摘要：隨著我國經(jīng)濟水平的空前發(fā)展，國家的建設(shè)突飛猛進，各種建筑工程與日俱增，在這樣的環(huán)境下，就特別應(yīng)該注意建筑工程的質(zhì)量。本文針對鋼筋混凝土多層建筑，來著重對其設(shè)計環(huán)節(jié)中應(yīng)該特別注意的要點，進行研究和討論。
關(guān)鍵詞：多層結(jié)構(gòu)；設(shè)計階段；抗震
中圖分類號： TU318 文獻標識碼：A 文章編號：
前言
在建筑工程的施工中，設(shè)計環(huán)節(jié)可以說是整個工程施工的基礎(chǔ)，設(shè)計環(huán)節(jié)中如果出現(xiàn)一些漏洞和問題，就會導(dǎo)致整個建筑工程質(zhì)量的降低，本文針對鋼筋混凝土多層建筑，來著重對其設(shè)計環(huán)節(jié)中應(yīng)該特別注意的要點，進行研究和討論。
1.獨立基礎(chǔ)設(shè)計荷載的取值
如果建筑基礎(chǔ)的主要受力區(qū)域中無軟弱粘性土層，8層或低于24m的多層框架建筑，不需對天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗算《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011)，既使當所處區(qū)域為8度震區(qū)時，鋼筋混凝土的多層框架結(jié)構(gòu)的建筑物，不需作抗震承載力驗算。然而，當符合以上條件的建筑物，在進行設(shè)計時，還是必須要考慮到風(fēng)荷載的因素。不可因普通建筑風(fēng)荷載的控制作用小，而在設(shè)計時的計算中不進行輸入。另外，在進行獨立基礎(chǔ)的設(shè)計中，其頂面外荷載在取值時都要兼顧軸力和彎矩及剪力的設(shè)計值，如果取值中缺少其中一項都會影響到結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
2.基礎(chǔ)拉梁層的計算模型
當多層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)拉梁層沒有樓板，用TAT程序?qū)ζ淇蚣苓M行運算時，其樓板的設(shè)計厚度設(shè)置為零，同時要對彈性節(jié)點確定，然后利用總剛的方法對其作分析。在有些條件下，雖把樓板厚度值設(shè)置為零，也作了彈性節(jié)點，但是沒有用總剛的方法進行分析，而是在分析時按剛性樓面運算，這樣就會與現(xiàn)實條件發(fā)生差距。造成房屋的不規(guī)則平面。
3.基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計
通常情況下，如果獨立基礎(chǔ)的埋深不夠，或采用了短柱基礎(chǔ)，因為地基較差或柱體的荷載不均勻，依照相關(guān)的抗震標準，可以依主軸方向，進行基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計。其截面的寬度以中心距的1/20～1/30來確定，且不應(yīng)小于250mm，以中心距的1/10～1/15來確定其高度，且不宜小于400mm�？梢砸勒找陨蠑�(shù)值范圍的下限來確定構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁截面，其受力鋼筋的運算方法可以依照軸力設(shè)計值10％作為拉力條件進行運算，如果拉梁上需要承擔(dān)樓梯柱的負載力的情況下，要適當?shù)募哟罄旱钠矫婷娣e。結(jié)構(gòu)的地基拉梁的頂部標高要相等于與短柱頂?shù)臉烁�，這時，進行基礎(chǔ)的設(shè)計時就可以依照偏心并有負荷的基礎(chǔ)操作。
當框架結(jié)構(gòu)的底部層高較小，或基礎(chǔ)的埋深較淺的情況下，可以適當強化對基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計，這樣就可以用拉梁起作用來達到平衡柱底彎矩的目的。這樣，拉梁的正彎矩鋼筋就要設(shè)計成全跨的拉接形式，負彎矩鋼筋則要達到最小1/2跨的拉接形式。進行拉梁正負彎矩鋼筋位于柱內(nèi)錨固的操作和拉梁的箍筋加密操作以及抗震構(gòu)造都要與上部框架梁相適應(yīng)。這樣，拉梁需要設(shè)計在基礎(chǔ)的頂部，而不是位于基礎(chǔ)的頂面，基礎(chǔ)的設(shè)計可以依照其中心的壓力負荷來進行。
4.帶樓電梯井筒
在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，其井筒會很大程度的對地震的剪力形成吸取，這樣就會很大程度的降低了結(jié)構(gòu)對地震剪力的承受能力，同時，對其下基礎(chǔ)進行設(shè)計時也非常復(fù)雜，所以，在大多數(shù)的情況下都使用砌體材料作成隔墻，或不進行井筒的設(shè)計施工。如果實際要求必須有鋼混井筒的設(shè)計時，就必須降低井筒墻的厚度，同時還要設(shè)法通過開豎縫或結(jié)構(gòu)洞的方式，對井筒的剛度進行減少；另外也要減少井筒中鋼筋的裝配，以此來降低井筒產(chǎn)生的作用，在進行運算的過程中，在依照框架來衡量抗震能力之外，還需要以有井筒結(jié)構(gòu)的框架來進行重復(fù)計算，同時更要增加與井筒連接處的柱體的鋼筋配置。
還要更加注意的是，在框架結(jié)構(gòu)中，突出屋頂?shù)碾娞菁八洌瑘詻Q不可用砌體墻來承擔(dān)重量，而要用框架承受荷載；還要注意到鞭梢效應(yīng)；雨篷等的挑出要選擇在承重梁而不可選擇填充墻；還有樓梯梁和夾層梁也要把其荷載設(shè)計在承重柱體，而堅決不可設(shè)計在填充墻。
5. 合理選取結(jié)構(gòu)計算參數(shù)
依據(jù)《抗震規(guī)范》的明確規(guī)定，經(jīng)過計算機運算得出的所有數(shù)據(jù)，都必須經(jīng)過分析來確定他們是否合理有效，然后才可以把其運算得出的數(shù)據(jù)作為整個工程設(shè)計的有效參數(shù)。一般來說，計算機工作所得出的數(shù)據(jù)，大多是建筑的自振周期指數(shù)和地震剪力系數(shù)以及彈性層間位移、側(cè)向剛度、墻與柱的軸壓和墻、柱、梁的鋼筋配置數(shù)據(jù)、抗震能力、鋼筋超出的上限等一些信息。
對于通過計算機的運算而得出的上述數(shù)據(jù)，要對其進行適當?shù)姆治�，以確定其合理性，在對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計運算過程中，首先就要具備比較合理的結(jié)構(gòu)方案還要有合理的結(jié)構(gòu)計算模型以及對計算參數(shù)正確的填寫，包括抗震設(shè)防的程度，所在場地的區(qū)別，要保證采用最為合理的形式來作出計算機運算出的總的信息以及所有重要參數(shù)的選擇。下面，以SATWE設(shè)計程序為例，并通過以往經(jīng)驗中的發(fā)現(xiàn)，來簡要描述對于計算機運算結(jié)果的參數(shù)選擇。
5．1結(jié)構(gòu)的抗震等級
在實際的建筑工程的設(shè)計工作中，有大多數(shù)的建筑按照抗震設(shè)防烈度來進行分類的話，都屬于是標準設(shè)防類的建筑結(jié)構(gòu)，比如民居和普通的生產(chǎn)生活設(shè)施。對其抗震等級的確定可以依照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011)的標準來進行確定。而電信、交通、消防等類型的建筑在確定其抗震等級時，先要以《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》(GB 50223)為依據(jù)來確定哪一個為重點設(shè)防類或者是標準設(shè)防類的建筑物，地震作用的數(shù)據(jù)可以根據(jù)所在區(qū)域的抗震設(shè)防烈度為依據(jù)進行運算。對于其中的重點設(shè)防類，通常是抗震烈度為6～8度時，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強其抗震措施，同時，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用。此時，就可以此為依據(jù)通過對《抗震規(guī)范》表的對照，來確定此建筑物設(shè)計時的抗震標準。
5．2地震力振型組合數(shù)
對于地震力的振型組合數(shù)的選擇，當結(jié)構(gòu)為高層建筑時，如果不加入對扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的運算，就最少確定為3；如果振型的值大于3，就要相應(yīng)的選擇3的倍數(shù)，同時也要注意不可大于層數(shù)。如果建筑的層數(shù)大于2并包括2時，可以用層數(shù)來確定振型數(shù)。在有些相對不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)中，有時需要加入對扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的考慮，如果是對高層建筑進行設(shè)計時，其振型要選擇大于等于9；如果建筑結(jié)構(gòu)有非常多的層數(shù)或者表現(xiàn)出有很大變動的剛度時，對其振型數(shù)要多取，如果是有轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)或者是有頂部塔樓的建筑結(jié)構(gòu)，其振型數(shù)的選擇要大于等于12，同時也要注意不可多出總層數(shù)的3倍；要注意的是，只有定義彈性樓板，并且要運用總剛的分析，振型才可以增加。在有關(guān)的《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》(GB 50223)中已經(jīng)有明確的指出，適應(yīng)的振型個數(shù)通�？蛇x取振型參與質(zhì)量并實現(xiàn)總質(zhì)量90%時所需要的振型數(shù)。在SATWE中已經(jīng)具有了有這樣的能力，已經(jīng)能夠可以很容易的進行參與質(zhì)量比值的輸出。在實際的工作中，有的工作人員沒有對軟件的使用作更加深入的研究，在進行振型數(shù)的選擇時表現(xiàn)出隨意性，這是一定要杜絕的現(xiàn)象。另外，非耦聯(lián)計算的地震剪力一般要很大程度上大于耦聯(lián)計算的地震剪力，只是在建筑結(jié)構(gòu)表現(xiàn)中明顯扭轉(zhuǎn)時可利用耦聯(lián)計算，而把非耦聯(lián)運算作為其中的補充來使用。
5．3結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)
在框架結(jié)構(gòu)中，由于受填充墻的影響，建筑結(jié)構(gòu)的剛度實際上對表現(xiàn)出大于計算的剛度，同時表現(xiàn)出實際周期多過運算周期。所以，使運算而得出的地震剪力較小，降低了建筑結(jié)構(gòu)的安全程度。所以，折減對于建筑結(jié)構(gòu)的運算周期是非常重要的環(huán)節(jié)，對于框架結(jié)構(gòu)來說，對于其運算周期的折減或者過大的折減都不適合。對于框架結(jié)構(gòu)的建筑來說，當利用砌料來填充墻體時，其折減的數(shù)值可以采用0.6～0.7；利用砌料填充的墻體很少時，其折減的數(shù)值可以采用0.7～0.8；當屬于全部輕質(zhì)板材時墻體時，其折減的數(shù)值可以采用0.9。而對于沒有任何墻體的框架結(jié)構(gòu)，就可以不進行折減。
5．4框架梁、柱箍筋間距
在電算程序中，一般把梁、柱箍筋加密區(qū)間內(nèi)定為100mm，當框架結(jié)構(gòu)的梁跨中部有次梁等負荷時，非加密的區(qū)域如果采用200mm間距就會造成此區(qū)域的鋼筋配置不夠，基于這個考慮，就把程序內(nèi)定數(shù)值中的梁箍筋設(shè)置為200mm，這樣就能夠在保障非加密區(qū)域的抗剪承受力的同時，又可以對梁端箍筋加密區(qū)的抗剪承載力起到加強的作用。而關(guān)于框架柱體，當其內(nèi)定的箍筋間距為100mm，在一些特殊情況下，也能造成非加密區(qū)箍筋不足，所以，也就把程序內(nèi)定柱體的箍筋間距改為200mm.
5.5地下室層數(shù)的輸入
對于多層框架結(jié)構(gòu)的地下室。因為其隔墻的數(shù)量不多，所以一般都用筏板式基礎(chǔ)。在進行程序的電算時，應(yīng)該把地下室的層數(shù)結(jié)合其上部結(jié)構(gòu)同時錄入，并合理確定上部結(jié)構(gòu)嵌固部位位置。如此就可以作到地基和基礎(chǔ)底板豎向荷載的運算一次完成，而且在進行建筑結(jié)構(gòu)的抗震運算工作時，程序就能夠自動對框架底層柱底截面的彎矩設(shè)計值乘以增大系數(shù)。如果建筑結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出豎向不規(guī)側(cè)的特征時，就不但需要進行薄弱層的驗算，還應(yīng)該對其地震剪力作乘以1.15的增大系數(shù)運算。
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