多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

文/王振宇 沈陽(yáng)天華建筑設(shè)計(jì)有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110030

加強(qiáng)多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的力度對(duì)于建筑工程經(jīng)濟(jì)效益的提升有著積極的促進(jìn)作用。社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時(shí)，多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)引起了建筑行業(yè)的充分重視。

1、多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)分析

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代建筑工程中常用的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，該結(jié)構(gòu)形式經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐應(yīng)用已經(jīng)取得了非常顯著的成效。由于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)不僅具有靈活性高、自重輕等各方面的優(yōu)點(diǎn)，而且鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)與地面建筑的緊密融合，不僅將鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)自身的價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)，同時(shí)也達(dá)到了其他建筑功能輔助設(shè)置的目的[1]。另外，進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的梁、柱等構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性研究，促進(jìn)了建筑工程質(zhì)量和效益的穩(wěn)步提升。所以，加強(qiáng)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在建筑工程中應(yīng)用的力度，是促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性提升的重要手段。

2、多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 框架外挑梁配筋

由于建筑占地面積、建筑使用功能等各方面因素是影響鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和落實(shí)的重要因素。所以，為了確保建筑工程質(zhì)量和使用功能不受影響，設(shè)計(jì)單位大多將挑梁設(shè)計(jì)在框架自身梁段外，以達(dá)到建筑工程整體質(zhì)量有效提升的目的。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，由于挑梁的實(shí)際荷載與框架梁自身的荷載相比較存在著較大的差異。因此，設(shè)計(jì)單位在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，在針對(duì)框架梁截面與外挑梁截面設(shè)計(jì)過(guò)程中，兩者的實(shí)際尺寸也存在明顯的差異。這也進(jìn)一步說(shuō)明，設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)這兩方面問(wèn)題的嚴(yán)重性予以充分的重視，才能確保建筑工程的整體質(zhì)量。

框架結(jié)構(gòu)建筑的水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)傾覆力矩及其在豎向構(gòu)件中產(chǎn)生的軸力提出了更高的要求。所以，必須嚴(yán)格的按照要求掌握水平荷載才能確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合要求?？蚣茼攲訉?duì)風(fēng)荷載系數(shù)的要求也相對(duì)較高，由于屋面結(jié)構(gòu)荷載主要是通過(guò)重力傳遞至邊柱，如果軸向總荷載力小于樓層邊柱總荷載時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致柱頂出現(xiàn)偏心過(guò)大的現(xiàn)象。所以水平荷載的合理布置，可以有效減小框架結(jié)構(gòu)的薄弱點(diǎn)。

2.2 調(diào)整框架柱配筋

框架柱為重要的豎向構(gòu)件，由于框架柱的實(shí)際配筋相對(duì)較低，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)自身受到地震等自然災(zāi)害時(shí)，扭轉(zhuǎn)剪力會(huì)對(duì)框架自身造成嚴(yán)重的破壞。也就是說(shuō)，不管框架自身的扭轉(zhuǎn)剪力出現(xiàn)了變大或者變小的現(xiàn)象，都會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)自身的承載能力受到影響，通過(guò)對(duì)建筑工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的分析后發(fā)現(xiàn)，框架結(jié)構(gòu)自身所承受的雙向彎矩也是影響其承載能力的關(guān)鍵因素。由于建筑框架結(jié)構(gòu)，框架柱橫梁自身具有約束力較小的特點(diǎn)，因此框架柱受到雙向偏心壓力或者地震等自然災(zāi)害時(shí)，會(huì)對(duì)框架柱的承載力造成嚴(yán)重的影響。所以，在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中必須準(zhǔn)確合理的計(jì)算框架結(jié)構(gòu)配筋，才能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性與經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，徹底解決這一影響建筑工程質(zhì)量的問(wèn)題。另外，如果建筑工程遇到的地震等自然災(zāi)害時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致角柱因?yàn)槭艿狡牧Φ挠绊?，而造成?zāi)害的發(fā)生。所以，為了避免此類(lèi)情況的發(fā)生，在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，必須嚴(yán)格的按照工程項(xiàng)目施工的實(shí)際情況，將縱筋的截面積控制在整體計(jì)算值的25%以內(nèi)。

2.3 強(qiáng)柱弱梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)地震作用下，梁端形成塑形鉸的目的，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須在保證柱端始終處于非彈性工作狀態(tài)的基礎(chǔ)上，使各個(gè)節(jié)點(diǎn)維持彈性工作的階段。設(shè)計(jì)人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用的強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)方式，實(shí)際上就是通過(guò)增強(qiáng)柱端截面抗彎能力的方式確保地震發(fā)生后，柱端截面的屈服性塑性轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)超過(guò)其塑性轉(zhuǎn)動(dòng)的能力，確保墻柱不會(huì)出現(xiàn)被壓潰的現(xiàn)象。另外，由于柱強(qiáng)于梁幅度的大小是由梁端縱筋構(gòu)造超配程度大小決定的，所以，在建筑施工條件允許的情況下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡可能的采取增大柱截面尺寸的方式，才能在滿足控制柱軸壓比規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，達(dá)到增加墻柱延性的目的，避免在地震發(fā)生時(shí)，柱因?yàn)檫M(jìn)入屈服階段而影響到塑性鉸的形成。

3、優(yōu)化多層框架房屋建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題方法

3.1 強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)

多層框架梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的高低是影響房屋安全性與穩(wěn)定性的關(guān)鍵。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)多層框架梁結(jié)構(gòu)時(shí)，必須對(duì)影響框架梁設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的因素予以充分的重視，在滿足建筑物外形需求的基礎(chǔ)上，發(fā)揮出建筑物自身的實(shí)際優(yōu)勢(shì)，同時(shí)做好工程成本的控制工作，為建筑工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行做好充分的準(zhǔn)備。

3.2 做好建筑結(jié)構(gòu)布置工作

設(shè)計(jì)人員在框架梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須在確定平面柱的排列方式的同時(shí)，科學(xué)合理的選擇符合要求的承重方式，才能確保建筑物內(nèi)部設(shè)置保持較強(qiáng)的靈活性。另外，設(shè)計(jì)人員必須在充分考慮影響框架梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的外部因素，才能達(dá)到促進(jìn)框架梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的不斷提升。

3.3 做好建筑物的內(nèi)力分析工作

相關(guān)部門(mén)針對(duì)建筑物內(nèi)力的計(jì)算提出了明確的要求。由于建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)在豎向荷載與水平荷載之間差異較大，所以，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)建筑物內(nèi)力的計(jì)算予以充分的重視。比如，在進(jìn)行豎向荷載的計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以選擇分層法與彎矩二次分配法。其中分層法計(jì)算要求工作人員必須通過(guò)將上下層兩端的彈性支撐改為固定端支撐的方式，再用各層柱的線剛度乘以0.9。彎矩二次分配法則要求工作人員必須先進(jìn)行各個(gè)節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩的重新分配與計(jì)算，才能確保最終數(shù)值的準(zhǔn)確性。工作人員在進(jìn)行水平荷載的計(jì)算時(shí)，主要是以反彎點(diǎn)法和D值法為主。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，建筑工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行多層框架房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，不可避免的會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，作為設(shè)計(jì)人員而言必須在積極總結(jié)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，將其與現(xiàn)代房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念緊密的融合在一起。才能在確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效性、科學(xué)性以及合理性的同時(shí)，為建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展和進(jìn)步奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。