鋼筋混凝土多層框架 房屋結構設計研究

楊光華

隨著社會經濟的飛速發展和我國建筑產業的不斷進步與完善，人們對建筑工程質量、外觀設計以及功能性的關注度和重視度不斷提高，在當前我國建筑產業應用過程中，鋼筋混凝土多層框架房屋結構作為房屋建筑工程的重要應用類型，其設計要求和結構質量逐步提高，在此背景下，本文對鋼筋結構特征以及鋼筋混凝土結構和鋼框架結構進行分析，探究多層框架房屋結構的柱下獨立基礎設計和梁柱邊彎矩計算，梳理了多層框架房屋建筑結構抗震設計要點和多層框架房屋建筑結構配筋及框架結構柱設計要點，旨在為我國建筑工程產業鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計水平的快速提升帶來一定參考和啟迪。

一、鋼筋混凝土框架結構理論分析

1.框架結構特點分析

鋼筋混凝土框架結構作為建筑工程利用的重要結構類型，主要由柱鋼和梁連接而成的骨架結構組成，其連接點作為幾何不變體存在于空間環境中，該類框架結構具備抗震性能好、抗水平荷載能力強以及使用空間大等諸多優勢，且鋼筋混凝土框架結構能夠很好地滿足建筑物結構設計中大房間布置和機房設備布置等諸多要求，更能夠通過其鋼材材料的合理應用，達到有效減輕建筑物自重的優勢，在我國民用建筑物以及現代工業廠房中應用廣泛。

2.鋼筋混凝土結構和鋼框架結構分析

鋼筋混凝土結構主要是由混凝土和鋼筋共同建造而成的，是建筑工程中重要的結構類型，在該類建筑結構模式中，混凝土材料主要負責承受外界荷載傳遞的縱向壓力，而鋼筋原材料則主要負責承受建筑物結構所承受的橫向拉應力。鋼筋混凝土建筑結構具備良好的堅固性、耐久性和防火性能，與此同時，由于該結構內部建筑鋼材使用量較大，而鋼材具備較好的韌性和塑性，能夠承擔較大的變形，能承受較大的動荷載，且能夠在反復動荷載條件下保持于較穩定狀態。同時，鋼材建筑原材料具備各項同異性和勻質性，符合建筑工程結構設計中的工程力學基本假定，能夠給建筑結構物搭設提供諸多優勢。此外，鋼筋混凝土鋼框架結構，以鋼材原材料為基礎，是現階段社會應用較為廣泛的重要建筑結構類型，具備自重較輕、專業化程度較高、工廠化程度較高等優勢，能夠在工廠進行部分構件的加工，數字化和智能化發展趨勢逐步展現，抗沖擊性能良好，抗震特質優良。

二、多層框架房屋結構基礎設計

1.柱下獨立基礎設計

柱下獨立基礎設計是鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構設計的重要內容。在對柱下獨立基礎進行荷載計算時，應對基礎頂面的附加荷載、環境外加荷載等級合理估算柱下獨立基礎的軸向力，對彎矩力設計值進行周密計算。同時，由于柱下鋼筋混凝土多層框架結構中，柱下獨立基礎設計時剪力設計參數值往往存在被忽視的情況，因此，為了最大限度保證多層框架房屋建筑結構設計質量，確保其不被外界剪切應力所破壞，保證柱下獨立基礎的設計質量，必須堅決杜絕剪力設計值不達標的情形，避免由于剪力設計值不夠而導致的后期配筋比例不合理、鋼筋下料不科學而引起最終鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構穩定性和安全性不達標。

2.計算梁柱邊彎矩

鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構梁柱邊彎矩計算分為理論計算和實際計算兩部分內容。在理論計算時，梁柱邊彎矩參數按照最大理論彎矩值考慮，但在實際彎矩設計和應用時，則應考慮鋼筋混凝土多層框架結構使用功能和設計目的，根據實際應用條件下梁端結構承受荷載，結合梁端彎矩參數值和剪力設計值，計算過程應該嚴格遵循設計參數等于剪力設計值參數加減剪力設計值參數乘以梁柱柱寬參數除以二的基本公式，圖1即為某工程梁柱節點在不同混凝土等級強度時的不同做法。

圖1 不同結構中混凝土等級強度的做法

三、多層框架房屋建筑結構抗震設計要點

隨著當代社會人們物質生活水平的不斷進步和人們對生命安全重視度的不斷增加，城市化進程所帶來的土地建設和土地規劃要求提高導致的高層建筑結構越來越多，鋼筋混凝土多層框架結構設計于地震帶上，該類建筑工程施工必須重點關注鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構的抗震設計。在此過程中，不論是針對高層建筑結構的抗震性能要求滿足，還是針對更修建于地震帶上的建筑工程結構，都必須合理地選擇鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構中的梁高度，在成本允許和建筑結構自重允許的條件下，盡可能取得梁高度的最大值，避免因建筑工程結構剛度過小而導致的質量問題。同時，鋼筋混凝土多層框架建筑結構設計還應避免梁端負彎矩的出現，避免負彎矩實際參數值和理論計算值之間存在較大偏差，選擇不同樓層不同位置的承重梁進行計算，保證梁端負彎矩參數值和理論值之間不存在較大誤差，保證兩柱間節點配筋不出現超筋現象，嚴格遵循建筑工程結構設計中的強柱弱梁基本要求，降低地震帶施工條件下房屋建筑結構存在的安全隱患。此外，為了最大限度確保鋼筋混凝土多層框架結構梁端塑性鉸出現，應重點關注梁端負筋設計參數值偏小的情形，杜絕后期由于參數設置不合理而造成的安全事故，表1即為框架結構柱滿足的基本參數需求。

表1 框架結構柱滿足的基本參數需求

四、多層框架房屋建筑結構配筋及框架結構柱設計要點

鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構設計中的配筋和框架結構柱設計是整個建筑工程設計的重中之重，在此過程中，鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計應重點關注其配筋設計，關注框架結構外挑梁配筋，關注工程建設框架梁以及外挑梁所承受荷載與理論值之間的差距，盡可能縮小多層框架房屋建筑結構外挑梁斷面和框架結構承重梁斷面之間的尺寸差距。在整個鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構設計過程中，由于框架梁外伸部分外挑梁截面高度不能大于框架梁梁體高度，保證建筑工程結構框架梁頂部鋼筋能夠直接延伸出作為外挑梁頂部受力鋼筋，嚴格控制結構設計中外挑梁的跨度，保證鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構外挑梁外伸長度、抗震等級和框架結構承重量相匹配，結合鋼筋混凝土多層框架房屋承重結構外挑梁配筋情況計算撓度、裂縫參數等，進行鋼筋尺寸、型號和材質的搭配。在此過程中，鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構的具體配筋設計應調整框架柱鋼筋配比，避免承重柱鋼筋承受力不足而導致的房屋建筑結構設計質量不達標。此外，在整個計算過程中，還應該考慮外在荷載和地震作用等因素的不利狀態，加強對鋼筋混凝土多層框架房屋結構軟弱地基的處理。

在鋼筋混凝土多層框架房屋結構柱設計過程中，框架結構柱設計應盡可能地選擇矩形框架柱截面。當受制于鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構使用要求和功能目標不得不采用圓柱形截面時，圓柱截面配筋數量不得少于八根，且該八根鋼筋應在圓形截面上均勻布置，采取螺旋式的箍筋方式提高圓形承重柱的承載能力和剛度。

五、結語

總而言之，在鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構設計過程中，往往由于設計人員自身專業水平、房屋建筑結構修建所在地水文地理環境、房屋建筑結構施工技術等諸多不確定性因素，影響多層框架建筑結構房屋設計質量和設計精確度。鋼筋混凝土多層框架房屋建筑結構作為我國建筑產業應用的重要結構類型，必須在其初始參數設計過程中積極分析建筑結構施工可能存在的諸多問題，積極縮小辦法解決設計誤差，最大限度提升鋼筋混凝土多層框架結構房屋建設質量，促進我國建筑產業的逐步完善。