建筑設(shè)計(jì)中多層框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王慧宇

摘 要：在樓層和高度恰當(dāng)?shù)沫h(huán)境下，框架結(jié)構(gòu)具有的空間是很大的，其能夠得到靈活的平面分布，可以符合多種應(yīng)用功能與工藝需要。但是，為保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果，在規(guī)劃框架結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)師仍然要高度重視一些實(shí)際性和概念性事件。基于此，文章對(duì)多層工程框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行了詳細(xì)介紹，且仔細(xì)分析了設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì);多層框架;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

多層框架結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)整體性、剛度較好，以及良好的抗震性能，并且可以靈活地配合建筑平面布置等優(yōu)點(diǎn)，使得這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為了較為常用的設(shè)計(jì)模式，由此引起了設(shè)計(jì)人員的高度關(guān)注和重視。

一、多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

（一）框架結(jié)構(gòu)類(lèi)型須一致

確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)類(lèi)型的一致性是構(gòu)建合理的民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵所在，具體而言，在民用建筑中，進(jìn)行多層框架結(jié)構(gòu)工程的施工時(shí)，務(wù)必要把握好相關(guān)的原則，保證框架結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)類(lèi)型的一致性，避免出現(xiàn)兩種不同的結(jié)構(gòu)，尤其是在樓梯跟電梯間，或者類(lèi)似此類(lèi)結(jié)構(gòu)中局部有突出屋頂?shù)奶厥夥块g，切忌使用磚墻。究其原因主要在于框架結(jié)構(gòu)屬于比較柔性的結(jié)構(gòu)，但磚混結(jié)構(gòu)則比較的剛性，兩種結(jié)構(gòu)難以相互的融合，所以，在保證了民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)形狀的情況下，務(wù)必確保結(jié)構(gòu)的變形能夠達(dá)到相互協(xié)調(diào)的狀態(tài)。不能夠使用混合的結(jié)構(gòu)，避免對(duì)整個(gè)民用建筑的質(zhì)量產(chǎn)生影響，導(dǎo)致建筑存在大量的安全隱患，因而，務(wù)必要確保結(jié)構(gòu)類(lèi)型的一致性。

（二）加強(qiáng)短柱的構(gòu)造

加強(qiáng)短柱的構(gòu)造能夠?yàn)楹侠順?gòu)建民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)提供一定的幫助，具體而言就是，通常情況下，在進(jìn)行民用工程施工時(shí)，為了有效節(jié)省工程的投資資金，在進(jìn)行柱間填充墻施工時(shí)，通常難以達(dá)到頂棚，經(jīng)常出現(xiàn)在墻上任意開(kāi)門(mén)鑿洞的問(wèn)題，而正是這樣不夠規(guī)范的施工方式常常會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)短柱的問(wèn)題，然而短柱的剛度十分的強(qiáng)大，很容易產(chǎn)生交叉裂縫，或者引發(fā)脆性錯(cuò)段的問(wèn)題，導(dǎo)致建筑物或者構(gòu)筑物被破壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)倒塌，所以，加強(qiáng)短柱構(gòu)造的措施有著十分重要的意義。

（三）合理安排框架梁設(shè)計(jì)

民用建筑中，在框架梁外挑具有十分重要的意義，并且為了跟工程的需要相符，務(wù)必要對(duì)鋼筋混凝土柱進(jìn)行設(shè)置，科學(xué)的對(duì)待工作中所涉及到的每一個(gè)環(huán)節(jié)，合理的設(shè)計(jì)建設(shè)結(jié)構(gòu)的多層框架結(jié)構(gòu)。在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，由于柱為偏心受壓構(gòu)件，所以務(wù)必要對(duì)懸臂梁梁端的協(xié)調(diào)變形狀況進(jìn)行考慮。對(duì)豎向構(gòu)件參與結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的分析，對(duì)梁跟柱之間的節(jié)點(diǎn)關(guān)系進(jìn)行合理的處理，以便從根本上將安全隱患消除，避免民用建筑發(fā)生意外。

二、多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的存在問(wèn)題

（一）忽視了框架梁的裂縫寬度

設(shè)計(jì)多層框架民用建筑的結(jié)構(gòu)時(shí)，鋼筋的類(lèi)型、直徑以及混凝土的等級(jí)會(huì)對(duì)框架梁裂縫的寬度產(chǎn)生重要的影響，然而在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中通常會(huì)將此類(lèi)問(wèn)題所忽視，未將框架梁的裂縫寬度充分考慮在內(nèi)。這樣一來(lái)，不但對(duì)對(duì)整個(gè)民用建筑的建筑安全性能產(chǎn)生影響，還會(huì)對(duì)降低民用建筑結(jié)構(gòu)抵抗自然災(zāi)害的能力，從而對(duì)整個(gè)多層民用建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，在設(shè)計(jì)民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)中最為嚴(yán)重的一個(gè)問(wèn)題就是忽視框架梁的裂縫寬度。

（二）沒(méi)有合理調(diào)整多層框架的柱配筋

由于多層民用框架結(jié)構(gòu)中框架的配筋率較低，并且在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中未根據(jù)之前電算的結(jié)果，進(jìn)行整個(gè)結(jié)構(gòu)的配筋，這樣一來(lái)，一旦有地震等自然災(zāi)害發(fā)生，框架柱會(huì)受到較大的影響，發(fā)生的扭轉(zhuǎn)剪力較大，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生雙向彎矩的作用，嚴(yán)重危害框架梁的內(nèi)柱以及橫梁，特別是當(dāng)框架的質(zhì)量不夠均勻時(shí)，產(chǎn)生的危害程度更深。除此之外，由于在對(duì)民用多層框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋調(diào)配時(shí)不夠合理，所以在電算民用多層框架結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致建筑的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻的沉降問(wèn)題，或者忽視溫度問(wèn)題。因此，如果未對(duì)多層框架的柱配筋進(jìn)行合理調(diào)配，則會(huì)影響整體的框架結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量。

（三）沒(méi)有給多層框架設(shè)計(jì)一個(gè)合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖

現(xiàn)階段，在設(shè)計(jì)民用多層框架結(jié)構(gòu)中未合理的設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖是比較常見(jiàn)的一個(gè)問(wèn)題，按照我國(guó)規(guī)范所規(guī)定的內(nèi)容，框架結(jié)構(gòu)的地柱高度應(yīng)該跟基礎(chǔ)頂面到首層樓蓋的頂面的高度相同，進(jìn)而在計(jì)算多層框架結(jié)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算里面加入基礎(chǔ)層面，并且將負(fù)荷載重包含其中。設(shè)計(jì)拉梁層時(shí)，要利用對(duì)比的形式得出底層配筋柱的結(jié)果。因而，如果設(shè)計(jì)多層框架結(jié)構(gòu)時(shí)，缺乏相應(yīng)合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，會(huì)影響多層框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及安全性。

三、針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題提出的相應(yīng)解決措施

（一）選擇合適的梁、柱截面尺寸

設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)的前提在于能夠選擇好合適的梁、柱的截面尺寸，確保其取值能夠跟相關(guān)的規(guī)范要求相符，并且為了在罕遇地震作用后，梁端會(huì)形成塑性鉸，柱端處于非彈性的工作狀態(tài)且不會(huì)屈服，務(wù)必要確保柱的線剛度以及梁的線剛度之間的比值要大于1，并且此時(shí)節(jié)點(diǎn)依舊處于彈性工作狀態(tài)。

（二）調(diào)整框架柱配筋

通?？蚣苤呐浣盥识急容^低，盡管有時(shí)電算得出的構(gòu)造配筋結(jié)果，在實(shí)際施工過(guò)程中卻不會(huì)按照此配筋進(jìn)行施工，所以在受到地震作用后，框架柱特別是角柱會(huì)受到較大的扭轉(zhuǎn)剪力，并且受到雙向的彎矩作用，并且橫梁受到的約束力也較小，在實(shí)際工程中還經(jīng)常處于雙向偏心受壓狀態(tài)，因此其震害會(huì)重于內(nèi)柱，對(duì)于質(zhì)量分布不均的框架特別明顯，所以，計(jì)算框架時(shí)，要選擇最不利的方向進(jìn)行計(jì)算，為了滿足框架柱在多種內(nèi)力組合作用下其強(qiáng)度要求，在配筋計(jì)算時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：

（1）角柱、邊柱及抗震墻端柱在地震作用組合下會(huì)產(chǎn)生偏心受拉時(shí)，其柱內(nèi)縱筋總截面面積應(yīng)比計(jì)算值增大25%;框架柱的配筋可放大1.2～1.6倍，其中角柱1.4倍，邊柱1.3倍，中柱1.2倍;框架柱的箍筋形式應(yīng)選用菱形或井字形，以增強(qiáng)箍筋對(duì)混凝土的約束;對(duì)于二、三級(jí)框架的底層柱底和底部加強(qiáng)部位縱筋宜采用焊接，且當(dāng)柱縱向鋼筋的總配筋率超過(guò)3%時(shí)，箍筋的直徑不應(yīng)小于8，并應(yīng)焊接。

（2）多層框架電算時(shí)常不考慮溫度應(yīng)力和基礎(chǔ)的不均勻沉降，當(dāng)多層框架水平尺寸和垂直尺寸較大以及地基軟弱土層較厚或地基土質(zhì)不均勻時(shí)，可以適當(dāng)放大框架柱的配筋，且宜在縱、橫兩個(gè)方向設(shè)置基礎(chǔ)梁，其配筋不宜按構(gòu)造設(shè)置，應(yīng)按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按規(guī)范要求設(shè)置箍筋加密區(qū)。

（三）調(diào)整框架梁裂縫寬度、斜截面配筋

在對(duì)框架梁的裂縫寬度進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，對(duì)于裂縫寬度所受的影響的因素以及調(diào)整的方式常被工程設(shè)計(jì)人員所忽視，因此，給予這方面足夠的重視。通常，對(duì)裂縫的寬度產(chǎn)生影響的因素主要有兩方面：①構(gòu)件的混凝土的強(qiáng)度的等級(jí);②鋼筋的級(jí)別以及直徑。由于混凝土等級(jí)跟鋼筋的級(jí)別之間存在著一定的“依賴(lài)關(guān)系”，所以，對(duì)于普通的混凝土構(gòu)件而言，高等級(jí)的混凝土對(duì)于減小梁的裂縫寬度并不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。通常情況下，為了有效減小梁的裂縫寬度，可以適當(dāng)?shù)脑黾恿旱呐浣盥驶蛘咴龃罅旱慕孛娉叽?。此外，值得注意的是，在利用?jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模中的荷載輸入時(shí)，一定要將恒、活載數(shù)值分開(kāi)輸入，以便進(jìn)行內(nèi)力組合和裂縫寬度的計(jì)算，不要貪圖省事而將恒、活載合并輸入，以防止梁、柱內(nèi)力計(jì)算錯(cuò)誤，致使所繪制的施工圖不能使用。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)、全面的工作，需要扎實(shí)的理論知識(shí)功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)員，在進(jìn)行多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要求設(shè)計(jì)人員掌握設(shè)計(jì)規(guī)范，還應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)人員自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，正確的處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中問(wèn)題，提高民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，確保建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量的不斷提升，以使民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作做到更安全、更合理。

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