淺談多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

李可福

摘 要：在建筑工程的各個領(lǐng)域中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計均得到應(yīng)用與普及，在結(jié)構(gòu)設(shè)計管理上，多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計方案同樣發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其是將來建筑設(shè)計管理發(fā)展的重要組成。所以必須高度重視多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計研究工作，一切從工作的實際情況出發(fā)，不斷提升建多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用水平，有效促進實現(xiàn)現(xiàn)代化、高效化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研究。本文針對其中的多層框架結(jié)構(gòu)進行了全面設(shè)計討論。

關(guān)鍵詞：房屋建筑 框架結(jié)構(gòu) 設(shè)計要點

與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)相比鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)有著明顯的優(yōu)勢，鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)由于具有結(jié)構(gòu)傳力明確、結(jié)構(gòu)靈活、整體性強、抗震能力強等諸多 優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑中。近年來隨著城市居民對建筑使用性能以及質(zhì)量需求的不斷提升，以及城市發(fā)展規(guī)劃對土地利用率要求的進一步提升，我國城市建筑事業(yè)發(fā)展越來越多的采用多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，但在多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用過程中還存在很多問題，需要在設(shè)計過程中加以注意。

一、多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則分析

首先，在抗震設(shè)防地區(qū)，應(yīng)注意遵循強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點強錨固的設(shè)計原則，一般成延性框架。恰當?shù)倪\用“強柱弱梁”的原則可以節(jié)約費用，做到經(jīng)濟實惠；還可以使樓層的凈空高度得到加大，來提高建筑的整體剛度。其次，在框架梁的配筋設(shè)計上，主要在主梁和次梁之間相交的地方要增加箍筋和吊筋來保證穩(wěn)定性。比如，當梁端的縱向受拉鋼筋的配筋率大于2%時，要加大箍筋的最小直徑到至少2mm，結(jié)構(gòu)設(shè)計師不能忽視這個問題，要根據(jù)實際情況及時的調(diào)整，這也不代表在進行框架計算時荷載取值并不是越大越好，要結(jié)合各種具體的情況來進行設(shè)計計算等。最后，在現(xiàn)澆樓板設(shè)計中的注意事項是：《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：兩對邊支承的板應(yīng)按單向板計算；四邊支承的板，當長邊與短邊長度之比不大于2.0時，應(yīng)按雙向板計算；當長邊與短邊長度之比大于2.0但小于3.0時，宜按雙向板計算；當按沿短邊方向受力的單向板計算時，應(yīng)沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋；當長邊與短邊長度之比不小于3.0時，可按沿短邊方向受力的單向板計算。因此，設(shè)計人員在設(shè)計樓板時，應(yīng)區(qū)分好單向板和雙向板，這是正確進行樓板設(shè)計的前提。

二、多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

（一）基礎(chǔ)連系梁的設(shè)計

如果建筑的基礎(chǔ)埋置相對較深時，應(yīng)當利用基礎(chǔ)連系梁來降低底層柱的計算長度。同時，應(yīng)當在±0.00之下設(shè)計連系梁，從而組成有效的框架，而位于連系梁之下的柱應(yīng)當利用短柱來對其實施加強處理。倘若基礎(chǔ)連系梁受到樓梯柱或填充墻等荷載作用時，在進行計算時，應(yīng)當與所連柱的最大軸力設(shè)計值的10%進行疊加，基礎(chǔ)連系梁的配筋應(yīng)當與梁的受力需求相符合。倘若有抗震設(shè)防需求時，基礎(chǔ)間應(yīng)當順著兩個主軸的方向來對基礎(chǔ)連系梁進行設(shè)計。另外，當獨立基礎(chǔ)埋置不深時，基礎(chǔ)系梁宜設(shè)置在基礎(chǔ)頂部。當基礎(chǔ)系梁的受彎承載力大于柱的受彎承載力時，地基和基礎(chǔ)可不考慮地震作用，應(yīng)避免基礎(chǔ)系梁和基礎(chǔ)之間形成短柱。另外須注意的是：一、二級框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)系梁除承受柱彎矩外，邊跨系梁尚應(yīng)考慮不小于基礎(chǔ)系梁以上柱下端組合的剪力設(shè)計值產(chǎn)生的拉力或壓力?；A(chǔ)系梁截面高度一般可取柱中心距的 1/12～l/18，截面寬度可取 1/20～1/30。

構(gòu)造基礎(chǔ)系梁的截面可取上述限值范圍內(nèi)的下限值，縱向受力鋼筋可取上述所連接柱子的最大軸力設(shè)計值的l0% 作為拉力或壓力來計算，當為構(gòu)造配筋時，除滿足最小配筋率外，還不得小于上下各 2Φ14（二級鋼），箍筋不得小于Φ8@ 200。當基礎(chǔ)系梁上作用有填充墻或樓梯柱等傳來荷載時，基礎(chǔ)系梁截面應(yīng)適當增加，計算出的配筋應(yīng)和上述構(gòu)造配筋疊加。構(gòu)造基礎(chǔ)系梁頂標高通常宜與基礎(chǔ)頂標高相同。在這種情況下，基礎(chǔ)宜按偏心受壓構(gòu)件計算。

（二）抗震性的設(shè)計分析

為滿足建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求，在進行多層框架建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員要保證梁的剛度取值準確、客觀，如果取值無法確定時，要盡量取比較大的值，避免梁的剛度過小，在垂直荷載下，梁端負彎矩計算結(jié)果比實際值大，從而增大了梁端負彎矩配筋量，使得抗彎安全儲備偏高，在地震作用下，就會引起一些不安全因素。對于梁端負筋，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員要盡量取小的負筋計算值，這樣才能為梁端塑性鉸的及時出現(xiàn)提供保障。在進行設(shè)計時，設(shè)計人員要保證梁端負筋配置量低于需求量，或者正好等于需求量，并適當?shù)姆艑捒缰信浣睿瑢τ诙鄬涌蚣芙ㄖY(jié)構(gòu)，為方便施工，設(shè)計人員可以將配筋相差在5%以內(nèi)的梁設(shè)置成一種配筋。同時在進行施工時，要特別注意，如果施工需要改變材料，要注重對梁鉸負筋進行密切的關(guān)注，避免因材料的改變，從而引起配置量的改變。

（三）調(diào)整框架柱配筋的設(shè)計分析

為了提高框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)固度，需要對框架柱配筋進行調(diào)整?？蚣苤卣鹱饔孟?，角柱等位置受到的扭轉(zhuǎn)作用力較強，雙向偏心作用下增加了扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對內(nèi)力負面影響大，橫梁約束效果差、導(dǎo)致框架柱體的受危害程度過高。為此，需要加強不利方向的框架計算處理，提高其橫向配筋、縱向配筋的合理控制效果。針對配筋計算，需要加強下述問題控制。在地震影響下，抗震墻端柱、角柱以及邊柱極易出現(xiàn)偏心受拉，就此柱內(nèi)縱筋總截面需超過計算值的25%；另外框架柱的配筋需根據(jù)實際情況增大至計算值的1.2～1.6倍，一般中柱需要增大至計算值的1.2倍，邊柱要增大至1.3倍，角柱要增大至1.4倍。此外，為了保證澆筑混凝土具有良好的約束限制能力，需要對框架柱的箍筋機械井字形設(shè)計處理；焊接方式采取二級、三級底部結(jié)構(gòu)。保證縱向鋼筋設(shè)計的配筋率高于3%，箍筋直徑需要大于8mm。

（四）框架結(jié)構(gòu)柱的設(shè)計要點

倘若框架結(jié)構(gòu)柱位于地上的部分是圓柱時，那么就應(yīng)當將地下的部分盡可能地做成矩形柱，這樣能夠使施工的工序得以有效的減少。同時，應(yīng)當確保圓柱的縱筋根數(shù)不少于8根，且應(yīng)當將螺旋式作為圓柱箍筋的首選，這樣能夠使柱子的承載力、剛度以及結(jié)構(gòu)的整體性得以極大的提升，施工圖紙中應(yīng)當將柱子端部一圈半的水平段明確標注出來；矩形柱應(yīng)當將井字復(fù)合箍的箍筋方式當作首選，對于有抗震設(shè)防需求的，必須嚴格根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范來對其實施加密設(shè)計。另外，應(yīng)當在不超出全柱高范圍的情況下對樓梯間與角柱間的梯柱及框架柱實施加密處理。此外，通常情形下，框架結(jié)構(gòu)柱的截面必須與如下幾個要求相符：針對一、二、三級抗震需求的建筑結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)柱的截面邊長必須大于400mm；針對四級抗震需求的建筑結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)柱的截面邊長必須大于300mm；而針對非抗震需求的建筑結(jié)構(gòu)，其框架結(jié)構(gòu)柱的截面邊長必須大于 250mm。

總之，近年來隨著我國建筑市場的蓬勃發(fā)展，鋼筋混凝土多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計以其明顯的優(yōu)勢，正在被我國建筑工程施工領(lǐng)域所廣泛的采用。建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性與合理性對房屋建筑質(zhì)量與使用性能有著決定性的影響，為此若想促進多層框架房屋結(jié)構(gòu)在我國建筑施工領(lǐng)域的健康發(fā)展，必須確保多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性，在實施設(shè)計時設(shè)計工作人員需要對工程設(shè)計各個環(huán)節(jié)存在的不利影響因素進行全面的分析，通過提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，以此來提高多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，提高建筑結(jié)構(gòu)的使性能。