多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

張忠林

摘 要：在我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展的今天，多層框架結(jié)構(gòu)憑借其自身的很多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代建筑中。人們對(duì)自己住房的要求也在不斷的提升，這就對(duì)我國建筑工程的設(shè)計(jì)施工的合理性提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：多層框架；房屋；設(shè)計(jì)

1 多層框架房屋地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)

（1）首先要準(zhǔn)確的閱讀并使用地質(zhì)報(bào)告。掌握勘察報(bào)告的主體內(nèi)容，注意勘察結(jié)論和計(jì)算指標(biāo)的可靠程度，通過本身的專業(yè)技能進(jìn)而判斷，結(jié)合報(bào)告中的建議對(duì)該項(xiàng)工程的適用性進(jìn)行取舍。

（2）在滿足承載力和變形的基本要求下，盡量采用比較經(jīng)濟(jì)的天然地基上的淺基礎(chǔ)。地基持力層的選擇應(yīng)從地基基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的整體性出發(fā)，綜合考慮場地土層的分布情況及穩(wěn)定性，土層的物理力學(xué)性質(zhì)，建筑物的體型、結(jié)構(gòu)類型和荷載性質(zhì)與大小，還要考慮地下水的影響，山區(qū)建筑還要考慮土坡度情況。

（3）多層房屋一般采用條形基礎(chǔ)或獨(dú)立基礎(chǔ)。一般先由地基承載力和變形確定基礎(chǔ)底面尺寸，然后再進(jìn)行基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)驗(yàn)算。

（4）在地基處理時(shí)，要針對(duì)地質(zhì)報(bào)告條件和水文地質(zhì)條件選用合適的地基處理方法。

（5）要有長期荷載重心和基礎(chǔ)形心盡量相重合的概念。要有基礎(chǔ)整體性的概念，通過增設(shè)基礎(chǔ)連系梁和基礎(chǔ)圈梁等措施來保證。

2 多層框架房屋結(jié)構(gòu)類型的選擇

多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，基礎(chǔ)類型的選擇應(yīng)充分結(jié)合房屋建設(shè)施工場地及周邊的地址情況、房屋上部結(jié)構(gòu)荷載需求等因素。在以往設(shè)計(jì)案例中，常有因基礎(chǔ)類型或上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理而造成的地基基礎(chǔ)不均勻下沉或地基基礎(chǔ)傾斜的問題，為了避免這類問題的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)過程中需強(qiáng)化對(duì)房屋上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)類型匹配度的研究，確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與合理性。此外，在保證多層房屋框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對(duì)候選方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比，綜合各方面因素選用最為經(jīng)濟(jì)、可靠的設(shè)計(jì)方案。多層框架房屋結(jié)構(gòu)類型的選擇過程中，最需要關(guān)注的問題是框架結(jié)構(gòu)的受力及其輔助設(shè)計(jì)，實(shí)際工作中可運(yùn)用PKPM軟件進(jìn)行操作：（1）板參數(shù)。通常情況下，單向板應(yīng)當(dāng)取值1/35板跨，雙向板應(yīng)當(dāng)取值1/40板跨。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的撓度與裂縫處理，并對(duì)板厚參數(shù)及配筋方案進(jìn)行合理控制；（2）柱的截面參數(shù)。柱的截面主要取決于跨度和剛度，通過計(jì)算分析確定，在此需要特別注意的問題是，框架柱的荷載設(shè)定應(yīng)當(dāng)滿足軸壓比的限制條件，依照此種限制因素對(duì)超筋及構(gòu)造配筋的梁柱參數(shù)加以合理優(yōu)化與調(diào)整，此外，還應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的自振周期進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)；（3）初選梁截面參數(shù)。梁截面的高度參數(shù)一般應(yīng)在梁的跨度的1/15到1/10之間，梁截面的寬度參數(shù)一般應(yīng)在跨度的1/3到1/2之間，計(jì)算過程中應(yīng)結(jié)合這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定和分析；（4）荷載。計(jì)算過程中應(yīng)充分考慮荷載因素，將其做輸入處理，目前PKPM軟件中的SATWE程序能夠?qū)蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的荷載參數(shù)進(jìn)行處理計(jì)算；（5）基礎(chǔ)選型。目前多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的基礎(chǔ)類型有柱下筏板、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、柱下條基、樁基這幾種，每種基礎(chǔ)類型有其相應(yīng)的適用情況和結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合每項(xiàng)工程的實(shí)際設(shè)計(jì)需要進(jìn)行合理選擇。

3 多層框架房屋設(shè)計(jì)的重點(diǎn)參數(shù)

3.1 合理選取設(shè)計(jì)參數(shù)

隨著科技水平的不斷進(jìn)步，以及科技技術(shù)在建筑工程中使用的逐漸增多，以往很多需要人工計(jì)算的工程數(shù)據(jù)都能夠通過計(jì)算機(jī)的輔助來很快的獲得計(jì)算結(jié)果。而在工程設(shè)計(jì)方面，也離不開計(jì)算機(jī)的幫助。但是，計(jì)算機(jī)畢竟只是一臺(tái)機(jī)器，在建筑工程的很多實(shí)際問題中，其不能夠?qū)σ恍┨厥獾膯栴}進(jìn)行及時(shí)、全面的考慮，這就為預(yù)想結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的不一致埋下了隱患。在我國建筑行業(yè)的相關(guān)規(guī)定中也指出，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中只能以計(jì)算機(jī)作為輔助工作的工具，對(duì)于其計(jì)算結(jié)果要進(jìn)行科學(xué)實(shí)際的分析而不能一味盲目根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算的結(jié)果作為最終計(jì)算結(jié)果，從而保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。在多層框架房屋設(shè)計(jì)中，主要需要計(jì)算的參數(shù)有以下幾個(gè)。

3.1.1 抗震等級(jí)

抗震等級(jí)對(duì)于建筑房屋而言是非常重要的一項(xiàng)因素。在設(shè)計(jì)過程中，要分別就建筑的功能和建筑對(duì)抗震等級(jí)的要求進(jìn)行科學(xué)的區(qū)分，并按照建筑等級(jí)來決定其應(yīng)具備的抗震等級(jí)。對(duì)于普通建筑如辦公樓、民宅等等，其劃分為丙類建筑，所以在其建筑的設(shè)計(jì)過程中，要按照相關(guān)規(guī)定以丙類建筑的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外還需要注意的就是在對(duì)建筑的抗震等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要首先明確建筑物的等級(jí)，然后再根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)劃分其抗震等級(jí)。

3.1.2地震力的振型組合數(shù)

振型組合數(shù)在建筑工程中也是一項(xiàng)不可缺少的參數(shù)，它與建筑物的結(jié)構(gòu)層數(shù)有著正比關(guān)系。當(dāng)建筑的層數(shù)增多的時(shí)候，振型組合數(shù)也就越大。而如果建筑的層減小的時(shí)候，振型組合數(shù)的值也就隨之減小。

3.1.3 確定結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)

在建筑的框架中，由于有著填充墻的存在，使得計(jì)算出的剛度同實(shí)際剛度有著些許偏差。因?yàn)橛?jì)算周期要大于實(shí)際周期，以此為根據(jù)計(jì)算出的地震剪力會(huì)相對(duì)小一些，致使建筑的抗震性達(dá)不到預(yù)期。所以，如果要對(duì)房屋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，就需要適當(dāng)?shù)臏p少房屋的計(jì)算周期，同時(shí)在計(jì)算中要注意比例，合理計(jì)算。

3.2 基礎(chǔ)拉梁

如果在多層建筑中，其框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)埋置深度足夠大，那么就需要對(duì)房屋拉梁設(shè)置進(jìn)行充分的考慮，從而對(duì)房屋的長度與位移進(jìn)行合理的降低。一般情況下，基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)要依照整體房屋的情況來進(jìn)行，當(dāng)建筑的基礎(chǔ)埋置深度不是特別深的話，就可以按照其主軸方向設(shè)置。另外，還要根據(jù)建筑的實(shí)際條件及深度對(duì)拉梁的截面進(jìn)行確定。

3.3 獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值

在多層房屋的設(shè)計(jì)工作中，另一個(gè)需要考慮的問題就是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載。在大多數(shù)情況下，房屋結(jié)構(gòu)主要是采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)樣式。我國對(duì)此也有著相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)抗震性能的要求中，不超過8層且高度在24m以下的一般民用建筑框架房屋，如果地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱黏性土層，可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。同時(shí)，對(duì)于地基抗震性能的設(shè)計(jì)過程中，也要在對(duì)各方面因素進(jìn)行參考后再進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。而在這其中風(fēng)荷載是很重要的一項(xiàng)因素，有的設(shè)計(jì)工作人員沒有對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行充分的考慮，在設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，沒有深切注意到柱腳的取值，這樣就會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的荷載取值工作達(dá)不到應(yīng)有的準(zhǔn)確性，從而為后續(xù)的施工質(zhì)量與施工進(jìn)度產(chǎn)生負(fù)面影響，更嚴(yán)重的甚至?xí)绊懙椒课萁ㄔO(shè)完畢后的安全性，所以無論是哪種因素，作為工程的設(shè)計(jì)人員都要做到認(rèn)真對(duì)待，防止意外情況的發(fā)生。

3.4 基礎(chǔ)拉梁層模型的計(jì)算

在對(duì)多層框架房屋進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，還要特別注意計(jì)算基礎(chǔ)拉梁的模型。在計(jì)算過程中，要遵循計(jì)算的嚴(yán)謹(jǐn)性、科學(xué)性。在現(xiàn)今的多層房屋拉梁的計(jì)算工作中，大多都采用TAT或者SATWE程序進(jìn)行計(jì)算。由于拉梁層沒有樓板，所以在實(shí)際計(jì)算中，樓板的厚度值可以取零，另外還要注意房屋各部分的不規(guī)則情況，從各個(gè)角度保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

多層房屋框架結(jié)構(gòu)是建筑的最基本的形式，影響著城市的美觀，也影響著人們生活的舒適度、安全度，也很大程度的影響著人們工作、生活的質(zhì)量。這是一個(gè)系統(tǒng)全面的工作，一旦處理不好，或計(jì)算過程中有所疏忽，都會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不合理甚至不安全。這就要求設(shè)計(jì)者有足夠的理論知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。在結(jié)構(gòu)電算的同時(shí)也應(yīng)注意本文中所提到的類似問題。設(shè)計(jì)出更安全、更舒適、更經(jīng)濟(jì)的建筑。

參考文獻(xiàn)：

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