建筑設(shè)計中多層框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

文宋永帥 林孝和 程寬 陳洪

【摘要】多層框架是建筑結(jié)構(gòu)的一種形式，在建筑設(shè)計領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。目前，常用的框架結(jié)構(gòu)有鋼筋混凝土框架、鋼框架、預(yù)應(yīng)力混凝體框架、鋼骨混凝土框架等，在這里以鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為主要研究對象。本文基于大量文獻資料，首先分析了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，然后結(jié)合以往工作經(jīng)驗，對多層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行了探討分析，僅供廣大同行參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計；多層框架結(jié)構(gòu)；優(yōu)缺點；設(shè)計要點

近年來，隨著城市化與城鎮(zhèn)化建設(shè)速度的不斷加快，多層建筑物越來越多。框架結(jié)構(gòu)是多層建筑常用的一種結(jié)構(gòu)形式，在我國建筑設(shè)計的應(yīng)用最普遍，其設(shè)計工作受到的關(guān)注自然很高。為了優(yōu)化多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，下面從鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點入手面，對多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計要點進行了分析，對豐富多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐經(jīng)驗有積極的實踐意義。

1、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點

1.1優(yōu)點

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用較多，其優(yōu)點大家有目共睹。從總體上看，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)優(yōu)點主要包括[1]：1）重量輕，空間布置靈活，可節(jié)省材料；2）建筑平面可以布置較大的空間，方便構(gòu)建大的建筑空間；3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件標準化、定型化，可以采用裝配式結(jié)構(gòu)；4）結(jié)構(gòu)剛度好，整體性好，梁柱可以澆筑成各種形狀；等等。

1.2缺點

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)優(yōu)點雖然很突出，但是實際應(yīng)用中依然表現(xiàn)出了一些缺點，主要包括[2]：1）框架節(jié)點應(yīng)力集中顯著，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度小，受地震等地質(zhì)災(zāi)害影響下，可產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性的重大破壞，地震活動比較活躍的地帶不適合采用這種建筑結(jié)構(gòu)；2）鋼筋、混凝土的用量都比較大，構(gòu)件多，工序多，吊裝多，存在一定的人力浪費等問題。

2、多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架設(shè)計要點

經(jīng)過多年應(yīng)用實踐，對多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架設(shè)計有了系統(tǒng)性認識，總結(jié)了諸多的設(shè)計經(jīng)驗和教訓。結(jié)合這些經(jīng)驗和教訓，分析了多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架設(shè)計要點。

2.1基礎(chǔ)設(shè)計

第一，認真進行地質(zhì)勘測，了解施工區(qū)域范圍內(nèi)的地質(zhì)條件，掌握與工程基礎(chǔ)設(shè)計相關(guān)的信息，如水文情況、持力層情況、抗剪切強度等，并以此為依據(jù)，擬建多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑。

第二，基礎(chǔ)可采用條形基礎(chǔ)或獨立基礎(chǔ)。確立基礎(chǔ)類型后，根據(jù)地基變形、承載力等情況確定地基尺寸，并驗算地基截面，以確保地基設(shè)計合理。

第三，在同時滿足變形好承載力需求等方面情況下，最好選擇成本低的淺基礎(chǔ)，這類地基以天然地基為基礎(chǔ)，對土層原結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性破壞小，可提高地基穩(wěn)定性。與此同時，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)自重、地下水位等實際情況，合理選取地基持力層，保證地基承載力，控制基礎(chǔ)不均勻沉降。

第四，地基處理時，要綜合考慮地質(zhì)勘察報告、當?shù)厮那闆r，以及以往的同類工程設(shè)計經(jīng)驗，根據(jù)實際情況選擇適合的地基處理方式，減少地基處理的盲目性。

2.2抗震設(shè)計

第一，梁的高度取值確定。由于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)本身的抗震性不太好，為了提高并使多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計符合抗震性要求，設(shè)計人員要認真考慮梁的高度取值問題，必須保證這一取值的正確性和客觀性。如果沒有辦法確定具體的合理取值，最好選擇較大的數(shù)值，避免梁的剛度過小，滿足不了抗震性要求。

第二，梁端負彎矩取值確定。在垂直荷載條件下，梁端負彎矩取值要大于計算值，雖然能增加梁端負彎矩配筋量，但也很容易造成抗彎儲備過高，一旦遭受地震等地質(zhì)災(zāi)害，就會引發(fā)不安全因素。為此，計算梁端負彎矩配筋時，最好選擇較小的負筋值，同時放寬跨中配筋。為了提高框架結(jié)構(gòu)抗震性，可以將配筋相差不超過5%的梁配筋級別定為一級。

第三，如果施工過程中，材料出現(xiàn)了變化，相應(yīng)的梁鉸負筋也要重新設(shè)計，不能采用原來的配置量。

2.3配筋設(shè)計

2.3.1框架外挑梁配筋

在多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計時，受建筑占地面積、使用功能等多方面影響，挑梁一般設(shè)置在梁端[3]。由于挑梁荷載與框架梁荷載是不一樣的，它們的斷面尺寸自然也不一樣，所以設(shè)計人員應(yīng)該針對框架外挑梁實際受力情況確定其斷面尺寸，以及配筋量，不能采用將框架梁配筋延伸至外挑梁的配筋設(shè)置方法，這樣做會降低框架外挑梁施工質(zhì)量。要求設(shè)計人員對框架外挑梁受力的實際情況進行準確分析，以便合理確定配筋量。

2.3.2框架柱配筋

從以往的框架結(jié)構(gòu)建筑配筋設(shè)計情況看，框架柱配筋數(shù)量相對不多，一旦遭受地震等地質(zhì)災(zāi)害，框架柱就會受到較大的扭轉(zhuǎn)剪力，同時承受雙向彎矩作用。由于橫梁對框架柱的約束力較小，如果框架柱遭受雙向彎矩，勢必產(chǎn)生非常嚴重的損壞，破壞框架整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，危及人的生命安全。為此，對框架柱配筋進行設(shè)計，必須選取最不利的方向進行配筋數(shù)量計算。

具體設(shè)計工作中，為了使框架柱強度符合承載力及抗震性要求，其配筋計算或設(shè)計應(yīng)當注意以下幾點內(nèi)容：第一，當多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑地基不是堅硬土層時，設(shè)計人員要在原來配筋量基礎(chǔ)上給予適當?shù)脑隽吭O(shè)計，增加框架柱配筋，一定程度上能增加框架柱本身的承載力；第二，為提高箍筋對混凝土的制約力，設(shè)計人員可以將框架柱箍筋設(shè)計成井字形和菱形；第三，在遭受地震等地質(zhì)災(zāi)害情況下，多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑的抗震墻、邊柱等重心都會發(fā)生偏移，為最大程度的提高這些部位的抗受拉能力，必須確保縱筋截面設(shè)計大于計算值的1/4。

結(jié)論：

綜上所述，通過本文論述，對多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)缺點有了更深入的認識。由于多層框架結(jié)構(gòu)的抗震性不是很好，進行多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計時，要特別注重抗震設(shè)計、配筋設(shè)計及基礎(chǔ)設(shè)計，想法設(shè)法的提高框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，增強多層框架結(jié)構(gòu)安全性，使之適用性范圍得以拓寬。在今后工作中，還要加強多層框架結(jié)構(gòu)工程設(shè)計實踐分析，總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓，不斷優(yōu)化多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計。

參考文獻：

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