文/ 宋永帥、林孝和、程寬、陳洪 中國聯(lián)合工程公司 浙江杭州 310052
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??蚣芙Y(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。
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。
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。
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(xùn)。結(jié)合這些經(jīng)驗和教訓(xùn),分析了多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架設(shè)計要點。
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。
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。
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。
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??v筋截面設(shè)計大于計算值的1/4。
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(xùn),不斷優(yōu)化多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計。
[1]馬雪梅.多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探析[J].低碳世界,2016,(25):188-189.
[2]伍楊勛,劉其福.民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計問題探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016,(30):255.
[3]于海立.多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題分析[J].四川水泥,2016,(12):51.