淺談建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

【摘要】隨著我國建筑框架結(jié)構(gòu)建筑的不斷發(fā)展，研究其設(shè)計(jì)的有關(guān)問題凸顯出重要意義。本文首先對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)做了概述，分析了建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有關(guān)問題，探討了建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)措施，最后著重論述了關(guān)于柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段的有關(guān)問題。

【關(guān)鍵詞】建筑；框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；分析

一、前言

建筑框架結(jié)構(gòu)有著其獨(dú)特的建筑特征，應(yīng)該引起有關(guān)人員的格外注意。研究建筑框架結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的有關(guān)問題，能夠更好地指導(dǎo)我國建筑框架結(jié)構(gòu)建筑的實(shí)踐，從而更好地推動(dòng)該項(xiàng)工作的進(jìn)步。本文從介紹建筑框架結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)著手本課題的研究。

二、建筑框架結(jié)構(gòu)概述

當(dāng)前建筑工程多層結(jié)構(gòu)的有著明顯的重要特點(diǎn)，這些特點(diǎn)給建筑工程的建筑框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)帶來了新的趨勢。多層建筑在豎向構(gòu)件以及構(gòu)成方面帶來了逐層累積的重力以及荷載，這就需要較大尺寸的柱體以及墻體來支撐，給工程框架結(jié)構(gòu)施工帶來了新的技術(shù)要求。

與此同時(shí)，建筑的構(gòu)件還需要承受地震荷載以及風(fēng)載荷等荷載，而且這些荷載都屬于非線性的豎向分布荷載，而且對(duì)建筑高度的敏感程度較高。以地震荷載為例，就層數(shù)較低的建筑而言，考慮這些建筑的荷載時(shí)一般只需要考慮恒定荷載以及部分動(dòng)荷載，而對(duì)于建筑物的墻體、柱體以及樓梯等結(jié)構(gòu)，一般不會(huì)予以嚴(yán)格控制，其他構(gòu)件滿足設(shè)計(jì)要求之后，對(duì)應(yīng)的這些構(gòu)件也都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，對(duì)于現(xiàn)代化的鋼架支撐系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)的過程中在沒有提出特殊承載要求的時(shí)候，不需要對(duì)柱體以及梁的尺寸加大，只需要增加板就能達(dá)到對(duì)應(yīng)的要求。但是，對(duì)于多層建筑，解決上述問題還不夠，首先要解決的問題除了抗剪問題之外，還需要考慮抵抗變形以及抵抗力矩的問題。

三、建筑工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題分析

在進(jìn)行建筑工程的基礎(chǔ)施工設(shè)計(jì)中，鋼筋混凝土建筑框架結(jié)構(gòu)形式的房屋建筑，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)多是采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。針對(duì)這類結(jié)構(gòu)形式的房屋建筑工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，由于建筑樓層的高度與地基條件不同，在具體設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)要求與存在問題也有不同。比如，對(duì)于鋼筋混凝土建筑框架結(jié)構(gòu)形式的建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，就有相關(guān)要求指出，如果在進(jìn)行建筑框架結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，建筑地基的受力范圍內(nèi)沒有存在軟弱粘性土層情況時(shí)，并且建筑樓層不超過8層，樓層高度在25米以下時(shí)，對(duì)于一般建筑框架結(jié)構(gòu)房屋建筑工程，或者是荷載性當(dāng)?shù)慕ㄖ蚣芙Y(jié)構(gòu)廠房建筑，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中就不需要進(jìn)行建筑地基或者是建筑基礎(chǔ)的抗震承載力設(shè)計(jì)驗(yàn)算。

1.建筑風(fēng)荷載作用與抗震荷載設(shè)計(jì)問題

根據(jù)這一情況，在進(jìn)行建筑框架結(jié)構(gòu)建筑房屋的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，對(duì)于8度地震區(qū)的房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，滿足上述條件的鋼筋混凝土建筑框架結(jié)構(gòu)形式房屋建筑，就不需要進(jìn)行建筑地基或者基礎(chǔ)的抗震承載設(shè)計(jì)驗(yàn)算。但是，在結(jié)合建筑房屋的設(shè)計(jì)施工實(shí)際情況，在進(jìn)行該種情況與類型的房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中雖然不需要進(jìn)行房屋建筑基礎(chǔ)以及地基的抗震承載設(shè)計(jì)驗(yàn)算，但是需要在建筑地基荷載設(shè)計(jì)中，需要對(duì)于建筑地基的風(fēng)力荷載影響進(jìn)行設(shè)計(jì)考慮。一些鋼筋混凝土建筑框架結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)荷載設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往會(huì)因?yàn)榻ㄖこ烫幱诘卣饏^(qū)高層建筑的范圍之外，因此，在進(jìn)行建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，就忽視對(duì)于建筑基礎(chǔ)風(fēng)荷載的設(shè)計(jì)驗(yàn)算，這是建筑框架結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)荷載設(shè)計(jì)中存在比較突出和嚴(yán)重的問題，應(yīng)注意進(jìn)行避免。

2.建筑基礎(chǔ)頂面荷載設(shè)計(jì)問題

另一方方面，在進(jìn)行建筑框架結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)荷載設(shè)計(jì)驗(yàn)算中，進(jìn)行建筑獨(dú)立基礎(chǔ)部分的設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于建筑基礎(chǔ)頂面上的外荷載設(shè)計(jì)中，只是通過建筑基礎(chǔ)頂面荷載的軸力設(shè)計(jì)值以及彎矩設(shè)計(jì)值，進(jìn)行荷載作用設(shè)計(jì)驗(yàn)算，容易忽略建筑基礎(chǔ)頂面荷載中的剪力作用設(shè)計(jì)，甚至一些建筑基礎(chǔ)頂面荷載設(shè)計(jì)中，只是通過軸力計(jì)算進(jìn)行建筑基礎(chǔ)頂面荷載設(shè)計(jì)計(jì)算，這都容易對(duì)于建筑基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，也是建筑框架結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)荷載設(shè)計(jì)中存在比較突出的另一問題，需要在設(shè)計(jì)中進(jìn)行注意和避免。

四、建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)措施

對(duì)于具有抗震設(shè)計(jì)的磚房，底層的抗震墻和上部磚混結(jié)構(gòu)都具有一定的抗震效果，但是由于這兩部分承重能力不同，他們的抗震效果也有所差異，尤其是過渡樓層的受力較為復(fù)雜，需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。為了保證這類抗震磚房的結(jié)構(gòu)安全，需要建立以“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)控制：

1.對(duì)于底層框架磚房結(jié)構(gòu)，應(yīng)該考慮塑性變形的影響，在設(shè)計(jì)中采用底部剪力法，可以有效提高建筑框架的剛度，因此，設(shè)計(jì)中一般采用底部剪力法對(duì)底層設(shè)計(jì)剪力值乘以1.2-1.5的修正系數(shù)，同時(shí)需要提高軟層的屈服強(qiáng)度。

2.磚混框架結(jié)構(gòu)的建筑不能利用框架抗震墻的剪力分配法則進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)中還需要考慮底層的塑性變形，為了保證這種框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果，可以在抗震墻設(shè)計(jì)中，對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行剛度分配，在剛度分配中要考慮到整個(gè)抗震墻的剛度弱化，因?yàn)橐坏┛拐饓κ艿降卣鹱饔贸霈F(xiàn)開裂，其剛度將下降到彈性剛度的20-30%。

3.為了提高框架結(jié)構(gòu)的整體性，需要在底層框架磚墻的上層設(shè)置構(gòu)造柱，并在每層樓的頂部設(shè)置圈梁；底層框架的頂板優(yōu)先采用現(xiàn)澆混凝土板，軟層中的柱，特別是結(jié)構(gòu)剛?cè)嵯嘟拥牡胤?，?yīng)該避免出現(xiàn)塑性鉸。

4.設(shè)計(jì)人員要轉(zhuǎn)變設(shè)計(jì)思路，提高設(shè)計(jì)部門及設(shè)計(jì)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，盡快走出”不設(shè)防”的誤區(qū)。要在嚴(yán)格執(zhí)行《抗規(guī)》的前提下，在合理的平面布置上多做文章，同時(shí)設(shè)計(jì)單位可安排專人嚴(yán)把抗震設(shè)計(jì)關(guān)。

五、關(guān)于柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段的問題分析

1.要充分考慮房屋結(jié)構(gòu)所受風(fēng)力荷載對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的影響

雖然現(xiàn)行抗震規(guī)范設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定：當(dāng)建筑工程地基的主要受力層范圍并非集中在軟弱粘性土層，并且建筑施工項(xiàng)目層數(shù)≤7層，總層高≤24m的情況下，這部分民用建筑工程在實(shí)際施工過程中可不必進(jìn)行地基基礎(chǔ)抗震承載力的驗(yàn)算.從這一角度看，對(duì)于抗震等級(jí)為7級(jí)以上的地震施工建設(shè)區(qū)域而言，這部分多層框架房屋結(jié)構(gòu)在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過程中亦不必進(jìn)行抗震承載力的分析計(jì)算。但是這部分房屋結(jié)構(gòu)所受到的風(fēng)力荷載作用力對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響卻不得不加以關(guān)注。

2.應(yīng)全面考慮建筑框架結(jié)構(gòu)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的外荷載種類

個(gè)別設(shè)計(jì)者在對(duì)多層框架房屋結(jié)構(gòu)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)階段，忽略作用于基礎(chǔ)頂面的剪力設(shè)計(jì)值的影響，外荷載種類只取彎矩以及軸力設(shè)計(jì)值進(jìn)行判定。更有甚者，部分房屋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在外荷載確定中連彎矩設(shè)計(jì)值參數(shù)及剪力設(shè)計(jì)值參數(shù)都忽略不計(jì)，只考慮軸力設(shè)計(jì)參數(shù)。以上兩種外荷載種類的確定方式必然會(huì)在不同程度上導(dǎo)致基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)較小，同時(shí)配筋比例也不合理。這將對(duì)基礎(chǔ)本體以及整個(gè)多層框架房屋上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性造成嚴(yán)重影響。

六、結(jié)束語

通過對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)問題的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，建筑框架結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計(jì)方面，要嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，深挖其中常見的問題，從而更好地保障建筑框架結(jié)構(gòu)的順利進(jìn)行。希望本文的研究對(duì)相關(guān)實(shí)踐能起到積極作用。

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