建筑設(shè)計中多層框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

張福奎

摘要：多層框架結(jié)構(gòu)為一種典型的建筑結(jié)構(gòu)，其以梁、柱為主要承重單元，具備設(shè)計簡單、施工靈活等特點。本文總結(jié)建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及注意事項，搭建完善的多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計理論體系，供相關(guān)人員借鑒參考。

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

多層框架結(jié)構(gòu)將梁、柱以剛接或鉸接的方式連接為受力整體，承擔(dān)建筑的水平及豎向荷載。多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計成本較低，但其承載能力卻十分突出，因此在建筑建設(shè)中應(yīng)用廣泛。為進一步提高多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，需要對其設(shè)計要點及注意事項做分析總結(jié)。

一、多層框架建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

1.1層層都需設(shè)防

提升多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性能需要每層都設(shè)防，這樣才可以充分抵抗強大的外力沖擊，例如，在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)當(dāng)多運用多肢墻替代單片墻，框架剪力墻代替純框架，這樣也可以完美體現(xiàn)出層層設(shè)防的優(yōu)點。倘若完全依靠單個結(jié)構(gòu)抵御強大外力，將會給整個建筑物帶來危害。

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雖然提升多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的柔度可以為建筑物提供良好的變形能力，對外力進行有效削弱，但如若外力持續(xù)增加就會因變形程度過大導(dǎo)致建筑物倒塌。同時，多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計也不能太剛，較差的變形能力會導(dǎo)致局部部位在承受較大外力時受到損傷，從而造成整體建筑損毀。

1.3突出重點結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計過程中應(yīng)該建筑進行實際分析，綜合考慮實際設(shè)計中可能發(fā)生的各種狀況以及在外力作用影響下的受力結(jié)構(gòu)重點。并針對重點框架設(shè)計部分進行合理調(diào)整。

二、多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

2.1框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中忽略了縱向框架設(shè)計

按照建筑抗震設(shè)計的實際需求，水平地震的效果應(yīng)根據(jù)兩主軸的反力來假定。然而，在目前大部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計者只是設(shè)計了有關(guān)于縱向的普通連續(xù)梁，因此，框架的縱向加固和梁柱節(jié)點不能良好符合框架的抗震需求。所以，經(jīng)常發(fā)生梁的支撐負(fù)筋和跨中縱向鋼筋配筋不完善的問題。因此，在開展框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員應(yīng)該將縱向和橫向框架的設(shè)計放在同一高度。

2.2沒有充分了解受力狀態(tài)

在設(shè)計過程中，沒有充分了解板的受力狀態(tài)，又或是為了計算便利，簡單地根據(jù)單向板計算雙向板。造成計算假設(shè)與實際應(yīng)力狀況不一致，造成按構(gòu)件長方向配筋過多，短方向僅配筋，配筋嚴(yán)重不足，造成板產(chǎn)生裂縫。

2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中的姿態(tài)問題

目前，因為各級單位設(shè)計的工作量大、任務(wù)重，以及甲方的迫切要求等因素，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計一般都會成為快速完成的產(chǎn)品。此外，設(shè)計師的業(yè)務(wù)設(shè)計也呈現(xiàn)參差不齊的情況，導(dǎo)致建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量產(chǎn)生了各種問題。建筑應(yīng)實現(xiàn)自身的使用價值、商業(yè)價值和重要的社會職能。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計本身是關(guān)系到人民財產(chǎn)安全的一件重要事情，關(guān)系到建設(shè)單位的投資和經(jīng)濟效益。所以，開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程設(shè)計師應(yīng)該具有強烈的責(zé)任心，在設(shè)計工作過程中要細(xì)心設(shè)計，具有責(zé)任意識。此外，它還需求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師有一個堅實的理論基礎(chǔ)和靈活的創(chuàng)新思想，不斷強化常見問題的探索和研究，有效提升自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，使得設(shè)計方案能夠更加規(guī)范、完善。

三、多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1根本內(nèi)容的設(shè)計

當(dāng)柱下基礎(chǔ)寬度較寬或基礎(chǔ)不均勻以及基礎(chǔ)較軟的時候，就應(yīng)該采用柱下基礎(chǔ)。并且應(yīng)該對節(jié)點處基底面積雙向重復(fù)利用的有害因素進行相應(yīng)的思考，合理的增加基礎(chǔ)寬度。如廠房位置良好，地基深度超過3米的時候，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該提議甲方進行地下室的施工。如果地基承載力符合設(shè)計要求的時候，地下室地面不能再向外延伸，這樣方便防水。每隔30—40米，設(shè)置一個后澆區(qū)，兩個月以后用微膨脹混凝土澆注。設(shè)置地下室能夠有效減少地基附加應(yīng)力，促進地基承載力的增長，降低地震對上部結(jié)構(gòu)的不良影響。在進行設(shè)計的時候，不應(yīng)該設(shè)置局部地下室。抗震縫、伸縮縫不能設(shè)置在地下，連接的地方應(yīng)該強化，但是沉降縫兩邊的墻基必須分開。新建筑物的地基不能比周圍的地基深，如果基礎(chǔ)比原基礎(chǔ)深，基礎(chǔ)之間的凈距離應(yīng)該超出基礎(chǔ)高差的2倍，不然應(yīng)該設(shè)置防滑樁，預(yù)防先前的建筑受到破壞。

3.2短柱部分設(shè)計重點

在框架結(jié)構(gòu)里，若柱的凈高度小于或者等于4，以及剪跨比小于等于2，則為短柱。短柱在地震作用下易發(fā)生脆性破壞。由于短柱的抗剪承載力和變形能力不好，會導(dǎo)致建筑物造成嚴(yán)重的破壞，在設(shè)計時應(yīng)盡量避免。產(chǎn)生短柱的主要原因有可能是因為：（1）因為樓梯井的半休息平臺以及結(jié)構(gòu)的一些分層，導(dǎo)致框架柱在兩個框架梁之間的凈高度更小;（2）填充墻設(shè)置不完善，導(dǎo)致某一層框架柱兩側(cè)無填充墻，另一側(cè)有填充墻。柱凈高度與未填充墻柱截面的比值通常小于或等于4，產(chǎn)生短柱。短柱處理的主要目的是提高柱的抗剪承載力，提高柱的變形能力，短柱縱向配筋應(yīng)對稱布置，兩側(cè)縱向配筋率不大于1.2%。的方法進行處理，還能夠使用外包鋼板、x形配筋等方式進行處理。

3.3梁部分的設(shè)計重點

梁上有次梁應(yīng)附加箍筋和吊桿，并使用附加箍筋，額外的附加筋一般都有，但不是絕對有。當(dāng)主梁與次梁截面差較小，次梁荷載較大的時候，應(yīng)該增加筋。當(dāng)主梁很高的時候，次梁截面很小，荷載很小，如果靠近板附加暗梁，主梁不能增加附加鋼筋。如果主次梁截面較大時，應(yīng)按技術(shù)要求形成主次深梁，但是荷載相對較小，主梁不能加固。如果外梁跨度差異不明顯時，應(yīng)使梁高相等，特別是外框架梁。如果梁的底部比窗口的頂部小時，梁的高度應(yīng)增加到窗口的頂部。外框架梁應(yīng)盡可能與柱的外表面平齊。

3.4板部分的設(shè)計重點

用間隔板連接同一型號的幾個房間時，應(yīng)連接底板。在鋼筋計算中，可以考慮塑性內(nèi)力重分布。使得上筋乘0.8-0.9的折減系數(shù)，板的下筋乘以1.1-1.2的放大系數(shù)。支撐外環(huán)框架梁的板的負(fù)筋不能太大，不然梁的附加扭轉(zhuǎn)過大。如果厚板和薄板進行連接，應(yīng)該按固定端對薄板支座思考，然而厚板不適宜，應(yīng)減少厚板支座配筋，增加跨中配筋。非矩形板應(yīng)降低支撐鋼筋，增加跨中鋼筋。

四、結(jié)束語

建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)做好結(jié)構(gòu)設(shè)計和配筋設(shè)計兩項工作，同時重點關(guān)注結(jié)構(gòu)類型統(tǒng)一、截面尺寸合理、短柱構(gòu)造加強、框架梁設(shè)計優(yōu)化、薄弱層設(shè)計優(yōu)化等問題，確保建筑多層框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及安全。

參考文獻

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