結(jié)合工程實(shí)例分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

孫麗 羅強(qiáng)

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的高度不斷增加，并且呈現(xiàn)出各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此對于設(shè)計(jì)人員的要求越來越高，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合工程具體情況綜合考慮各種影響因素，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和方法不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)化，本文將結(jié)合蘇州某具體工程實(shí)例，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；框支層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 引 言

在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，不斷涌現(xiàn)出各種復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)形式，這對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，一個好的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要滿足計(jì)算要求和規(guī)范規(guī)定，而且還應(yīng)保證在符合使用功能的基礎(chǔ)上，最大限度的降低工程成本，提高設(shè)計(jì)的合理性。因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須不斷加強(qiáng)自身的專業(yè)實(shí)力和積累工程經(jīng)驗(yàn)，通過不斷的研究和分析，提出更好的設(shè)計(jì)分析方案，這樣才能夠促進(jìn)建設(shè)工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

（1）在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮軸向變形的影響。在建筑結(jié)構(gòu)中，當(dāng)承受的豎向荷載較大時，柱中會產(chǎn)生一定量的軸向變形，超過一定量的軸向變形，會對連續(xù)梁的受彎狀態(tài)造成影響，連續(xù)梁中的中間支座所受到的負(fù)彎矩會出現(xiàn)明顯的減小。同時在考慮預(yù)制構(gòu)件的下料長度時，也要結(jié)合軸向變形進(jìn)行考慮，軸向變形會對其取值造成影響，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)軸向變形的數(shù)值，對下料長度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（2）在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)要考慮水平荷載的作用。通常情況下，豎向荷載包括自重以及活荷載等，作用在豎向構(gòu)件上，會引起一定的軸力和彎矩，而其數(shù)值大小與高度的一次方成正比，但是對于水平荷載而言，其作用下建筑結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生軸力和力矩是與高度的二次方成正比的，其影響效果高于豎向荷載。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，豎向荷載引起的結(jié)構(gòu)效應(yīng)基本上都是定值，但對于水平荷載，比如風(fēng)荷載以及地震荷載等，其產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)效應(yīng)不是定值，而是與結(jié)構(gòu)的動力特性有很多關(guān)系，不同的結(jié)構(gòu)特性，其產(chǎn)生的水平荷載效應(yīng)會出現(xiàn)很大的不同，因此對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對水平荷載效應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)密的計(jì)算和分析。

（3）同時對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還應(yīng)該考慮結(jié)構(gòu)的延性。對于多層和小高層建筑而已，隨著層數(shù)的增加，結(jié)構(gòu)的柔性會變大。在這種情況下，對于在同樣的水平荷載作用下，出現(xiàn)的變形也越大。較大的變形可能使結(jié)構(gòu)進(jìn)行塑性階段，這可能導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)倒塌的危險，因此在塑性階段也應(yīng)保證有足夠的延性變形，這就要求在設(shè)計(jì)中，必須采取一定的工藝和技術(shù)措施從各方面增加結(jié)構(gòu)的延性。

（4）另外在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還應(yīng)當(dāng)考慮到嚴(yán)格控制建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形。在建筑結(jié)構(gòu)中，隨著層高的增加，在相同水平荷載的作用下，結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生更大的水平側(cè)移，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)在結(jié)構(gòu)的側(cè)移控制在規(guī)范規(guī)定的限值之內(nèi)。

3 工程實(shí)例

本工程為某一個辦公建筑工程，位于蘇州繁華的城市中心，地上一共有20層，配有一層地下室，總的建筑高度為78m，長寬比為3.7～7.5，高寬比為5.5～10.0之間，建筑總面積為12萬m2。

本工程所在區(qū)域地勢平坦，地基表面的土層基本為人工填土，填土下面則為沉積土，水平和豎向兩個方面的土分別較為均勻，根據(jù)本地區(qū)的規(guī)范要求，本工程為6度抗震，場地類別為三類，基本風(fēng)壓取為0.45kN/m2。

3.1 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)過分析，本工程的主體結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。進(jìn)行剪力墻的布置時應(yīng)結(jié)合建筑物的使用功能，合理的進(jìn)行剪力墻位置和數(shù)量的布置，剪力墻主要起到抗側(cè)力的作用。同時剪力墻的布置可以形成筒體結(jié)構(gòu)，在筒體周圍可以合理的布置框架柱。本工程中，樓層主次梁的布置是沿著Y方向，這是為了滿足使用功能的要求和樓高的限制，這樣有利于提高樓層的凈高，降低主梁的高度。本工程結(jié)構(gòu)的嵌固端位于地下室的頂板，在板厚的設(shè)計(jì)取值時，綜合考慮了板的承載力和水平荷載的作用引起，將板的厚度確定為1800mm，板內(nèi)鋼筋采用雙層、雙向滿布配置。

3.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之前要充分了解地質(zhì)勘察的結(jié)果，通過承載力的計(jì)算，本工程的基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)方案，基礎(chǔ)筏板采用厚板，板厚1800mm。樁的布置配合建筑柱網(wǎng)的格局，縱向?yàn)?.4m，橫向?yàn)?.8～2.4m。在本工程中對樁筏基礎(chǔ)的沉降進(jìn)行計(jì)算時，是考慮樁、土、承臺共同工作機(jī)理，為了確保計(jì)算結(jié)構(gòu)的精確度，應(yīng)特別注意各種先進(jìn)技術(shù)資料的收集和整理。

3.3 框支層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

（1）剪力墻的設(shè)計(jì)。在本工程的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)不同部位的情況，相應(yīng)的設(shè)計(jì)剪力墻的厚度。本工程中，核心筒的落地剪力墻的厚度為35cm，而在其他部位，例如建筑四角，其采用的剪力墻的厚度為40～60cm，形狀為L形。在本工程中，通過分析，采用的墻肢軸壓比的數(shù)值為0.5以內(nèi)，這樣可以有效的提高混凝土的受壓能力，整體上提高了結(jié)構(gòu)的延性。對墻體結(jié)構(gòu)進(jìn)行水平和豎向鋼筋的配置時，應(yīng)滿足計(jì)算結(jié)果的要求，同時還應(yīng)符合規(guī)范的要求，規(guī)范中規(guī)定鋼筋的最小配筋率不得低于0.3%。當(dāng)對于底部加強(qiáng)區(qū)域的剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時，有其相應(yīng)的規(guī)范和技術(shù)要求。在剪力墻的周圍要布置好一定量的約束邊緣構(gòu)件，這些構(gòu)件的配筋率不得低于1.2%，同時箍筋的配筋率應(yīng)大于1.4%。

（2）框支柱的設(shè)計(jì)。本工程中，框支柱的軸壓比設(shè)定為0.6?？蛑е慕孛嫘问接卸喾N，為1600×1200或1600×1600等幾種形式。在設(shè)計(jì)中，通過相應(yīng)的計(jì)算可知，全部的框支柱在受力方面都較為合理，沒有出現(xiàn)異常的情況，軸壓比均滿足低于0.6的要求，在0.41～0.52之間，因此，在設(shè)計(jì)中對于框支柱變形的控制情況較為理想。當(dāng)進(jìn)行框支柱的剪力設(shè)計(jì)時，剪壓比的大小不得超過0.15，跟根據(jù)配筋情況確定設(shè)計(jì)值，同時要乘以1.1的放大系數(shù)。柱內(nèi)的縱向配筋率低于1.2%，而箍筋配筋率不得超過1.5%，這樣的配筋情況才能保證柱的延性效果。

（3）轉(zhuǎn)換梁柱設(shè)計(jì)。在本工程中，存在梁柱轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)。該層的總高度為244cm，在第十層設(shè)置轉(zhuǎn)換層。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用分析軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換層內(nèi)力和變形的計(jì)算。通過計(jì)算，可知轉(zhuǎn)換住為大偏心壓彎構(gòu)件，因此經(jīng)過分析，在轉(zhuǎn)換梁的邊緣延伸出一段梁，這個措施的采用，有效的減小了混凝土拉應(yīng)力區(qū)的范圍，改善了柱大偏心的受力狀況。本工程中轉(zhuǎn)換層的混凝土梁采用的跨度為11m，截面高度為1700mm，寬度為1400mm，轉(zhuǎn)換柱的截面為高為1600mm，寬為1200mm，混凝土的強(qiáng)度等級為C35。

4 結(jié) 語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，框架剪力墻結(jié)構(gòu)在小高層以及高層領(lǐng)域中的應(yīng)用日益增加。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接的影響到的設(shè)計(jì)質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益型。文章通過結(jié)合筆者的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)要把握的幾個重要設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時結(jié)合框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例來加以探討，提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略，為同行提供參考借鑒。

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