度必然不能滿足要求，降低了構造柱的拉結和約束作用，一旦遭遇地震，構造柱位置因應力集中首先破壞。

2.3.多層建筑在框架結構設計中，只注意橫向框架而忽視縱向框架

多層建筑的構架結構設計不合理，也是影響房屋穩定性的重要原因。現行建筑抗震設計規范要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算，縱向框架與橫向框架同等重要。一些結構設計者對于非抗震設計，沒有考慮地震的縱向作用，在實際設計中經常出現梁的支座負筋，跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現象。

2.4.多層建筑的懸挑梁的梁高選用過小

多層建筑的懸挑梁選用的不合理，也會破壞房屋的穩定性的影響因素之一。設計者往往只注意了對梁的強度和傾覆進行驗算，而忽略了對梁撓度的驗算。梁高選用過小，引起梁截面的受壓區應力過高，梁的延性減小，在豎向地震作用下易發生脆性破壞，失去承載力。

2.5.多層建筑的連續梁按單梁進行設計

邊梁的結構設計同樣是影響多層建筑結構穩定性的重要因素。這種情況多發在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷重一般較小，沒有引起設計者的重視，為圖受力分析方便，設計者把實際應為連續梁的邊梁按簡支梁進行設計，致使邊梁在支座處上部負筋配置量過少，加載后梁支座上部受拉區出現豎向裂縫，引起梁上的攔板出現豎向裂縫。

3、抗震設計對穩定性的影響

3.1.抗震措施

多層建筑的結構設計是否合理，其穩定性是否靜的起考驗，在地震這樣的自然災害面前，就會表現的一清二楚。因此，房屋機構的抗震性一定不能忽略。當前，在抗震設計中，從概念設計、抗震驗算及構造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結構延性）結合的基礎上，建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法，直至進一步通過一些結構措施（隔震措施，消能減震措施）來減震，即減小結構上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經濟的抗震性能是當代抗震設計規范發展的方向。而且，強柱弱梁、強剪弱彎和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用己得到普遍的認可。

3.2.我國多層建筑的抗震設計理念

在我國，對于多層建筑的結構設計有著明確的規范，必須按照抗震設計規范進行施工。《建筑抗震規范》（GB50011-2001）對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求。“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。對建筑抗震的三個水準設防要求，是通過“兩階段”設計來實現的。

第一階段：第一步首先應該采用與第一水準烈度相應的地震動參數，先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應，與風、重力荷載效應組合，并引入承載力抗震調整系數，進行構件截面設計，從而滿足第一水準的強度要求；第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角，使其不超過抗震規范所規定的限值；同時采用相應的抗震構造措施，保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準的變形要求。

第二階段：前兩步完成之后，采用與第三水準相對應的地震動參數，計算出結構（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規范的限值，并采用必要的抗震構造措施，從而滿足第三水準的防倒塌要求。

居住是人類生活四大要素之一，人生的2/3時間在住宅及其周圍的環境中度過。據聯合國統計，

4、總 結

住房是關乎人們日常生活的重中之重，房屋機構設計的穩定性不能得到良好的解決，就會讓人們陷入恐慌之中。據相關數據統計表明，一個國家正常的住宅建設指標為：每年住宅建設投資一般占基本建設總投資的30%～50%，約占國民生產總值（GNP）的5%，住宅的建設量占國家工程建設量的50%～60%，可見住宅建設在社會發展中的地位。而多層建筑這一居民住房的主力軍，其穩定性更是應該得到人們的重視。

參考文獻

[1] 王衛東，王勇.淺議多層磚混結構房屋的抗震設計[J].山西建筑，2005.

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[3] 張賢.多層住宅建筑結構設計淺析[J].城市建設理論研究，2011.