论文部分内容阅读
[摘 要]对当今建筑物的工程质量而言，对其影响最关键最重要的因素就是施工技术水平的高低，而在工程的施工过程中，结构设计就是保证其顺利进行的基础，本文就多层框架房屋建筑结构设计问题，提出解决措施
[关键词]多层框架 房屋建筑 结构设计 问题 措施
中图分类号：TU728 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0143-01
前言
随着我国社会和经济的高速发展，人民群众生活水平不断提高，对住房的要求也越来越高。为了提高和改善老百姓的居住条件，全国各地开发了大量的住宅工程项目，但由于各种因素和原因，许多房屋建成后，出现了一些质量问题，有些问题甚至影响了房屋的正常使用及安全。其中多层框架房屋建筑结构设计问题就是一个尤为突出的问题，就这一问题作简要分析。
一、多层框架房屋建筑结构设计问题
1.独立基础设计荷载取值问题
多层框架房屋多采用柱下独立基础，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时。不超过8 层且高度在24m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房。可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。另一种情况是。在设计独立基础时，作用在基础顶面上的外荷载（柱脚内力设计值）只取轴力设计值和弯矩设计值，无剪力设计值。或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋偏少。影响基础本身和上部结构的安全。
2.框架计算简图不合理问题分析
无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋，其独立基础埋置较深，在0.05m左右设有基础拉梁时，应将基础拉梁按层1 输入，以某学生宿舍楼为例。
该项目为三层钢筋混凝土框架结构，丙类建筑，建筑场地为Ⅱ类l层高3.3m，基础埋深4.0m，基础高度0.8m，室内外高差0.45m，根据《抗震规范》第6.1.2条，在7 度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3 层框架房屋计算，首层层高取3.35m。即假定框架房屋嵌固在一0.05m 处的基础拉梁顶面；基础拉梁的断面和配筋按构造设计：基础按中心受压计算。
显然，选取这样的计算简图是不妥当的。因为，第一，按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩；第二，《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.3.11 条规定，框架结构底层柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按层一输入，拉粱上如作用有荷载，应将荷载一并输入。
3.悬挑梁的梁高选用过小。
设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算，而忽略了对梁挠度的驗算。梁高选用过小，引起梁截面的受压区应力过高，在正常使用状态下，梁截面受压区产生非线性徐变。梁挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁板出现裂缝，裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽，影响了房屋的正常使用。挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时，截面的相对受压区高度较大，梁的延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承载力。大跨度悬挑梁处应考虑抗扭。
4.悬挑板问题：
跨度较大的悬挑板（≥1.5m），所在的边梁和内跨板设计时应考虑挑板传来的弯矩作用。应满足：①挑板所在的内跨板厚不小于挑板厚度；②内跨板支座负筋不小于悬挑板支座负筋；③边梁应考虑扭转影响。雨篷不得从填充墙内出挑。
5.抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。这是因为单跨框架的抗侧刚度小，耗能能力弱，结构超静定次数少，一旦柱子出现塑性铰（强震下不可避免），出现连续倒塌的几率很高，违背了“大震不倒”的基本抗震设防目标。
二、多层框架房屋建筑结构设计解决措施
1.基础拉粱设计问题分析
多层框架房屋基础埋深值大时，为了减小底层柱的计算长度和底层的位移。可在±0.000以下适当，位置设置基础拉梁。但不宜按构造要求设置。宜按框架梁进行设计，并按规范规定设置箍筋加密区。但就抗震而言，应采用短柱基础方案。
一般说来，当独立基础埋置不深，或者埋置虽深但采用了短柱基础时。由于地基不良或柱子荷载差别较大，或根据抗震要求，可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面宽度可取柱中心距的1/20～l/30，高度可取柱中心距的1/12～1/18。构造基础拉梁的截面可取上述限值范围的下限，纵向受力钢筋可取所连接柱子的最大轴力设计值的l0%作为拉力或压力来计算。当拉梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时，拉梁截面应适当加大，算出的配筋应和上述构造配筋叠加。
2.柱下独立基础设计。首先，现行抗震规范设计相关标准明确规定：当建筑工程地基的主要受力层范围并非集中在软弱粘性土层，并且建筑施工项目层数≤8 层，总层高≤24 m 的情况下，这部分民用建筑工程在实际施工过程中可不必进行地基基础抗震承载力的验算。从这一角度看，对于抗震等级为 7 度以上的地震施工建设区域而言，这部分多层框架房屋结构在进行基础设计的过程中虽不必进行抗震承载力的分析计算，但这部分房屋结构所受到的风力荷载作用力对于基础设计的影响却不得不加以关注。建筑施工实际作业中，相关工作人员不得因一般风荷载不起控制作用就在软件分析计算过程中对相关参数不做输入处理；其次，在对多层框架房屋结构柱下独立基础的设计阶段，作用于基础顶面的外荷载载力只取弯矩以及轴力设计值进行判定，忽略剪力设计值的影响。更有甚者，部分房屋结构基础设计在外荷载确定中只考虑轴力设计参数，忽略弯矩以及剪力设计值参数。这两种外荷载确定方式均会在不同程度上导致基础设计尺寸参数较小的问题，并且配筋比例不合理，对基础本体以及整个多层框架房屋上部结构的稳定性与安全性操作造成严重影响。
3.梁柱边弯矩计算。从理论上来说，整个多层框架房屋结构设计过程中梁端最大弯矩（包括正弯矩及负弯矩在内）在梁柱边计算过程中应当针对梁端弯矩参数及剪力设计值参数的实际状态进行合理计算，相应的计算公式：柱边位置梁柱弯矩设计参数=剪力设计值参数±剪力设计值参数×梁柱柱宽参数/2。
4.地下室层数的输入处理。？多层框架结构房屋有时也设置地下室。在电算时，应将地下室层数和上部结构一起输入，并在总信息中按实际的地下室层数填写。这样，计算地基和基础底板的竖向荷载可以一次形成，并且在抗震计算时，程序会自动对框架底层柱底截面的弯矩设计值乘以增大系数。同时，通过对层侧移刚度比的分析比较，还可以正确判断和调整房屋的嵌固位置，并采取相应的抗震构造措施，保证楼板有必要的厚度和最小配筋率等等；当结构表现为竖向不规侧时，不仅要验算薄弱层，而且还要对薄弱层的地震剪力乘以1.15 的增大系数。如果在结构总体计算时，总信息中填写的地下室层数少于实际输入的层数，弯矩设计值增大系数将会乘错位置，从而在发生地震时，会使极易发生震害的底层柱底部位因抗震能力降低而破坏。
5.普通楼梯梯梁、梯柱与梯段板的设计注意事项根据实际情况合理选择和布置梯柱（TZ）及楼梯梁，要保证楼梯梁下的净高不应小于2m，楼梯段净高不应小于2.20m。一般来说，板式楼梯板的板厚可取h=1/30L。要注意的是TZ 设置处的梁上应增设附加箍筋或吊筋。在楼梯梯段板计算时，当休息平台板厚为80～100mm，梯段板厚100～130mm，梯段板跨度小于4m时，应采用1/10 的计算系数，并上下配筋相同；当休息平台板厚为80～100mm，梯段板厚160～200mm，梯段板跨度约6m 左右时，应采用1/8 的计算系数，板上配筋可取跨中配筋的1/3～1/4，并且不得过大。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通，并应与梯段板的配筋相应。
三、结束语
在框架结构设计中，不论工程简单还是复杂，其实终究是由梁、柱、板形成的基本单元组合而成，因此我们在设计过程中对梁、柱、板以及结构体系中的一些注意事项应该有清晰的认识，使设计的工程既经济又合理。
参考文献
[1]罗国强，罗刚.建筑施工中的结构问题[M].北京： 建筑工业出版社， 2001.
[2]郑希伟.谈普通砖混结构设计技术措施[J].山西建筑，2005（ 16） .
[关键词]多层框架 房屋建筑 结构设计 问题 措施
中图分类号：TU728 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0143-01
前言
随着我国社会和经济的高速发展，人民群众生活水平不断提高，对住房的要求也越来越高。为了提高和改善老百姓的居住条件，全国各地开发了大量的住宅工程项目，但由于各种因素和原因，许多房屋建成后，出现了一些质量问题，有些问题甚至影响了房屋的正常使用及安全。其中多层框架房屋建筑结构设计问题就是一个尤为突出的问题，就这一问题作简要分析。
一、多层框架房屋建筑结构设计问题
1.独立基础设计荷载取值问题
多层框架房屋多采用柱下独立基础，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时。不超过8 层且高度在24m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房。可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。另一种情况是。在设计独立基础时，作用在基础顶面上的外荷载（柱脚内力设计值）只取轴力设计值和弯矩设计值，无剪力设计值。或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋偏少。影响基础本身和上部结构的安全。
2.框架计算简图不合理问题分析
无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋，其独立基础埋置较深，在0.05m左右设有基础拉梁时，应将基础拉梁按层1 输入，以某学生宿舍楼为例。
该项目为三层钢筋混凝土框架结构，丙类建筑，建筑场地为Ⅱ类l层高3.3m，基础埋深4.0m，基础高度0.8m，室内外高差0.45m，根据《抗震规范》第6.1.2条，在7 度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3 层框架房屋计算，首层层高取3.35m。即假定框架房屋嵌固在一0.05m 处的基础拉梁顶面；基础拉梁的断面和配筋按构造设计：基础按中心受压计算。
显然，选取这样的计算简图是不妥当的。因为，第一，按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩；第二，《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.3.11 条规定，框架结构底层柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按层一输入，拉粱上如作用有荷载，应将荷载一并输入。
3.悬挑梁的梁高选用过小。
设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算，而忽略了对梁挠度的驗算。梁高选用过小，引起梁截面的受压区应力过高，在正常使用状态下，梁截面受压区产生非线性徐变。梁挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁板出现裂缝，裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽，影响了房屋的正常使用。挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时，截面的相对受压区高度较大，梁的延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承载力。大跨度悬挑梁处应考虑抗扭。
4.悬挑板问题：
跨度较大的悬挑板（≥1.5m），所在的边梁和内跨板设计时应考虑挑板传来的弯矩作用。应满足：①挑板所在的内跨板厚不小于挑板厚度；②内跨板支座负筋不小于悬挑板支座负筋；③边梁应考虑扭转影响。雨篷不得从填充墙内出挑。
5.抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。这是因为单跨框架的抗侧刚度小，耗能能力弱，结构超静定次数少，一旦柱子出现塑性铰（强震下不可避免），出现连续倒塌的几率很高，违背了“大震不倒”的基本抗震设防目标。
二、多层框架房屋建筑结构设计解决措施
1.基础拉粱设计问题分析
多层框架房屋基础埋深值大时，为了减小底层柱的计算长度和底层的位移。可在±0.000以下适当，位置设置基础拉梁。但不宜按构造要求设置。宜按框架梁进行设计，并按规范规定设置箍筋加密区。但就抗震而言，应采用短柱基础方案。
一般说来，当独立基础埋置不深，或者埋置虽深但采用了短柱基础时。由于地基不良或柱子荷载差别较大，或根据抗震要求，可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面宽度可取柱中心距的1/20～l/30，高度可取柱中心距的1/12～1/18。构造基础拉梁的截面可取上述限值范围的下限，纵向受力钢筋可取所连接柱子的最大轴力设计值的l0%作为拉力或压力来计算。当拉梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时，拉梁截面应适当加大，算出的配筋应和上述构造配筋叠加。
2.柱下独立基础设计。首先，现行抗震规范设计相关标准明确规定：当建筑工程地基的主要受力层范围并非集中在软弱粘性土层，并且建筑施工项目层数≤8 层，总层高≤24 m 的情况下，这部分民用建筑工程在实际施工过程中可不必进行地基基础抗震承载力的验算。从这一角度看，对于抗震等级为 7 度以上的地震施工建设区域而言，这部分多层框架房屋结构在进行基础设计的过程中虽不必进行抗震承载力的分析计算，但这部分房屋结构所受到的风力荷载作用力对于基础设计的影响却不得不加以关注。建筑施工实际作业中，相关工作人员不得因一般风荷载不起控制作用就在软件分析计算过程中对相关参数不做输入处理；其次，在对多层框架房屋结构柱下独立基础的设计阶段，作用于基础顶面的外荷载载力只取弯矩以及轴力设计值进行判定，忽略剪力设计值的影响。更有甚者，部分房屋结构基础设计在外荷载确定中只考虑轴力设计参数，忽略弯矩以及剪力设计值参数。这两种外荷载确定方式均会在不同程度上导致基础设计尺寸参数较小的问题，并且配筋比例不合理，对基础本体以及整个多层框架房屋上部结构的稳定性与安全性操作造成严重影响。
3.梁柱边弯矩计算。从理论上来说，整个多层框架房屋结构设计过程中梁端最大弯矩（包括正弯矩及负弯矩在内）在梁柱边计算过程中应当针对梁端弯矩参数及剪力设计值参数的实际状态进行合理计算，相应的计算公式：柱边位置梁柱弯矩设计参数=剪力设计值参数±剪力设计值参数×梁柱柱宽参数/2。
4.地下室层数的输入处理。？多层框架结构房屋有时也设置地下室。在电算时，应将地下室层数和上部结构一起输入，并在总信息中按实际的地下室层数填写。这样，计算地基和基础底板的竖向荷载可以一次形成，并且在抗震计算时，程序会自动对框架底层柱底截面的弯矩设计值乘以增大系数。同时，通过对层侧移刚度比的分析比较，还可以正确判断和调整房屋的嵌固位置，并采取相应的抗震构造措施，保证楼板有必要的厚度和最小配筋率等等；当结构表现为竖向不规侧时，不仅要验算薄弱层，而且还要对薄弱层的地震剪力乘以1.15 的增大系数。如果在结构总体计算时，总信息中填写的地下室层数少于实际输入的层数，弯矩设计值增大系数将会乘错位置，从而在发生地震时，会使极易发生震害的底层柱底部位因抗震能力降低而破坏。
5.普通楼梯梯梁、梯柱与梯段板的设计注意事项根据实际情况合理选择和布置梯柱（TZ）及楼梯梁，要保证楼梯梁下的净高不应小于2m，楼梯段净高不应小于2.20m。一般来说，板式楼梯板的板厚可取h=1/30L。要注意的是TZ 设置处的梁上应增设附加箍筋或吊筋。在楼梯梯段板计算时，当休息平台板厚为80～100mm，梯段板厚100～130mm，梯段板跨度小于4m时，应采用1/10 的计算系数，并上下配筋相同；当休息平台板厚为80～100mm，梯段板厚160～200mm，梯段板跨度约6m 左右时，应采用1/8 的计算系数，板上配筋可取跨中配筋的1/3～1/4，并且不得过大。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通，并应与梯段板的配筋相应。
三、结束语
在框架结构设计中，不论工程简单还是复杂，其实终究是由梁、柱、板形成的基本单元组合而成，因此我们在设计过程中对梁、柱、板以及结构体系中的一些注意事项应该有清晰的认识，使设计的工程既经济又合理。
参考文献
[1]罗国强，罗刚.建筑施工中的结构问题[M].北京： 建筑工业出版社， 2001.
[2]郑希伟.谈普通砖混结构设计技术措施[J].山西建筑，2005（ 16） .