民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意的問題

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的普及，我們的工程技術(shù)人員越來(lái)越過分地依賴、相信計(jì)算機(jī)軟件對(duì)框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力所做出的分析和計(jì)算結(jié)果，而忽視了具體情況具體設(shè)計(jì)、具體分析，導(dǎo)致設(shè)計(jì)圖紙出現(xiàn)這樣或那樣的問題，這也就為民用建筑的安全性、發(fā)生危險(xiǎn)埋下了隱患。

關(guān)鍵詞：民用建筑；多層框架；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；注意事項(xiàng)

我們不否認(rèn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)給我們民用建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)的快捷和數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，也不否認(rèn)計(jì)算機(jī)應(yīng)力評(píng)價(jià)軟件的科學(xué)性，但是我們也要明白軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用是建立在某種標(biāo)準(zhǔn)化、理想化的條件下所作出的評(píng)估結(jié)果，因此，需要工程技術(shù)人員根據(jù)一些細(xì)節(jié)的特殊性，特別是抗震的需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗恼?，以保證民用建筑物的安全。

1 民用建筑物結(jié)構(gòu)的概述

作為民用建筑設(shè)計(jì)的一部分，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是建筑物的骨骼設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)要受到建筑物的外觀總體設(shè)計(jì)的影響，也必須考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，以及建筑物需要達(dá)到的抗震等級(jí)等安全要求，來(lái)進(jìn)行合理地結(jié)構(gòu)布置，也就是確定梁的長(zhǎng)短、柱子的根數(shù)（當(dāng)然也要考慮到實(shí)用性），以及梁與柱子的連接處節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)等。

2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可能存在的問題

2.1 截面積尺寸大小的選擇

大小尺寸的選擇，必須在規(guī)范所要求的取值范圍內(nèi)選擇，當(dāng)然還應(yīng)考慮到要使柱與梁的線剛度比值大于1，來(lái)應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的地震災(zāi)害時(shí)，梁不至于從柱子上脫落下來(lái)，也就是節(jié)點(diǎn)處于彈性工作階段。當(dāng)然計(jì)算機(jī)是不會(huì)變通，很有可能造成截面尺寸選擇會(huì)偏離實(shí)際的尺寸大小，也就是達(dá)不到強(qiáng)柱、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱梁的規(guī)范要求。

2.2 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖也會(huì)存在不合理現(xiàn)象

多層框架結(jié)構(gòu)，一般用于不帶地下室的，低于8層的樓房，其框架一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其獨(dú)立基礎(chǔ)（也就是地基）埋置較深，并且在地表以下0.05m左右設(shè)有我們俗稱的圈梁。我們以一棟三層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的小樓為例來(lái)說明，該樓為丙類建筑，要蓋在Ⅱ類場(chǎng)地上，設(shè)計(jì)層高位3.3m，地基埋深度是4m，基礎(chǔ)（圈梁）高度是0.8m，室內(nèi)比室外高0.4m。如果首層框架鑲嵌在0.05m處基礎(chǔ)拉梁頂面內(nèi)，那么層高會(huì)增加0.05m也就是到3.35m，基礎(chǔ)拉梁的截面、配筋、構(gòu)造設(shè)計(jì)都需要考慮防震，這是計(jì)算機(jī)軟件不易做到的?；A(chǔ)（地基）應(yīng)力計(jì)算以中心柱來(lái)計(jì)算，顯然有失妥當(dāng)，原因如下：

（1）柱腳彎矩如果按構(gòu)造來(lái)設(shè)計(jì)拉梁，那么無(wú)法得到平衡；

（2）按照GB50010：2002標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定：底柱的高度是基礎(chǔ)的頂面到首層樓蓋頂面之間的距離。也就是說將底層的圈梁按照地下一層，連同地上3層，整體按照4層進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，當(dāng)然如果梁上有載荷的話，應(yīng)將載荷一同考慮進(jìn)行計(jì)算。

這樣就可以計(jì)算出首層（地下地基）層高為F1=4-0.8-0.05=3.15（m），2層（實(shí)際地面1層）高為3.35m，3、4層（實(shí)際為2層和3層）的高度都是為3.3m。通常我們會(huì)根據(jù)抗震規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，來(lái)增加框架柱底層柱腳彎矩設(shè)計(jì)值，也就是在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上認(rèn)為加大1.25倍，當(dāng)然也會(huì)考慮到地基土的約束作用，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算時(shí)，將基礎(chǔ)層按照地下室來(lái)計(jì)算也就是有1層地下室，進(jìn)行重復(fù)計(jì)算，并依據(jù)兩側(cè)的計(jì)算結(jié)果的包絡(luò)圖進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)底層（圈梁以下地基）柱的配筋。

2.3 無(wú)法考慮自然災(zāi)害

對(duì)于建筑物來(lái)說，自然災(zāi)害是目前建筑安全的最大威脅，作為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)分析軟件是很難準(zhǔn)確地應(yīng)對(duì)復(fù)雜的環(huán)境下，建筑物抗擊自然災(zāi)害引起的自身應(yīng)力的變化，做到個(gè)性應(yīng)對(duì)。

3 針對(duì)問題工程技術(shù)人員需要作的工作

3.1 框架柱配筋的調(diào)整

地震時(shí)作用在框架柱特別是角柱上最大的應(yīng)力就是扭轉(zhuǎn)剪力，同時(shí)也要考慮到它會(huì)受到雙向彎矩的作用，這與正常工作狀態(tài)受到的雙向偏心受壓狀態(tài)是不同的。對(duì)從縱橫兩個(gè)方向計(jì)算機(jī)評(píng)估分析，對(duì)電算的結(jié)果取最大值并按照一定比例放大進(jìn)行配筋，當(dāng)然配筋必須采用對(duì)稱配筋的原則，力求滿足框架柱承受多種內(nèi)力合成的強(qiáng)度要求，配筋放大倍數(shù)分別是：角柱是電算配筋總截面積的1.4倍、邊柱是1.3倍，中柱是1.2倍。

3.2 框架梁裂縫寬度、斜截面配筋調(diào)整

框架梁的的驗(yàn)算以及梁端配筋調(diào)整來(lái)滿足梁端斜截面“強(qiáng)剪弱彎”的要求。

3.2.1 因素、措施

影響裂縫寬度因素有構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)和鋼筋的級(jí)別及直徑。改進(jìn)措施只有放大梁的配筋率或擴(kuò)大梁的截面尺寸。

3.2.2 梁端斜截面的配筋調(diào)整

（1）就是放大大梁中受力鋼筋的直徑；

（2）加大箍筋的直徑2mm。

3.2.3 梁端彎矩的調(diào)整

（1）先調(diào)幅后分配力矩；

（2）理論計(jì)算的結(jié)果直接與調(diào)幅系數(shù)相乘。

3.3 關(guān)于抗震性設(shè)計(jì)

3.3.1 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震性

對(duì)于抗震性能來(lái)講，首先是要根據(jù)場(chǎng)地的實(shí)際情況合理布局，至于框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是在計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算結(jié)果上，根據(jù)地震系數(shù)（基底剪力與結(jié)構(gòu)總重的比值）以及抗震要求，來(lái)加大配筋、或擴(kuò)大截面面積，至于擴(kuò)大的倍數(shù)需要經(jīng)過驗(yàn)證才能獲得，當(dāng)然也要減少結(jié)構(gòu)的突變（柱梁的變化均勻），來(lái)減少應(yīng)力集中，達(dá)到抗震的目的。

3.3.2 性能優(yōu)化與抗震性

在抗震方面，并不是配筋越高越好，也不是柱子越粗越好，我們要考慮性能的優(yōu)化，也就是哪兒需要用高配筋就在哪里用高配筋，柱子要適當(dāng)，否則會(huì)增加地基的負(fù)擔(dān)。

4 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其他問題

開發(fā)商為了節(jié)約成本，往往要求施工方在墻上任意開門窗洞，或柱間填充墻不到頂，而造成短柱，而短柱剛度大，然而混凝土抗剪強(qiáng)度小于地震產(chǎn)生的剪切強(qiáng)度時(shí)，短柱就有交叉裂縫出現(xiàn)，致使建筑物損壞甚至倒塌，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要采取一定的措施：

（1）降高、減壓（降低高度，減少壓力）、節(jié)點(diǎn)鉸接；

（2）多布箍筋，一般間距小于100mm，；

（3）采用良好的箍筋類型。

建筑框架梁外延），梁下并有鋼筋混凝土柱，對(duì)于這個(gè)柱子，有些工程技術(shù)人員，錯(cuò)誤地以構(gòu)造柱來(lái)配筋，而忽視對(duì)構(gòu)建柱的受力情況的分析和配筋計(jì)算時(shí)忽視了可能承受水平荷載作用對(duì)柱子的傷害，這也是發(fā)生事故的隱患之一。

5 小 結(jié)

只有靠人才能設(shè)計(jì)出高水平的產(chǎn)品、只有靠人才能建設(shè)高質(zhì)量的產(chǎn)品，讓計(jì)算機(jī)真正回歸工具的行列，來(lái)輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行計(jì)算和分析，至于計(jì)算的結(jié)果的怎么用，我們的工程技術(shù)人員會(huì)根據(jù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、自己的經(jīng)驗(yàn)、以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況（場(chǎng)地、氣候、物質(zhì)條件）綜合考慮，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)、安全、美觀、經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）.

[2]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）.

[3]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）.

[4]《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)和符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50083-97）.

[5]章天恩編著，《實(shí)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社，1995.