隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民群眾生活水平不斷提高，對(duì)住房的要求也越來越高。為了提高和改善老百姓的居住條件，全國(guó)各地開發(fā)了大量的住宅工程項(xiàng)目，但由于各種因素和原因，許多房屋建成后，出現(xiàn)了一些質(zhì)量問題，有些問題甚至影響了房屋的正常使用及安全。其中多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題就是一個(gè)尤為突出的問題，就這一問題作簡(jiǎn)要分析。
1 獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值問題
多層框架房屋多采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)不存在軟弱粘性土層時(shí)。不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋或荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。另一種情況是。在設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，作用在基礎(chǔ)頂面上的外荷載(柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值)只取軸力設(shè)計(jì)值和彎矩設(shè)計(jì)值，無剪力設(shè)計(jì)值。或者甚至只取軸力設(shè)計(jì)值。
以上兩種情況都會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸偏小，配筋偏少。影響基礎(chǔ)本身和上部結(jié)構(gòu)的安全。
2 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖不合理問題分析
無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋，其獨(dú)立基礎(chǔ)埋置較深，在一0.05m左右設(shè)有基礎(chǔ)拉梁時(shí)，應(yīng)將基礎(chǔ)拉梁按層1輸入，以某學(xué)生宿舍樓為例。
該項(xiàng)目為三層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，丙類建筑，建筑場(chǎng)地為Ⅱ類l層高3.3m，基礎(chǔ)埋深4.Om，基礎(chǔ)高度0.8m，室內(nèi)外高差0.45m，根據(jù)《抗震規(guī)范》第6.1.2條，在7度地震區(qū)該工程框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為二級(jí)。設(shè)計(jì)者按3層框架房屋計(jì)算，首層層高取3.35m。即假定框架房屋嵌固在一O.05m處的基礎(chǔ)拉梁頂面；基礎(chǔ)拉梁的斷面和配筋按構(gòu)造設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)按中心受壓計(jì)算。
顯然，選取這樣的計(jì)算簡(jiǎn)圖是不妥當(dāng)?shù)摹Ｒ驗(yàn)椋谝唬礃?gòu)造設(shè)計(jì)的拉梁無法平衡柱腳彎矩；第二，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)第7.3.11條規(guī)定，框架結(jié)構(gòu)底層柱的高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至首層樓蓋頂面的高度。工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明，這樣的框架結(jié)構(gòu)宜按4層進(jìn)行整體分析計(jì)算，即將基礎(chǔ)拉梁層按層一輸入，拉粱上如作用有荷載，應(yīng)將荷載一并輸入。
3 基礎(chǔ)拉粱設(shè)計(jì)問題分析
多層框架房屋基礎(chǔ)埋深值大時(shí)，為了減小底層柱的計(jì)算長(zhǎng)度和底層的位移。可在±0.000以下適當(dāng)，位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁。但不宜按構(gòu)造要求設(shè)置。宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按規(guī)范規(guī)定設(shè)置箍筋加密區(qū)。但就抗震而言，應(yīng)采用短柱基礎(chǔ)方案。
一般說來，當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)埋置不深，或者埋置雖深但采用了短柱基礎(chǔ)時(shí)。由于地基不良或柱子荷載差別較大，或根據(jù)抗震要求，可沿兩個(gè)主軸方向設(shè)置構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁。基礎(chǔ)拉梁截面寬度可取柱中心距的1∕20～l∕30，高度可取柱中心距的1∕12～1∕18。構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁的截面可取上述限值范圍的下限，縱向受力鋼筋可取所連接柱子的最大軸力設(shè)計(jì)值的l0％ 作為拉力或壓力來計(jì)算，當(dāng)為構(gòu)造配筋，除滿足最小配筋率外，也不得小于上下各2Ⅱ14，配筋不得小于 I 8～200。當(dāng)拉梁上作用有填充墻或樓梯柱等傳來的荷載時(shí)，拉梁截面應(yīng)適當(dāng)加大，算出的配筋應(yīng)和上述構(gòu)造配筋疊加。
4 結(jié)構(gòu)計(jì)算中幾個(gè)重要參數(shù)的選取問題
《抗震規(guī)范》第3.6.4條指出，所有的計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果，都應(yīng)經(jīng)分析判斷確認(rèn)其合理、有效后方可用于工程設(shè)計(jì)。通常情況下，計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果主要是結(jié)構(gòu)的自振周期，樓層地震剪力系數(shù)，樓層彈性層間位移(包括最大位移與平均位移比)和彈塑性變形驗(yàn)算時(shí)樓層的彈塑性層間位移。樓層的側(cè)向剛度比，振型參與質(zhì)量系數(shù)，墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋，底層墻和柱底部截面的內(nèi)力設(shè)計(jì)值。框架一抗震墻結(jié)構(gòu)中抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。
為了分析判斷計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果是否合理，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，除了有合理的結(jié)構(gòu)方案、正確的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖外，正確填寫抗震設(shè)防烈度和場(chǎng)地類別，合理選取電算程序總信息中的其他各項(xiàng)參數(shù)也是十分重要的。
4.1 結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)
在工程設(shè)計(jì)中，多數(shù)房屋建筑按其抗震設(shè)防分類屬于丙類建筑，如民用住宅、辦公樓及一般工業(yè)建筑等。其抗震等級(jí)可根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋的高度，按《抗震規(guī)范》表6.1.2確定，而對(duì)于電訊、交通、能源、消防和醫(yī)療等類建筑以及大型體育場(chǎng)館、大型零售商場(chǎng)等公共建筑，首先，應(yīng)當(dāng)根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223—2008，確定其中哪些建筑屬于乙類建筑。對(duì)于乙、丙類建筑，其地震作用均按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計(jì)算。對(duì)于乙類建筑，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6～8度時(shí).抗震措施應(yīng)符合按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求。
所謂抗震措施，在這里主要體現(xiàn)為按本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度，由《抗震規(guī)范》表6.1.2確定其抗震等級(jí)，當(dāng)7度地區(qū)的乙類建筑的高度超過表6.1.2規(guī)定的范圍時(shí)，還應(yīng)采取比一級(jí)抗震等級(jí)更有效的抗震措施。如：某7度地震區(qū)城市的一個(gè)大型零售商場(chǎng)和一個(gè)三級(jí)醫(yī)院的門診樓本屬乙類建筑，但設(shè)計(jì)人員錯(cuò)當(dāng)成丙類建筑來設(shè)計(jì)，使建設(shè)物的抗震能力大為降低，不得不對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算作重大修改。
4.2 地震力的振型組合數(shù)
對(duì)于多層建筑.當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，地震力的振型組合數(shù)至少應(yīng)取3；當(dāng)振型數(shù)多于三時(shí)，宜取3的倍數(shù)，但不應(yīng)多于層數(shù)；當(dāng)房屋層數(shù)≤2時(shí)，振型數(shù)可取層數(shù)，對(duì)于不規(guī)則的高層建筑結(jié)構(gòu)，當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)，振型數(shù)應(yīng)≥9：結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)剛度突變較大時(shí)，振型數(shù)應(yīng)多取，如結(jié)構(gòu)有轉(zhuǎn)換層，頂部有小塔樓、屬多塔結(jié)構(gòu)等，振型數(shù)應(yīng)≥12或更多。但不能多于房屋層數(shù)的3倍，只有當(dāng)定義彈性樓板，采用總剛分析，且必要時(shí)，振型數(shù)才可以取得更多。
《抗震規(guī)范》中指出，合適的振型個(gè)數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90％所需的振型數(shù)。SATWE等電算程序已有這種功能，可以很方便地輸出這種參與質(zhì)量的比值。有人員不大重示電算程序使用手冊(cè)的應(yīng)用，選取振型數(shù)時(shí)比較隨意，這是應(yīng)當(dāng)改進(jìn)的，此外，由耦聯(lián)計(jì)算的地震剪力通常小于非耦聯(lián)計(jì)算得來的數(shù)值。僅當(dāng)結(jié)構(gòu)存在明顯扭轉(zhuǎn)時(shí)才采用耦聯(lián)計(jì)算，但在必要時(shí)應(yīng)補(bǔ)充非耦聯(lián)計(jì)算。
4.3 結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)
框架結(jié)構(gòu)及框架一抗震墻等結(jié)構(gòu)中。由于填充墻的存在，使結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度大于計(jì)算剛度。計(jì)算周期大于實(shí)際周期，因此，算出的地震剪力偏小，結(jié)構(gòu)顯得不安全，所以對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期進(jìn)行折減是必要的；但若折減系數(shù)取得過大也是不妥當(dāng)?shù)摹?duì)于框架結(jié)構(gòu)來說，采用砌體填充墻時(shí)，周期折減系數(shù)可取0.6～0.7；砌體填充墻較少或采用輕質(zhì)砌塊時(shí)，可取0.7～0.8；完全采用輕質(zhì)墻體板材時(shí)，可取0.9.只有無墻的純框架，計(jì)算周期才可以不折減。
5 結(jié)束語
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)員，在進(jìn)行多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要掌握設(shè)計(jì)規(guī)范,還應(yīng)根據(jù)自己的工程中積累的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果選擇出合理的結(jié)構(gòu)體系，正確的處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中問題，從而提高結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。
 
參考文獻(xiàn)：
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