淺談多層建筑結構設計分析

戴敏明

【摘要】本文作者結合自身實際的工作經驗和實際的工程實例，淺談鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計中應注意的幾個問題，供廣大工程技術人員參考，以期能有效保障建筑結構設計的規(guī)范性和科學性，有效促進我國多層建筑的發(fā)展。

【關鍵詞】 多層建筑； 結構設計； 問題； 對策

1.引言

我國向城鎮(zhèn)化邁進的同時，房屋建筑逐漸由單層、多層向高層發(fā)展，房屋結構形式也由簡單的磚混結構變得日趨復雜，框架、剪刀墻、框-剪、框-筒、簡體等已變成當前建筑設計中的主要結構形式，在建筑的結構設計中，充分體現(xiàn)出了多樣化、理想化的發(fā)展趨勢。建筑結構設計的多樣化，不單單是和建筑物的審美價值、功能價值不可分割，還與建筑物本身的安全可靠與舒適性能等各方面性能緊密相關。改善和創(chuàng)新多層建筑的結構設計，對多層建筑的施工質量、使用功能具有十分重要的意義。只有有效保障多層建筑結構設計的科學性、合理性，才能使多層建筑的功能發(fā)揮齊全，只有設計合理才能使質量得到保障。

2.工程概況

廣東省韶關科藝創(chuàng)意工業(yè)有限公司C棟宿舍，其建筑結構形式為：框架結構；建筑用地面積：789.15m2，總建筑面積為4933.3m2；建筑層數(shù)：地上6層；建筑高度：總高度21.75m。下面根據(jù)C棟宿舍框架結構設計淺談多層建筑結構設計中應注意的幾個問題。

3.多層建筑結構設計的幾個問題及分析

3.1獨立基礎設計的荷載取值

鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨立基礎，《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）第4.2.1條指出，當?shù)鼗饕芰臃秶鷥炔淮嬖谲浫跽承酝翆訒r，不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋或荷載相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房，可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。這就是說，在6度地震區(qū)，大多數(shù)鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。但這些房屋在基礎設計時應考慮風荷載的影響。因此，在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計算分析中，必須輸入風荷載，不能因為在地震區(qū)高層建筑以外的一般建筑風荷載不起控制作用就不輸入。另一種情況是，在設計獨立基礎時，作用在基礎頂面上的外荷載（柱腳內力設計值）只取軸力設計值和彎矩設計值，無剪力設計值，或者甚至只取軸力設計值。以上兩種情況都會導致基礎設計尺寸偏小，配筋偏少，影響基礎本身和上部結構的安全。

3.2結構的抗震等級

在工程設計中，多數(shù)房屋建筑按其抗震設防分類屬于丙類建筑，如民用住宅、辦公樓及一般工業(yè)建筑等等，其抗震等級可根據(jù)烈度、結構類型和房屋的高度按《建筑抗震設計規(guī)范》表6.1.2確定。而電訊、交通、能源、消防和醫(yī)療等類建筑以及大型體育場館、大型零售商場等公共建筑，首先，應當根據(jù)《建筑抗震設防分標準》確定其中哪些建筑屬于乙類建筑（可能還有甲類建筑）。乙、丙類建筑，地震作用均按本地區(qū)抗震設防烈度計算。對于乙類建筑，一般情況下，當抗震設防烈度為6度至8度時，抗震措施應符合本地區(qū)抗震設防列度提高一度的要求。建筑結構抗震設防烈度和抗震等級必須根據(jù)實際工程確定。C棟宿舍屬于丙類建筑，工程所在地區(qū)的抗震設防烈度為6度，抗震等級為4級。

3.3抗震設計

因為抗震結構的設計是整個多層建筑設計中較難實施且相對薄弱的部分，而多層建筑本身具有的復雜性，使得地震一旦發(fā)生，就會出現(xiàn)許多不確定因素的影響，和不和估量的破壞，因此建筑結構的設計人員在進行建筑結構設計過程中，絕對不能忽視地震發(fā)生所帶來的巨大破壞性，必須掌握一定的減震、避震的原理。不僅如此，設計人員在設計過程中必須對抗震參數(shù)進行精確的核算分析，確?？拐鸾Y構設計的數(shù)據(jù)無誤。多層建筑進行結構設計如忽略地震結構的重要性，將造成建筑結構在抗震設計方面失效，并且降低建筑結構的使用壽命，甚至威脅到多層建筑居民的人身安全和財產安全。

抗震問題， 在多層建筑結構設計中的地位是不可小覷的。多層建筑要優(yōu)化設計建筑結構的構件位置，使得結構壓力均勻分給每個構件，不會出現(xiàn)承壓不均而導致地震時的嚴重破壞。對于非結構構件也要考慮其材料的安全性能。在確保地基強度的同時，還要考慮剪應力的問題，采取強柱弱梁、加強梁柱節(jié)點抗震構造措施、設置抗震墻等措施來抵抗水平剪力。梁柱的抗震設計如圖1所示。建筑物在此基礎上還要考慮對稱性和穩(wěn)定性，盡量減少地震災難的影響。

3.4連續(xù)梁根據(jù)單梁設計

在進行多層建筑的結構設計時，連續(xù)的單梁設計通常發(fā)生在結構陽臺變量的設計上。眾所周知，通常陽臺的邊梁荷重相對較小，因此在進行結構設計時一般不會引起設計人員的重視，進而就導致邊梁支座上部的負筋設置的比較少。這樣，就必然會在梁支座上部的配筋受拉區(qū)產生豎向的裂縫，而當陽臺的邊梁設計過長時，其裂縫問題就會變得更加嚴重。通常狀況下，陽臺的邊梁直接暴露在室外，受環(huán)境溫度的影響比較大，當外部的環(huán)境溫度發(fā)生變化時，挑梁的應力或邊梁的仲縮性就顯著變小，就會在梁內產生一定的收縮應力，進而導致支座附近的裂縫向四處延伸，大大降低邊梁的承載能力，嚴重影響建筑物的使用功能?？傊?，在進行結構設計時，對這類連續(xù)的單梁設計應加以足夠的重視。

3.5抗風結構設計

在多層建筑的設計中，自然風是不可避免的影響，因此多層建筑的結構設計不得不重視抗風性能。設計人員在進行多層建筑的結構設計時，一定要了解建筑材料的抗壓性，尤其是風壓帶來的載荷。因為多層建筑的樓層較高，雖然可以起到擋風的作用，但當建筑周圍的氣流發(fā)生變化時，建筑間會產生風洞效應，嚴重時可能導致旁邊多層建筑的主體結構破壞、玻璃幕墻因強烈振動破裂、外部掛件掉落和建筑墻體毀壞的現(xiàn)象。這對于多層建筑結構的穩(wěn)定性以及居住者的人生安全是非常不利的。

3.6水平位移的控制

水平位移在多層建筑結構中是無法避免的，因此在進行結構設計時，通過計算水平位移的數(shù)值要嚴格滿足多層建筑結構安全的需要，綜合考慮地震以及周期等因素。通常狀況下，剪力墻的位移線應該是彎曲的，不應該是剪切型的；而框架結構的位移線則恰好相反。

4.結束語

建筑結構設計直接決定了建筑工程的質量，合理的建筑結構設計具有極強的技術性和綜合性，對建筑結構的設計具有極其重要的指導意義。在多層建筑進行結構設計時，抗震以及抗風等結構得到優(yōu)化后，多層建筑物的使用壽命將有所提高，使居住者能夠舒適、安全地享受多層建筑帶來的好處。

參考文獻

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