關(guān)于多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析與探討

趙 興

天津市建筑設(shè)計(jì)院

關(guān)于多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析與探討

趙 興

天津市建筑設(shè)計(jì)院

本文介紹了多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，分析了多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行了探討，以供參考。

多層框架；房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

隨著建筑行業(yè)多元化程度的不斷深入，框架結(jié)構(gòu)越來越走入人們的視線，也逐漸被人們所喜愛?？蚣芙Y(jié)構(gòu)自身有著非常多的優(yōu)點(diǎn)，它不僅自重輕，而且可以將空間分割，同時(shí)還具有抗震性好、設(shè)計(jì)靈活方便等特點(diǎn)，在未來的建筑行業(yè)中，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必然會(huì)成為主流設(shè)計(jì)，也將越來越扮演著重要的角色。

1 多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

框架結(jié)構(gòu)是通過梁、柱構(gòu)成的，一般狀況下，應(yīng)該垂直進(jìn)行柱體布置，梁體需要水平布置。屋面應(yīng)該考慮到排水以及其他部分的要求，能夠設(shè)置為斜梁。為了與施工要求相符，通常梁和柱的連接方式為剛性連接。能夠把多層建筑節(jié)點(diǎn)設(shè)置為半鉸節(jié)點(diǎn)，當(dāng)梁、柱間的連接方式是鉸接時(shí)，就是多層排架，剛性的方法會(huì)比普通連接方法節(jié)約材料，構(gòu)造的橫向連接方法強(qiáng)度非常好，橫梁的高度設(shè)置也十分合理，能夠合理加強(qiáng)房屋的凈空，是一種非常經(jīng)濟(jì)的構(gòu)造形式，柱支座通常是固定支座，也能夠?qū)嵤┿q支座設(shè)計(jì)?？蚣芊殖傻瓤缫约安坏瓤鐑煞N，層高能夠相等也能夠不相等。在確保建筑工藝要求的前提下實(shí)施框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)框架的結(jié)構(gòu)是高次超靜定結(jié)構(gòu)時(shí)，不但需要承受豎向荷載，也需要承受側(cè)向作用力。

2 多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 優(yōu)點(diǎn)

該結(jié)構(gòu)框架在具體應(yīng)用過程中，具有自重輕、分隔靈活、材料使用量少等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，還能夠靈活的配合地面建筑在平面上的具體布置情況，方便對(duì)較大的空間建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理安排；框架結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件容易實(shí)現(xiàn)定型化和標(biāo)準(zhǔn)化，并且在具體施工建設(shè)過程中，方便應(yīng)用裝配整體式結(jié)構(gòu)，能夠大幅度縮短工程的建設(shè)工期；對(duì)現(xiàn)澆混凝土框架進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，結(jié)構(gòu)都具有較好的剛度、整體性，設(shè)計(jì)好，處理好可以使結(jié)構(gòu)的抗震性達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可以依據(jù)具體需求，將梁或柱的截面澆筑成特定的形狀。

2.2 缺點(diǎn)

該結(jié)構(gòu)具體應(yīng)用過程中，應(yīng)力集中現(xiàn)象十分顯著，框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度相對(duì)較小，是一種柔性結(jié)構(gòu)框架，一旦發(fā)生地震，受地震作用影響，結(jié)構(gòu)容易在水平方向發(fā)生較大位移，從而將會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的非結(jié)構(gòu)性破壞。因此該結(jié)構(gòu)通常來說適用于非抗震設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)中使用的水泥和鋼材量較大，構(gòu)建數(shù)量的總量偏多，街頭工作量大，需要多次吊裝，浪費(fèi)大量的人力，同時(shí)在具體施工過程中，會(huì)受到環(huán)境、季節(jié)等各項(xiàng)因素的影響。

3 多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 多層框架地基設(shè)計(jì)

我國大多數(shù)的框架設(shè)計(jì)是條形基礎(chǔ)或者獨(dú)立基礎(chǔ)，如此，地面的基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)要充分考慮地基變形狀況以及其承載力從而確定基底的尺寸。地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)除了要充分考慮承載力以及變形需求外，還要盡量兼顧經(jīng)濟(jì)性原則，做好成本控制工作。在此基礎(chǔ)上根據(jù)地基上部的結(jié)構(gòu)來選取持力層建設(shè)，而后綜合考慮各方面條件，科學(xué)地、合理地分析建筑物的種類、外形、實(shí)用性以及穩(wěn)定性。地基的設(shè)計(jì)除了考慮技術(shù)層面外，還要結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，要將建筑物所處的水文地質(zhì)條件與相關(guān)地質(zhì)報(bào)告綜合考慮，進(jìn)而選取符合實(shí)際情況的地基處理辦法。

3.2 配筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)框架外挑梁配筋設(shè)計(jì)。在實(shí)際施工過程中，建筑物的施工受到很大的外界因素干擾，挑梁設(shè)計(jì)就是其中之一。在挑梁設(shè)計(jì)中，建筑占地面積因素和建筑物使用功能會(huì)對(duì)其設(shè)計(jì)造成很大的影響。由于框架梁斷面和外挑梁斷面在客觀上存在著差異，所以一些設(shè)計(jì)人員就會(huì)把框架梁的主筋延伸至外挑梁上，而這樣設(shè)計(jì)就會(huì)嚴(yán)重地影響建筑質(zhì)量。所以在計(jì)算分析時(shí)，工作人員必須認(rèn)真分析框架外挑梁的負(fù)重情況，恰當(dāng)配置配筋，從而提高承載力，保證工程質(zhì)量。

(2)框架柱的配筋設(shè)計(jì)。在一般的建筑物設(shè)計(jì)中，框架柱的配筋配備相對(duì)較低。在地震發(fā)生時(shí)，框架柱遭受的扭轉(zhuǎn)剪力很大，同時(shí)也遭受著雙向偏心壓力，地震條件下很容易摧毀內(nèi)柱，所以在框架柱的配筋設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮各個(gè)方面的受力情況。在設(shè)計(jì)中，如果建筑物所處的地基土質(zhì)不堅(jiān)硬，這時(shí)可以考慮加大框架柱的配筋。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)要提升箍筋對(duì)混凝土的制約能力，所以建議設(shè)計(jì)人員將框架柱箍筋方式設(shè)計(jì)為井字形或者菱形。

3.3 建筑物內(nèi)力分析

建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)在豎向荷載和水平荷載存在著較大的差異。在豎向荷載計(jì)算中，可供選擇的方法有分層法和彎矩二次分配法。分層法計(jì)算的要點(diǎn)在于將上下層兩端的彈性支撐改為固定端支撐，然后用各層柱的線剛度乘以0.9，從而得到內(nèi)力值。而彎矩二次分配法則需要對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩進(jìn)行重新分配和計(jì)算，從而得到數(shù)值。而水平荷載計(jì)算中，可以采用反彎點(diǎn)法和D 值法，需要注意的是，D值法的計(jì)算精準(zhǔn)度較高，但是當(dāng)梁和柱線的剛度過大時(shí)，反彎點(diǎn)法則更能體現(xiàn)出準(zhǔn)確度。所以建筑物的內(nèi)力分析是一個(gè)細(xì)致而又復(fù)雜的過程，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員綜合考慮各種因素，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提高建筑物的安全性能。

3.4 房屋建筑抗震設(shè)計(jì)

抗震性設(shè)計(jì)是現(xiàn)代房屋設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須首先確定梁高度數(shù)值的準(zhǔn)確性和適用性，如果設(shè)計(jì)和計(jì)量存在困難時(shí)，一般要遵循最大值原則，以避免由于梁剛度較小致使出現(xiàn)過高的抗彎安全儲(chǔ)備，進(jìn)而引發(fā)安全事故的現(xiàn)象。此外，在設(shè)計(jì)梁端負(fù)筋的過程中，則需要采用最小值原則，即相關(guān)設(shè)計(jì)人員要盡可能地選擇最小的負(fù)筋值，進(jìn)而確保梁端塑性鉸的出現(xiàn)，而且在設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員還要保證梁端負(fù)筋量不能超過需求值，對(duì)于跨中配筋可以適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)充其寬度。值得注意的是，為了方便框架房屋的施工，可以將與配筋相差5%的梁設(shè)計(jì)成類配筋，從而簡化施工步驟。

4 結(jié)束語

綜上所述，多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)遇到一些難題，在具體設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員要不斷積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用合理的理念，完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)，確保建筑結(jié)構(gòu)的合理性，提高建筑的質(zhì)量。

[1]伍楊勛，劉其福．民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016(30):255．

[2]談峰玲.多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及解決措施[J].建材與裝飾，2016（46）：88～89.

[3]李海鳴.多層混凝土框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].科技展望，2015，25（27）：31.