多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中框架結(jié)構(gòu)的問題分析與處理

文/羅綠敏 北京中元工程設(shè)計(jì)顧問有限公司 浙江寧波 315000

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一直有著重要的地位，較傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)和砌塊結(jié)構(gòu)來說，鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)性能更好，經(jīng)濟(jì)效益更大，并且在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面也具有更大的優(yōu)勢。然而，由于投資方的觀念禁錮，鋼結(jié)構(gòu)住宅并沒有被廣泛應(yīng)用，再加上鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不夠健全，以及缺少專業(yè)的技術(shù)人員，鋼結(jié)構(gòu)建筑的推廣受到了重重阻礙，發(fā)展緩慢。

1、多層工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷

（1）計(jì)算簡圖不科學(xué)。就實(shí)際情況來說，多層工程結(jié)構(gòu)規(guī)劃中存在的最大問題在于設(shè)計(jì)簡圖的計(jì)量不科學(xué)。計(jì)算簡圖屬于框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，計(jì)算簡圖不科學(xué)，在框架結(jié)構(gòu)成型中必定會存在問題，而框架自身的結(jié)構(gòu)外形針對受力、荷載都會有差別，因此不科學(xué)的計(jì)算簡圖會導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)壓力和實(shí)際要求不相符，如此一來，框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果就會大幅度降低，必定無法提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量。建筑物設(shè)計(jì)還應(yīng)當(dāng)注重其平、立、剖面與部件分布不規(guī)則對防震性能的干擾。由此優(yōu)選選用規(guī)則的形體，其防側(cè)力建立的平面分布宜規(guī)則對稱、邊側(cè)剛度順著豎向宜均勻改變。由于震害顯示，簡潔、對稱的結(jié)構(gòu)在地震時難以被損壞。（2）配筋調(diào)整不當(dāng)。在多層工程框架結(jié)構(gòu)規(guī)劃中，配筋起到了顯著作用，由于其可以有效補(bǔ)充建筑的完整性，還能夠針對具體的受力進(jìn)行調(diào)整，所以，科學(xué)的調(diào)整配筋能夠完善框架結(jié)構(gòu)。但當(dāng)前多層工程框架結(jié)構(gòu)規(guī)劃中，配筋的調(diào)整不僅有針對性弱的現(xiàn)象，而且還有較大的隨意性，因此整個利用性出現(xiàn)了明顯的下降。

2、多層鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 平面布置

在結(jié)構(gòu)平面布置中，可以通過調(diào)整次梁荷載傳遞方向的方式滿足不同的設(shè)計(jì)要求。沿短向布置會使主梁截面加大，導(dǎo)致樓層凈高減少，不利于頂層邊柱的受力分布，而將次梁支撐在長度較短的主梁上，對主梁和柱來說比較有利。

2.2 主要構(gòu)件設(shè)計(jì)

在多層民用鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理中，針對具體構(gòu)件進(jìn)行有效設(shè)計(jì)同樣也是比較關(guān)鍵的內(nèi)容，如果具體構(gòu)件設(shè)計(jì)不合理，必然會影響到最終整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果，尤其是對于整個鋼結(jié)構(gòu)的尺寸而言，從具體構(gòu)件入手進(jìn)行設(shè)計(jì)是比較關(guān)鍵的手段。結(jié)合這些主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，其需要在整體鋼結(jié)構(gòu)體系明確的基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)化，確保相應(yīng)構(gòu)件可以體現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠較好支持鋼結(jié)構(gòu)的布置。比如對于柱、梁以及樓面屋蓋構(gòu)件的具體設(shè)計(jì)，都需要體現(xiàn)出較強(qiáng)的精確度，如此才能夠有效支持最終整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。針對這些基本構(gòu)件的具體形式進(jìn)行詳細(xì)分析同樣比較關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該詳細(xì)分析不同類型的構(gòu)件在具體多層民用鋼結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用效果，進(jìn)而選擇較為適宜的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，促使其截面形狀比較理想，可以在強(qiáng)度、韌度以及穩(wěn)定性方面具備理想優(yōu)勢表現(xiàn)。在具體構(gòu)件的設(shè)計(jì)處理中，除了要關(guān)注于尺寸指標(biāo)方面的精確度之外，還需要充分考慮到具體構(gòu)件的優(yōu)化處理效果，能夠針對構(gòu)件的防腐處理等優(yōu)化手段進(jìn)行詳細(xì)分析，確保構(gòu)件材料能夠在實(shí)際操作中體現(xiàn)出更強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.3 建筑物防震設(shè)計(jì)

防震性能設(shè)計(jì)屬于現(xiàn)代化建筑物設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師要明確梁高度數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性與適用性，若設(shè)計(jì)與計(jì)算存在問題時，通常要堅(jiān)持最大值原則，以防止因?yàn)榱簞偠冗^小而產(chǎn)生太高的防彎安全儲備，從而引起安全故障。另外，在梁端負(fù)筋規(guī)劃中，就要遵守最小值原則，設(shè)計(jì)師要盡量選用最小負(fù)筋值，從而保證梁端塑性鉸的產(chǎn)生，同時，在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師還應(yīng)確保梁端負(fù)筋量不大于需求值，針對跨中配筋能夠適當(dāng)極大其寬度。需要注意的是，為便于建設(shè)框架結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒑团浣钕嗖?%的梁規(guī)劃為類配筋，進(jìn)而簡化施工工序。

2.4 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

對于多層民用鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)工作的落實(shí)而言，關(guān)注各個節(jié)點(diǎn)的有效設(shè)計(jì)同樣也是比較重要的一點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性需要采取恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞降玫捷^好滿足。當(dāng)前針對多層民用鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行節(jié)點(diǎn)處理的方式有很多，應(yīng)該結(jié)合不同節(jié)點(diǎn)類型進(jìn)行恰當(dāng)選擇，比如焊接方式的應(yīng)用可以表現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性，但是可能會出現(xiàn)焊縫，焊縫也會對于鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，應(yīng)該結(jié)合具體鋼結(jié)構(gòu)不同區(qū)域進(jìn)行靈活運(yùn)用；螺栓連接也是比較常用的基本手段，其可以借助于高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化控制，確保其體現(xiàn)出理想的穩(wěn)定性能，自攻螺絲在其中也可以發(fā)揮固定連接效果；連接板在鋼結(jié)構(gòu)中的一些特定節(jié)點(diǎn)中也可以表現(xiàn)出理想的應(yīng)用效果，應(yīng)該結(jié)合不同應(yīng)用需求合理設(shè)計(jì)。

2.5 結(jié)構(gòu)分析

①荷載，在進(jìn)行安裝荷載驗(yàn)算時，風(fēng)的組合值系數(shù)可以取0.25。在計(jì)算框架梁及其連接以及樓層抗側(cè)力構(gòu)件的強(qiáng)度時，需要用到樓層附加荷載，它是由框架柱的安裝偏斜產(chǎn)生的。②多遇地震作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整，在進(jìn)行鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，斜桿部分的計(jì)算按端部鉸接桿處理，框架部分的內(nèi)力計(jì)算要先調(diào)整地震作用下的內(nèi)力，再將調(diào)整后的內(nèi)力同其他荷載產(chǎn)生的內(nèi)力進(jìn)行組合。注意應(yīng)用強(qiáng)柱弱梁原理，從而改善框架的耗能能力。

結(jié)語：

綜上所述，多層框架結(jié)構(gòu)在當(dāng)前的建筑項(xiàng)目中得到了普遍應(yīng)用，該種結(jié)構(gòu)的受力很繁瑣，因?yàn)槲幢ＷC其穩(wěn)固性，通常會以框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，由于該種結(jié)構(gòu)能夠調(diào)整繁瑣的受力，進(jìn)而減小施工難度，提高建筑質(zhì)量。為提高框架結(jié)構(gòu)的使用效率，研究目前設(shè)計(jì)中潛在的隱患，并進(jìn)行解決，如此就能夠及時實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化目的。