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時(shí)間：2023-09-07 17:40:51
序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
[ Abstract ] This paper analyzes the high-rise building structure and shear wall structure design, for your reference.
[ Key words ] high-rise building ;structure design; stress analysis
中圖分類號(hào)：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）
1、多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1．1軸向變形不容忽視
多層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值增大 還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整：另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。
1．2 側(cè)移成為控制指標(biāo)
與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。
1．3結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)
相對(duì)于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
2 多層建筑結(jié)構(gòu)分析
2．1 彈性假定
目前工程上實(shí)用的所層建筑結(jié)構(gòu)分析方法均采用彈性的計(jì)算方法。在垂直荷載或一般風(fēng)力作用下，結(jié)構(gòu)通常處于彈性工作階段，這一假定基本符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況。但是在遭受地震或強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用時(shí)，所層建筑結(jié)構(gòu)往往會(huì)產(chǎn)生較大的位移，出現(xiàn)裂縫，進(jìn)入到彈塑性工作階段。此時(shí)仍按彈性方法計(jì)算內(nèi)力和位移時(shí)不能反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)工作狀態(tài)的，應(yīng)按彈塑性動(dòng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2．2 小變形假定
小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對(duì)幾何非線性問(wèn)題(P-效應(yīng))進(jìn)行了一些研究。一般認(rèn)為，當(dāng)頂點(diǎn)水平位移 與建筑物高度H的比值 ／H >1／500時(shí)，P- 效應(yīng)的影響就不能忽視了。
2．3 剛性樓板假定
許多多層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法均假定樓板在自身平面內(nèi)的剛度無(wú)限大， 而平面外的剛度則忽略不計(jì)。這一假定大大減少了結(jié)構(gòu)位移的自由度，簡(jiǎn)化了計(jì)算方法。并為采用空間薄壁桿件理論計(jì)算筒體結(jié)構(gòu)提供了條件。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)框架體系和剪力墻體系采用這一假定是完全可以的。但是， 對(duì)于豎向剛度有突變的結(jié)構(gòu)，樓板剛度較小，主要抗側(cè)力構(gòu)件間距過(guò)大或是層數(shù)較少等情況，樓板變形的影響較大。特別是對(duì)結(jié)構(gòu)底部和頂部各層內(nèi)力和位移的影響更為明顯?？蓪⑦@些樓層的剪力作適當(dāng)調(diào)整來(lái)考慮這種影響。
2．4 計(jì)算圖形的假定
多層建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計(jì)算圖形有三種：
2．4．1一維協(xié)同分析。按一維協(xié)同分析時(shí)，只考慮各抗側(cè)力構(gòu)件在一個(gè)位移自由度方向上的變形協(xié)調(diào)。在水平力作用下，將結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)化為由平行水平力方向上的各榀抗側(cè)力構(gòu)件組成的平面結(jié)構(gòu)。根據(jù)剛性樓板假定，同一樓面標(biāo)高處各榀抗側(cè)力構(gòu)件的側(cè)移相等，由此即可建立一維協(xié)同的基本方程。在扭矩作用下，則根據(jù)同層樓板上各抗側(cè)力構(gòu)件轉(zhuǎn)角相等的條件建立基本方程?！S協(xié)同分析是各種手算方法采用最多的計(jì)算圖形。
2．4 .2 二維協(xié)同分析。二維協(xié)同分析雖然仍將單榀抗側(cè)力構(gòu)件視為平面結(jié)構(gòu)，但考慮了同層樓板上各榀抗側(cè)力構(gòu)件在樓面內(nèi)的變形協(xié)調(diào)?？v橫兩方向的抗側(cè)力構(gòu)件共同工作，同時(shí)計(jì)算：扭矩與水平力同時(shí)計(jì)算。在引入剛性樓板假定后，每層樓板有三個(gè)自由度∪，Ⅴ ，θ， (當(dāng)考慮樓板翹曲是有四個(gè)自由度)，樓面內(nèi)各抗側(cè)力構(gòu)件的位移均由這三個(gè)自由度確定。剪力樓板位移與其對(duì)應(yīng)外力作用的平衡方程，用矩陣位移法求解。二維協(xié)同分析主要為中小微型計(jì)算機(jī)上的桿系結(jié)構(gòu)分析程序所采用。
2．4 .3三維空間分析。二維協(xié)同分析并沒(méi)有考慮抗側(cè)力構(gòu)件的公共節(jié)點(diǎn)在樓面外的位移協(xié)調(diào)(豎向位移和轉(zhuǎn)角的協(xié)調(diào))，而且，忽略抗側(cè)力構(gòu)件平面外的剛度和扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)具有明顯空間工作性能的筒體結(jié)構(gòu)也是不妥當(dāng)?shù)?。三維空間分析的普通桿單元每一節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度，按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節(jié)點(diǎn)還應(yīng)考慮截面翹曲，有7個(gè)自由度。
3 剪力墻設(shè)計(jì)中的基本概念
3.1 剪力墻高和寬尺寸較大但厚度較小，幾何特征像板，受力形態(tài)接近于柱，而與柱的區(qū)別主要是其長(zhǎng)度與厚度的比值，當(dāng)比值小于或等于4時(shí)可按柱設(shè)計(jì)，當(dāng)墻肢長(zhǎng)與肢寬之比略大于4或略小于4時(shí)可視為為異形柱，按雙向受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。
3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻是一平面構(gòu)件，它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔(dān)豎向壓力：在軸力，彎矩，剪力的復(fù)合狀態(tài)下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎(chǔ)上的懸臂深梁。在地震作用或風(fēng)載下剪力墻除需滿足剛度強(qiáng)度要求外，還必須滿足非彈性變形反復(fù)循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結(jié)構(gòu)裂而不倒的要求：墻肢必須能防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞，因此注意盡量將剪力墻設(shè)計(jì)成延性彎曲型。
3.3 實(shí)際工程中剪力墻分為整體墻和聯(lián)肢墻：整體墻如一般房屋端的山墻、魚骨式結(jié)構(gòu)片墻及小開洞墻。整體墻受力如同豎向懸臂，當(dāng)剪力墻墻肢較長(zhǎng)時(shí)，在力作用下法向應(yīng)力呈線性分布，破壞形態(tài)似偏心受壓柱，配筋應(yīng)盡量將豎向鋼筋布置在墻肢兩端；為防止剪切破壞，提高延性應(yīng)將底部截面的組合設(shè)計(jì)內(nèi)力適當(dāng)提高或加大配筋率；為避免斜壓破壞墻肢不能過(guò)小也不宜過(guò)長(zhǎng)，以防止截面應(yīng)力相差過(guò)大。聯(lián)肢墻是由連梁連接起來(lái)的剪力墻，但因一般連梁的剛度比墻肢剛度小得多，墻肢單獨(dú)作用顯著，連梁中部出現(xiàn)反彎點(diǎn)要注意墻肢軸壓比限值。壁式框架：當(dāng)剪力墻開洞過(guò)大時(shí)形成寬梁、寬柱組成的短墻肢，構(gòu)件形成兩端帶有剛域的變截面桿件，在內(nèi)力作用下許多墻肢將出現(xiàn)反彎點(diǎn)，墻已類似框架的受力特點(diǎn)，因此計(jì)算和構(gòu)造應(yīng)按近似框架結(jié)構(gòu)考慮。綜上所述，設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，應(yīng)根據(jù)各型墻體的特點(diǎn)，不同的受力特征，墻體內(nèi)力分布狀態(tài)并結(jié)合其破壞形態(tài)，合理地考慮設(shè)計(jì)配筋和構(gòu)造措施。
3.4墻的設(shè)計(jì)計(jì)算是考慮水平和豎向作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，求得內(nèi)力后按偏壓或偏拉進(jìn)行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗(yàn)算。當(dāng)受較大集中荷載作用時(shí)再增加對(duì)局部受壓承載力驗(yàn)算。在剪力墻承載力計(jì)算中，對(duì)帶翼墻的計(jì)算寬度按以下情況取其小值：即①剪力墻之間的間距；② 門窗洞口之間的翼緣寬度；③墻肢總高度的110；④剪力墻厚度加兩側(cè)翼墻厚度各6倍的長(zhǎng)度。
3.5 為了保證墻體的穩(wěn)定性及便于施工，使墻有較好的承載力和地震作用下耗散能力，規(guī)范要求一二級(jí)抗震墻時(shí)墻的厚度應(yīng)≥16Omm，底部加強(qiáng)區(qū)宜≥200mm，三四級(jí)抗震等級(jí)時(shí)應(yīng)≥14Omm，豎向鋼筋應(yīng)盡量配置于約束邊緣。
4 剪力墻的邊緣構(gòu)造
4.1 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)表明矩形截面剪力墻的延性比工字形或槽形截面剪力墻差：計(jì)算分析表明增加墻肢截面兩端的翼緣能顯著提高墻的延性：因此在矩形墻兩端設(shè)約束邊緣構(gòu)件不但能較顯著地提高墻體的延性，還能防止剪力墻發(fā)生水平剪切滑動(dòng)提高抗剪能力。從1989年出版的規(guī)范開始在剪力墻中提出了暗柱、端柱、翼墻(柱)、轉(zhuǎn)角墻(柱)，也就是目前規(guī)范中的約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件的抗震措施。
4.2 對(duì)規(guī)范的不同理解往往產(chǎn)生了五花八門的設(shè)計(jì)。有人將每一軸線的墻理解為一片墻僅在端墻設(shè)暗柱，有人將凡是拐角或洞口邊都設(shè)暗柱，而即使是公開發(fā)表出版的權(quán)威參考書或設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)暗柱(翼墻柱)的截面取值也出現(xiàn)了以下三種不同尺寸，因此造成配筋的差別很大，甚至相同的資料由于出版的時(shí)間不同，對(duì)規(guī)范的理解也有所不同。
4.3 從2002年開始實(shí)施的建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范，根據(jù)結(jié)構(gòu)類型及受力狀況，對(duì)剪力墻兩端及洞口兩側(cè)的加強(qiáng)邊緣，按墻肢在重力荷載代表值作用下墻肢軸壓比的界線及加強(qiáng)部位要求分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件兩類。
5 剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度和配筋問(wèn)題
5.1墻的水平分布筋是為橫向抗剪以防止墻體在斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪切破壞，同時(shí)起到抵抗溫度應(yīng)力防止混凝土出現(xiàn)裂縫，設(shè)計(jì)中當(dāng)建筑物較高較長(zhǎng)或框剪結(jié)構(gòu)時(shí)配筋宜適當(dāng)增加，特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當(dāng)增加。但對(duì)于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否適當(dāng)減小值得探討。
5.2墻的豎向鋼筋主要起抗彎作用， 目前在一些多層低高層剪力墻中電算結(jié)果多為構(gòu)造配筋；但配筋時(shí)所取的配筋率有人往往扣除了約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件中的鋼筋，筆者認(rèn)為豎向最小配筋率應(yīng)該包括邊緣構(gòu)件中的筋，墻肢的豎向配筋原則也應(yīng)該盡量將鋼筋布置在墻端部邊緣區(qū)并保證鋼筋間距≤300mm，也應(yīng)該注意防止豎筋過(guò)多使墻的抗彎強(qiáng)度大于抗剪強(qiáng)度，對(duì)抗震不利。
6 剪力墻結(jié)構(gòu)的超長(zhǎng)問(wèn)題
6.1 剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大，受溫差影響大，混凝土的收縮、徐變產(chǎn)生的變形大，墻體對(duì)樓面、屋面產(chǎn)生的約束也大：當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮變形時(shí)比其他結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)裂縫。一些未超長(zhǎng)的剪力墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生墻體或樓面裂縫，其主要原因就在此。
6.2 剪力墻結(jié)構(gòu)多用于商品住房和公寓，使用狀況復(fù)雜，一旦私人購(gòu)買的房子出現(xiàn)裂縫，雖然沒(méi)有安全問(wèn)題，但處理起來(lái)問(wèn)題多，難度大，社會(huì)影響大。
6.3 混凝土結(jié)構(gòu)受溫度或收縮徐變的影響與眾多因素有關(guān) 而體型龐大的剪力墻房屋往往形狀復(fù)雜，混凝土收縮大，約束應(yīng)力積聚也大，施工工藝及管理也難控制，環(huán)境影響使用變化難于判斷，因此更難于解決混凝土收縮變形時(shí)，在受約束條件下引起拉應(yīng)力而保證不出現(xiàn)裂縫。
6.4 目前混凝土的收縮量不斷增大，已由8O年代的一般收縮量300 με上升到400 με以上，因此使混凝土用量大的剪力墻產(chǎn)生裂縫的因素在增大。
6.5 目前隨著市場(chǎng)形勢(shì)的變化，大部分工程要趕工加班，質(zhì)量難保證，為趕工混凝土中水泥用量普遍增大，使混凝土收縮量增大，加上由于混凝土強(qiáng)度的提高，使彈性模量增加將引起更大的約束拉應(yīng)力產(chǎn)生，增大了結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的因素。
6.6 普遍使用商品混凝土泵送施工，為了泵送，增大水泥用量，減少了中粗骨料含量和骨料粒徑，加上泵送混凝土合比和施工送料時(shí)的不良因素影響等都加大了結(jié)構(gòu)收縮量，增加產(chǎn)生裂縫的因素。
7 結(jié)語(yǔ)
圍繞著多層建筑結(jié)構(gòu) 總結(jié)了多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，提出了剪力墻設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題，以及高層建筑結(jié)構(gòu)分析和各種體系相對(duì)應(yīng)的方法．
中圖分類號(hào)： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1、建筑設(shè)計(jì)作用
1.1 建筑設(shè)計(jì)應(yīng)首要解決功能問(wèn)題
功能是什么？功能就是空間使用者對(duì)空間環(huán)境的各種要求，包括生理要求和心理要求。人類大量的活動(dòng)要在建筑中進(jìn)行，所有與人生理有關(guān)的問(wèn)題都應(yīng)得到解決，如呼吸、行走、坐、臥、進(jìn)食、排泄、取暖、避寒等等。這是建筑設(shè)計(jì)要解決的第一步，也是人為自己創(chuàng)造空間的基本要求。其次，作為高等動(dòng)物的人有比其它動(dòng)物更高的需求。如：羞恥感（隱秘性）、光線、適宜的高度、聲音，最后應(yīng)滿足人們社會(huì)性需求和精神文化需求。所以，功能所體現(xiàn)的就是人（設(shè)計(jì)者）在充分考慮自身多種需求的條件下為人（使用者）所創(chuàng)造的空間環(huán)境。然后，人（使用者）在這樣的環(huán)境下長(zhǎng)期生活，這樣的空間的優(yōu)缺點(diǎn)又在生理及心理或是文化習(xí)慣上影響著人。
1.2 建筑設(shè)計(jì)與城市的關(guān)系
討論建筑設(shè)計(jì)的作用首先應(yīng)該討論建筑設(shè)計(jì)與城市的關(guān)系。人類營(yíng)造城市所投入的巨大勞動(dòng)和智慧讓一個(gè)個(gè)文明燦爛登場(chǎng)又黯然謝幕。今天即使古代文明灰飛煙滅了，但當(dāng)我們看到遺跡的時(shí)候依然會(huì)為那壯美與精致而震驚。眾所周知，人類在河流的渡口和道路的節(jié)點(diǎn)聚居形成了村鎮(zhèn)，隨著經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的開展，有了市場(chǎng)的出現(xiàn)，城市的功能驟然形成了。所以建筑設(shè)計(jì)直接關(guān)系到城市的風(fēng)格與文明程度，從而得出“人創(chuàng)造了空間，空間反過(guò)來(lái)又影響了人”的結(jié)論。
1.3 建筑為人服務(wù)人創(chuàng)造了建筑，建筑反過(guò)來(lái)又影響了人。
2、現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題
明確建筑設(shè)計(jì)的作用后，再來(lái)看看建筑師對(duì)建筑物最初設(shè)計(jì)方案時(shí)的考慮：建筑師更多的是考慮空間組成特點(diǎn)及安全問(wèn)題，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。對(duì)于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)基本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加，豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素，其原因有兩個(gè)：
（1）較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒；
（2）側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。與豎向荷載相比，側(cè)向荷載對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時(shí)，在風(fēng)荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側(cè)向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應(yīng)更加明顯。在現(xiàn)代高層建筑中，問(wèn)題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，.信宜市景泰豪庭小區(qū)，6度區(qū)，帶一層地下室，有8棟塔樓，13-16層不等，塔樓均為純剪力墻結(jié)構(gòu)，約5.6萬(wàn)平方米；可見，現(xiàn)代建筑的高層結(jié)構(gòu)受力性能與低層建筑有很大的差異，存在扭轉(zhuǎn)、共振、水平側(cè)向位移及剪重比等問(wèn)題。
2.1 現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題
建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心即為建筑三心，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求建筑三心盡可能匯于一點(diǎn)，即三心合一。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)。為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)生的扭轉(zhuǎn)破壞，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能使建筑物做到三心合一。
2.2 現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的共振問(wèn)題
當(dāng)建筑場(chǎng)地發(fā)生地震時(shí)，如果建筑物的自振周期和場(chǎng)地的特征周期接近，建筑物和場(chǎng)地就會(huì)發(fā)生共振。因此在建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)針對(duì)預(yù)估的建筑場(chǎng)地特征周期，通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)的層數(shù)，選擇合適的結(jié)構(gòu)類別和結(jié)構(gòu)體系，擴(kuò)大建筑物的自振周期與建筑場(chǎng)地特征周期的差別，避免共振的發(fā)生。例如:東莞市南國(guó)雅苑K區(qū)怡景居，6度區(qū)，局部一層地下室，16層，有3棟塔樓，框剪結(jié)構(gòu)，約2萬(wàn)平方米；設(shè)計(jì)的就比較好.
2.3 水平側(cè)向位移問(wèn)題
水平側(cè)向位移即使是滿足建筑結(jié)構(gòu)規(guī)程的要求，并不能說(shuō)明該結(jié)構(gòu)是合理的設(shè)計(jì)。同時(shí)還需要考慮周期及地震力的大小等綜合因素。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，地震力的大小與結(jié)構(gòu)剛度直接相關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度小，結(jié)構(gòu)并不合理時(shí)，由于地震力小則結(jié)構(gòu)位移也小，位移在規(guī)范允許范圍內(nèi)，此時(shí)并不能認(rèn)為該結(jié)構(gòu)合理。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)周期長(zhǎng)、地震力小并不安全；其次，位移曲線應(yīng)連續(xù)變化，除沿豎向發(fā)生剛度突變外，不應(yīng)有明顯的拐點(diǎn)或折點(diǎn)。一般情況下剪力墻結(jié)構(gòu)的位移曲線應(yīng)為彎曲型；框架結(jié)構(gòu)的位移曲線應(yīng)為剪切型；框一剪結(jié)構(gòu)和框一筒結(jié)構(gòu)的位移曲線應(yīng)為彎剪型。
2.4 剪重比及單位面積重度問(wèn)題
中圖分類號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對(duì)建筑功能上的要求也越來(lái)越高，從而多層建筑結(jié)構(gòu)形式也漸漸從磚混結(jié)構(gòu)到框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，在高抗震地區(qū)的多層建筑還會(huì)適當(dāng)加上剪力墻結(jié)構(gòu)，以滿足建筑功能要求下的結(jié)構(gòu)安全。多層建筑通常要求上部小空間軸線布置，其下部就要求大空間軸線布置。這樣的要求就跟結(jié)構(gòu)合理的布置正好相反。在多層建筑的結(jié)構(gòu)下部會(huì)承受樓層很大的壓力，而上部的受力則較小，通常在布置的時(shí)候就該是下部的墻多、剛度大、柱網(wǎng)密集，到了上部就逐漸減少墻、柱數(shù)量，以擴(kuò)大軸線的間距，這樣一來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)安生性的要求就更高，尤其是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)建筑的安全是不可缺少的。因此文章主要針對(duì)在多層建筑的設(shè)計(jì)時(shí)如何減少對(duì)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響。
1 建筑場(chǎng)地和地基是否具有穩(wěn)定性
通過(guò)多年工作實(shí)踐以及閱讀相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)有些建筑的基礎(chǔ)選型上與上部結(jié)構(gòu)不相適應(yīng)。地基的穩(wěn)定決定了整體上部結(jié)構(gòu)的安全性，而影響地基的穩(wěn)定性因素較多，主要是上部結(jié)構(gòu)的荷載，巖土的類型和地下分布情況，地下水位狀況以及地質(zhì)災(zāi)害的情況。對(duì)于設(shè)計(jì)人員須在了解建筑場(chǎng)地和地基有情況下才能進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，就基礎(chǔ)形式而言，一般多層建筑優(yōu)先采用獨(dú)立基礎(chǔ)，若基礎(chǔ)較弱，會(huì)使用柱下條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)。此外，相關(guān)的抗震要求等對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。依據(jù)以上的各種因素，再結(jié)合工程設(shè)計(jì)的造價(jià)總體規(guī)劃，對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行全面的科學(xué)評(píng)估，從而得出地基設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)。
2 基礎(chǔ)梁的設(shè)計(jì)
基礎(chǔ)梁一般用于框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)，框架柱落于基礎(chǔ)梁上或基礎(chǔ)梁交叉點(diǎn)上，其主要作用是作為上部建筑的基礎(chǔ)，將上部荷載傳遞到地基上。當(dāng)基礎(chǔ)埋置的深度較深的時(shí)候，可用基礎(chǔ)系梁來(lái)降低底層柱計(jì)算長(zhǎng)度。一般來(lái)說(shuō)，在± 0.00以下進(jìn)行系梁的設(shè)置，此時(shí)的系梁最好按照一層的框架梁來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，與此同時(shí)將系梁以下的柱子按照短柱子處理的方式。一旦工程條件參照< 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范> 是符合第6.1.11條規(guī)定的，那么就需要設(shè)置出基礎(chǔ)系梁。根據(jù)抗震的要求，基礎(chǔ)系梁的構(gòu)造設(shè)置可沿著兩個(gè)主軸方向來(lái)進(jìn)行。而基礎(chǔ)系梁的截面高度則可以取柱子的中心距1/12～1/15，在構(gòu)造設(shè)置基礎(chǔ)系梁的時(shí)候，縱向的受力鋼筋可通過(guò)上述的設(shè)計(jì)連接柱時(shí)的最大軸力設(shè)計(jì)數(shù)值的10%當(dāng)壓力抑或拉力來(lái)計(jì)算得出。在構(gòu)造配筋的時(shí)候，應(yīng)該符合最小配筋率，在基礎(chǔ)系梁上進(jìn)行作業(yè)，一旦當(dāng)填充墻抑或樓梯住等有荷載傳來(lái)時(shí)，要跟設(shè)計(jì)連接柱時(shí)的最大軸力設(shè)計(jì)數(shù)值的10%來(lái)疊加地進(jìn)行計(jì)算。并且基礎(chǔ)系梁的橫截面積也要適宜地進(jìn)行增大，且算出的配筋要符合構(gòu)造配筋的受力要求。當(dāng)基礎(chǔ)系梁在構(gòu)造時(shí)的頂標(biāo)高一般來(lái)說(shuō)是跟基礎(chǔ)頂標(biāo)高是一樣的。為了減小基礎(chǔ)系梁的計(jì)算跨度，應(yīng)采用素混凝土來(lái)澆筑基礎(chǔ)梁下跟獨(dú)立的基礎(chǔ)錐形斜坡抑或者是臺(tái)階空隙的部分的處理方法將其填平和基礎(chǔ)頂面一樣高，這樣之后在對(duì)基礎(chǔ)系梁實(shí)施澆筑。若要以基礎(chǔ)系梁作平衡柱底彎矩,那么就要根據(jù)框架梁對(duì)基礎(chǔ)系梁的截面尺寸跟配筋的尺寸作出合理的設(shè)計(jì)。這里的拉梁正彎矩所有的鋼筋全都要拉通，對(duì)于負(fù)彎矩就至少要將1/2跨的鋼筋拉通，關(guān)于基礎(chǔ)系梁所有的縱筋當(dāng)在框架柱內(nèi)進(jìn)行箍筋的加密與錨固以及其他類似于抗震構(gòu)造要求等等時(shí)，要完全跟上部框架梁吻合才行，而且在此時(shí)此刻要在基礎(chǔ)頂部設(shè)置出拉梁?；A(chǔ)梁也常用于磚混結(jié)構(gòu)的房屋，它與構(gòu)造柱一起加強(qiáng)建筑物的整體性以抵抗抗震產(chǎn)生的不利影響，同時(shí)它對(duì)房屋由于地基不均勻沉降產(chǎn)生的影響具有調(diào)節(jié)作用。在強(qiáng)凍脹性和特強(qiáng)凍脹性地基上，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和基礎(chǔ)梁，并控制上部建筑的長(zhǎng)高比，增強(qiáng)房屋的整體剛度，提高整體穩(wěn)定。
3 裂縫問(wèn)題
在多層建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂縫的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，比如因房屋產(chǎn)生傾斜而導(dǎo)致裂縫；因傾斜改變構(gòu)件的受力狀態(tài)致使部分構(gòu)件承載力不足而產(chǎn)生裂縫；地基基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生裂縫；溫差應(yīng)力造成的裂縫；干縮和收縮裂縫；構(gòu)造處理不當(dāng)在結(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生裂縫；構(gòu)件強(qiáng)度或剛度不足發(fā)生變形而產(chǎn)生裂縫；使用劣質(zhì)材料產(chǎn)生的裂縫；施工不規(guī)范造成的裂縫；因偷工減料造成的裂縫等等，任何原因的出現(xiàn)的裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性都會(huì)產(chǎn)生不利影響的，設(shè)計(jì)上要充分考慮了到材料、施工工藝和各種施工條件對(duì)裂縫的影響，在施工過(guò)程出現(xiàn)裂縫時(shí)，要對(duì)產(chǎn)生裂縫的原因詳細(xì)分析，從根本上提出解決方案，以有效解決裂縫問(wèn)題，比如：人們經(jīng)常誤以為外墻膩?zhàn)痈酆衔锏哪嫔皾{它們兩者的粘結(jié)強(qiáng)度越快、越強(qiáng)、越有彈性就越好，其實(shí)這只是片面的，實(shí)際上卻不是這樣的，水泥一旦水化，它形成了強(qiáng)度以后，具備的不是彈性卻是剛性，如果說(shuō)具有彈性，也僅僅是在水泥強(qiáng)度還未至正常值的范圍內(nèi)，如果真的是高彈性的材料，那么其封閉性是極強(qiáng)的，只有在這樣的條件下，水泥才能夠封閉水泥的微孔，這是用來(lái)防止在自然條件下水泥進(jìn)行自我養(yǎng)護(hù)與預(yù)防水泥水化，但是這種特性不利于釋放水泥的內(nèi)應(yīng)力。
4 多層建筑的防震設(shè)計(jì)
當(dāng)強(qiáng)烈地震來(lái)臨時(shí)，作用于建筑物上對(duì)其的破壞過(guò)程與機(jī)理相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，所以要重視建筑物抗震設(shè)計(jì)的概念，以避免當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)建筑物遭到嚴(yán)重破壞甚至于直接倒塌，是保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全的有力體現(xiàn)。而對(duì)于多層建筑的抗震設(shè)計(jì)概念應(yīng)從整體上對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行把握，才能使得設(shè)計(jì)更具合理性。將設(shè)計(jì)做到最細(xì)微甚而對(duì)單根的構(gòu)建細(xì)部進(jìn)行設(shè)計(jì)，做到既經(jīng)濟(jì)且安全，將建筑物的使用功能和外形美觀在最大程度上得到滿足與結(jié)合?？拐鹪O(shè)計(jì)至關(guān)重要的一點(diǎn)是對(duì)于建筑物體形的設(shè)計(jì)，又以處于高烈度的地震區(qū)的建筑物為最。若是建筑物體形是不規(guī)則的，在平面上有凸出凹進(jìn)或者在立面上錯(cuò)落有致，都容易造成結(jié)構(gòu)的某些部位在強(qiáng)度與剛度上的突變，從而導(dǎo)致變形集中與應(yīng)力集中，一旦形成了薄弱的部位，則通常會(huì)造成十分嚴(yán)重的地震危害；并且建筑物體形規(guī)則與否，會(huì)直接影響到抗側(cè)力的構(gòu)件在布置時(shí)的有效合理性能，也就影響了建筑物的工程造價(jià)。
在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，抗震的結(jié)構(gòu)體系要進(jìn)行合理的選擇。一般而言，對(duì)于多層的民用建筑其主要的結(jié)構(gòu)形式是框架結(jié)構(gòu)。不過(guò)對(duì)于處在高烈度地區(qū)的建筑物而言，特別是對(duì)于9度抗震設(shè)防區(qū)的建筑物而言，不能習(xí)慣的沿用框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)該根據(jù)建筑物的外觀效果與使用功能適當(dāng)?shù)脑黾踊炷翂?，增加整體剛度，滿足位移要求，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
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[2]于桂萍；關(guān)于多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題分析.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè).2008/22
中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、設(shè)計(jì)構(gòu)造方面的問(wèn)題
1.框架結(jié)構(gòu)梁
框架梁的高度宜取梁跨度的1／10～1／15，扁梁的寬度可以取到柱寬的兩倍。扁梁的箍筋應(yīng)該延伸至另一方向的梁的邊緣。
如果次梁的端部與框架梁相交或彈性支承在墻體上，梁的端支座我們可以按照簡(jiǎn)支梁來(lái)處理，但是梁的端箍筋應(yīng)該考慮加密。在設(shè)計(jì)考慮抗扭的梁時(shí)，縱筋的間距不應(yīng)大于300mm并且不能大于梁的寬度，即我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候要求加腰筋來(lái)增加梁的抗扭，并且縱筋和腰筋錨入支座內(nèi)的長(zhǎng)度要達(dá)到La（La 為錨固長(zhǎng)度）。箍筋要求同抗震設(shè)防時(shí)的要求保持一致。反梁的板吊在梁底下，板荷載宜由箍筋來(lái)承受，或適當(dāng)?shù)脑龃蠊拷畹拈g距。
2.框架結(jié)構(gòu)柱
當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的柱子地上部分為圓柱時(shí)，處于地下的部分應(yīng)該改為方形柱，這樣做的目的是在施工過(guò)程中減少不必要的施工工序。圓柱的縱筋根數(shù)最少應(yīng)該為8根，圓柱的箍筋一般選用螺旋箍以增加結(jié)構(gòu)的整體性、柱子的剛度和承載力，并且在施工圖中注明柱子的端部應(yīng)該有一圈半的水平段。方形柱的箍筋選用時(shí)應(yīng)該首先使用井字箍，并且按照鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募用?。角柱、樓梯間的柱應(yīng)增大縱筋并且全柱高都應(yīng)該加密箍筋。幼兒園建筑在做初步設(shè)計(jì)的時(shí)候尤其要注意，為了保證兒童在正常的教學(xué)活動(dòng)和休閑時(shí)候的安全，不宜用方柱。
3.框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
在框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候，基礎(chǔ)的拉梁層沒(méi)有樓板時(shí)，一般采用用TAT或SATWE等電算程序進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在用該軟件進(jìn)行框架整體計(jì)算的時(shí)侯，我們一般把樓板厚度取零，并且定義彈性節(jié)點(diǎn)，用力學(xué)計(jì)算理論中的總剛度分析方法進(jìn)行分析計(jì)算。在某些情況下，雖然樓板的厚度取零，也應(yīng)該定義彈性節(jié)點(diǎn)，但未采用總剛度的分析，計(jì)算機(jī)程序分析時(shí)程序會(huì)自動(dòng)按剛性樓面假定進(jìn)行計(jì)算，與實(shí)際情況并不是一致的。房屋的平面不規(guī)則時(shí)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要特別注意這一點(diǎn)。
二、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，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》確定。而電訊、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)《建筑抗震設(shè)防分標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-95）確定其中哪些建筑屬于乙類建筑。乙、丙類建筑，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)符合本地區(qū)抗震設(shè)防列度提高一度的要求。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》確定其抗震等級(jí)。例如，位于8 度地震區(qū)（如北京）的乙類建筑，應(yīng)按9 度由《抗震規(guī)范》確定其抗震等級(jí)為一級(jí)；當(dāng)8 度乙類建筑的高度過(guò)規(guī)定的范圍時(shí)，還應(yīng)經(jīng)專門研究，采取比一級(jí)抗震等級(jí)更有效的抗震措施。如北京某大型零售商場(chǎng)和某三級(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(lái)設(shè)計(jì)，使建筑物的抗震能力為降低，不得不對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算做重大修改。
三、地震力的振型組合數(shù)
地震力的振型組合數(shù)，對(duì)高層建筑，當(dāng)不考扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，至少應(yīng)取3；當(dāng)振型
數(shù)多于3 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)則的結(jié)構(gòu)，當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)，對(duì)高層建筑，振型數(shù)應(yīng)取≥ 9；結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)剛度突變較大，振型數(shù)應(yīng)多取，如結(jié)構(gòu)有轉(zhuǎn)換層、頂部有小塔樓、多塔結(jié)構(gòu)等，振型數(shù)應(yīng)取≥ 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，且采用總剛分析，要時(shí)，振型數(shù)才可以取的更多?！犊拐鹨?guī)范》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。有些設(shè)計(jì)人員不大重視電算程序使用手冊(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)。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，僅當(dāng)結(jié)構(gòu)存在明顯示扭轉(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。
四、結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)
框架結(jié)構(gòu)及框架――抗震墻等結(jié)構(gòu)，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，使結(jié)構(gòu)偏于不安全，因而對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期進(jìn)行折減是必要的，但對(duì)框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期不折減或折減系數(shù)取得過(guò)大都是不妥當(dāng)?shù)?。?duì)框架結(jié)構(gòu)，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(wú)墻的純框架，計(jì)算周期才可以不折減。
五、框架梁、柱箍筋間距
《抗震規(guī)范》第6.3.3 條及6.3.8 條對(duì)不同抗震等級(jí)的框架梁、柱箍筋加密區(qū)的最小箍筋直徑和最大箍筋間距做了了明確規(guī)定。根據(jù)這些規(guī)定，工程習(xí)慣上常取梁、柱箍筋加密區(qū)最大間距為100mm，非加密區(qū)箍筋最大間距為200mm。電算程序總信息中通常也內(nèi)定梁、柱箍筋加密區(qū)間距為100mm，并以此為依據(jù)計(jì)算出加密區(qū)箍筋面積，由設(shè)計(jì)人員要據(jù)規(guī)范確定箍筋直徑和肢數(shù)。架梁的跨中部位有次梁或有較大的其他集中荷載作用卻僅配兩肢箍筋時(shí)，多數(shù)情況下，非加密區(qū)箍筋間距采用200mm 會(huì)使梁的非加密區(qū)配箍不足，因此建議程序內(nèi)定梁箍筋改為取梁的非加密區(qū)間距200mm。這樣，既可保證梁非加密區(qū)的抗剪承載力，又可適當(dāng)增加梁端箍筋加密區(qū)（箍筋間距為100mm）的抗剪能力，梁的強(qiáng)剪性能更能充分體現(xiàn)。當(dāng)框架梁由于種種原因縱向鋼筋超筋時(shí)，梁端適當(dāng)加大抗剪承載力對(duì)結(jié)構(gòu)抗震非常有利。這也是為什么當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率大2％時(shí)，規(guī)范規(guī)定梁的箍筋直徑應(yīng)比最小構(gòu)造直徑增大2mm 的原因。對(duì)于框架柱，當(dāng)框架內(nèi)定柱加密區(qū)箍筋間距為100mm 時(shí)，在某些情況下，亦可能因非加密區(qū)箍筋間距采用200mm 引起配箍不足。因此，我們也建議程序內(nèi)定柱的箍筋間距改為取柱的非加密區(qū)的箍筋間距200mm。這里需要指出的是，梁、柱箍筋非加密區(qū)配箍驗(yàn)算時(shí)可不考慮強(qiáng)剪弱彎的要求，即剪力設(shè)計(jì)值取加密區(qū)終點(diǎn)處外側(cè)的組合剪力設(shè)計(jì)值，并且不乘以剪力增大系數(shù)。
六、柱部分
（1）地上為圓柱時(shí)，地下部分應(yīng)改為方柱，方便施工。圓柱縱筋根數(shù)最少為8 根，箍筋用螺旋箍，并注明端部應(yīng)有一圈半的水平段。方柱箍筋應(yīng)使用井字箍，并按規(guī)范加密。角柱、樓梯間柱應(yīng)增大縱筋并全柱高加密箍筋。幼兒園不宜用方柱。
（2）原則上柱的縱筋宜大直徑大間距，但間距不宜大于200。
（3）柱內(nèi)埋管，由于梁的縱筋錨入柱內(nèi)，一般情況下僅在柱的四角才有條件埋設(shè)較粗
的管。管截面面積占柱截面4% 以下時(shí)，可不必驗(yàn)算。柱內(nèi)不得穿暖氣管。
（4）柱應(yīng)盡量采用高強(qiáng)度混凝土來(lái)滿足軸壓比的限制，減小斷面尺寸。
（5）盡量避免短柱，短柱箍筋應(yīng)全高加密，短柱縱筋不宜過(guò)大。
（6）考慮到豎向地震作用，柱子的軸壓比及配筋宜留有余地。
七、結(jié)語(yǔ)
隨著我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)建筑造型和建筑功能的要求越來(lái)越高，這對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求，因此應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)習(xí)，在工作中靈活的解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難題，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
引言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的建筑業(yè)也在不斷前進(jìn)，但是前進(jìn)的過(guò)程中也遇到了很多問(wèn)題，比如土地緊缺問(wèn)題，而在斜山坡上建造多（高）層建筑是緩解用地緊張、塑造良好建筑環(huán)境的有益嘗試。在這種場(chǎng)地上建造房屋，地形、地貌及地質(zhì)條件往往很復(fù)雜，既有利于設(shè)計(jì)出獨(dú)特風(fēng)格的建筑作品，也容易因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)而釀成事故，也容易因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成安全隱患。
1.場(chǎng)地的穩(wěn)定性分析及處理
工程場(chǎng)地地質(zhì)條件異常復(fù)雜，不良的工程地質(zhì)會(huì)影響場(chǎng)地的穩(wěn)定性。
1.1整體穩(wěn)定性
建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)斜坡土體下為層片狀基巖（產(chǎn)狀為∠30-32°），若破壞原有的穩(wěn)定平衡狀態(tài)，可導(dǎo)致土體滑坡。
1.2局部穩(wěn)定性
局部穩(wěn)定性問(wèn)題的主要表現(xiàn)體現(xiàn)在：挖、填土形成的多級(jí)臨空臺(tái)階，破壞了原有的穩(wěn)定狀態(tài)；堆填土在雨水滲入軟化時(shí)會(huì)沿原坡面滑塌。
1.3基礎(chǔ)的穩(wěn)定性
基礎(chǔ)的穩(wěn)定性即地基承載力可靠，滿足建筑物正常使用極限狀態(tài)的要求。
1.4處理方法
為不破壞地基原有穩(wěn)定性，在確定樓、地面的標(biāo)高及臺(tái)階時(shí)應(yīng)考慮到既要依地形順坡設(shè)計(jì)，確保整體穩(wěn)定。也做好地面排水設(shè)計(jì)，避免加劇地基差異風(fēng)化及溶蝕作用。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）擋土墻設(shè)計(jì)坡地建筑中，設(shè)計(jì)好擋土墻的意義重大，擋土墻是影響到上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。擋土墻的設(shè)計(jì)及施工中都應(yīng)遵循安全，經(jīng)濟(jì)、合理的原則，從實(shí)際場(chǎng)地出發(fā)，結(jié)合地形地質(zhì)條件及使用要求，因地制宜，以取得最好的社會(huì)效益，山區(qū)地形地質(zhì)條件千變?nèi)f化，每個(gè)工程都有其特殊性。工程設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜，力求達(dá)到擋土墻建筑物的完美組合，通常坡地建筑擋土墻設(shè)計(jì)做法有兩種：考慮擋土墻與主體結(jié)構(gòu)分開；結(jié)合主體結(jié)構(gòu)布置擋土墻。擋土墻要有足夠剛度，使墻身在土壓力作用下不發(fā)生移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。擋土墻設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求，擋土墻強(qiáng)度計(jì)算：在靜止土壓力及水壓力作用下，擋土墻計(jì)算模型按1m板帶寬度，上端簡(jiǎn)支，下端固定的單向板進(jìn)行計(jì)算，土壓力按靜止土壓力取值，K取0.5。結(jié)構(gòu)剛度要求：在擋土墻高度范圍內(nèi)框架柱截面高度取擋土墻厚的兩倍。由于擋土墻內(nèi)側(cè)為地下室，不能直接設(shè)置泄水孔，因此在擋土墻背面底部及中部設(shè)置排水盲溝，沿?fù)跬翂樒聦?dǎo)入地下室外側(cè)邊溝。
（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。山區(qū)建筑主要震害表現(xiàn)為：由于架空層太高形成柔弱底層而使結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞；采用長(zhǎng)短柱將坡地架空，短柱易發(fā)生剪切破壞；錯(cuò)層處樓梯柱，樓梯板破壞嚴(yán)重；陡坎邊緣地帶建筑物震害較重等?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》2010年版規(guī)定，當(dāng)需要在條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘、非巖石的陡坡、河岸和邊坡邊緣等不利地段建造丙類及丙類以上建筑時(shí)，除保證其在地震作用下的穩(wěn)定性外，尚應(yīng)估計(jì)不利地段對(duì)設(shè)計(jì)地震參數(shù)可能產(chǎn)生的放大作用，其地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)，其值可根據(jù)不利地段的具體情況確定在1.1-1.6范圍內(nèi)。由于擋土墻與主體結(jié)構(gòu)是整體設(shè)計(jì)的主體計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮側(cè)向土壓力的影響，根據(jù)理正軟件取1m板帶寬度擋土墻按上端簡(jiǎn)支下端固定模型計(jì)算出上端的支座反力，再乘以框架柱的水平受荷寬度，得出集中力。在進(jìn)行上部建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取以下措施：選擇建筑場(chǎng)地時(shí)應(yīng)盡量避開不穩(wěn)定的邊坡；由于山地建筑豎向剛度不規(guī)則，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，設(shè)計(jì)時(shí)底部應(yīng)加強(qiáng)，從概念設(shè)計(jì)上重視并采取必要的抗震措施，避免出現(xiàn)短柱和上剛下柔的情況；設(shè)置防震縫，在建筑高差變化較大處設(shè)置防震縫，在底層連廊與主體結(jié)構(gòu)問(wèn)設(shè)置防震縫，均可有效地減少地震作用、溫度變形、不均勻沉降等造成的不利影響。加強(qiáng)上部與基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)，采用墩基礎(chǔ)的形式可減少建筑不均勻沉降的程度，在建筑底層人工挖孔墩的承臺(tái)問(wèn)設(shè)連系梁，將各墩、柱相互牽制連為一個(gè)整體而共同工作，可有效傳遞水平力，避免因個(gè)別墩失穩(wěn)或失效而引起建筑整體破壞；變形觀測(cè)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)地基在建筑施工過(guò)程的不同階段因加載的變化引起地基的變形，沉降、滑移情況，檢查邊坡的穩(wěn)定性，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，采取必要的處理措施。
3.基礎(chǔ)處理
3.1基礎(chǔ)方案選擇
基礎(chǔ)方案主要包括：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)。經(jīng)承載力計(jì)算，基礎(chǔ)的地基反力都遠(yuǎn)小于地基承載力特征值，但前兩種基礎(chǔ)型式顯然因有地下室難以滿足防水要求，而梁板式筏形基礎(chǔ)型式還合適。經(jīng)變形計(jì)算，如果僅從變形值結(jié)果看，應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，但即使在地形平坦和地質(zhì)非常均勻土層的場(chǎng)地上進(jìn)行理論變形計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果都有較大誤差，更何況在該持力層厚度和坡度變化較大的場(chǎng)地上計(jì)算變形值與實(shí)際有多大的偏差就更難以估計(jì)。最常用的地基穩(wěn)定性計(jì)算方法有：圓弧滑動(dòng)法、平面滑動(dòng)法、折線滑動(dòng)法、赤平極射投影法、實(shí)體比例投影法、數(shù)值分析法。根據(jù)地基土的物理特性，樁基礎(chǔ)方案應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地巖土條件進(jìn)行選擇，如表1：⑨-1層混合土相對(duì)松散，局部含滾石，均勻性較差；⑨-2層含礫粉質(zhì)粘土強(qiáng)度尚可，但其埋深變化較大；⑩-1層全風(fēng)化花崗巖強(qiáng)度較高，但其埋深變化較大；⑩-2層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖強(qiáng)度較高，但其厚度變化較大；⑩-3層中風(fēng)化花崗巖層強(qiáng)度高，分布尚穩(wěn)定。因此，上述各巖土層均不宜選作為樁基礎(chǔ)持力層，對(duì)于鉆孔灌注樁，由于⑨-1層相對(duì)松散、護(hù)壁較為困難，普遍含有滾石、施工相對(duì)困難，因此不宜使用，故最合適的是選用人工挖孔灌注樁。
3.2人工挖孔灌注樁計(jì)算和施工
3.2.1成樁可能性分析
由于⑨-1層混合土含水豐富，適合用人工挖孔樁方案應(yīng)采用混凝土護(hù)壁。由于持力層層面變化較大，樁基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)按實(shí)際層位控制為準(zhǔn)，以避免樁長(zhǎng)不滿足承載力要求。
3.2.2樁承載力計(jì)算
當(dāng)滑坡推力的水平分力小于樁的水平承載力時(shí)就是安全的，在水平力計(jì)算過(guò)程中需要考慮的因素太多，要讓每個(gè)假定都符合實(shí)際困難較大，力求符合設(shè)計(jì)的計(jì)算模型和構(gòu)造要求。
3.2.3施工要求
斜坡地上嵌巖樁的護(hù)壁材料應(yīng)采用鋼筋混凝土制作，護(hù)壁內(nèi)配置一定數(shù)量的水平環(huán)向鋼筋和豎向鋼筋，護(hù)壁厚度和配筋應(yīng)加大。編制爆破作業(yè)施工方案時(shí)必須采用爆破作業(yè)向下炸巖進(jìn)行松動(dòng)爆破和鑿除處理時(shí)炸藥爆破應(yīng)合理布孔，以盡量減小沖擊波對(duì)護(hù)壁的破壞及對(duì)周圍環(huán)境的影響。在孔井口應(yīng)采取能泄爆又能阻擋碎碴飛濺的有效措施，爆破時(shí)必須由專人統(tǒng)一指揮。炸藥爆破后，爆破人員先下井檢查，挖孔人員方可下井。在挖孔過(guò)程中遇到不良地質(zhì)時(shí)必須處理：樁基成孔后，保證樁基底部持力范圍內(nèi)有完整的基巖層。當(dāng)樁基處于豎向軟弱裂隙帶或深熔洞頂部，可在該樁側(cè)補(bǔ)樁，加大樁截面及持力底面層?；蛘咴谠摌秱?cè)一定范圍內(nèi)補(bǔ)兩根樁。穿越土洞的樁基，護(hù)壁外側(cè)土洞應(yīng)填實(shí)。對(duì)樁基穿越大溶洞時(shí)，可以采用噴漿加固溶洞、填砌毛石或砌塊。對(duì)樁底局部的溶槽、溶溝、石牙等，對(duì)樁底，應(yīng)根據(jù)具體情況放置鋼筋予以加強(qiáng)。
4.結(jié)語(yǔ)
山坡地形情況非常復(fù)雜，怎樣做好基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，選擇合理的施工方案，尤其是控制建筑物的沉降量符合規(guī)范要求，沉降均勻，以確保工程質(zhì)量、結(jié)構(gòu)安全、節(jié)省工程造價(jià)，是建筑工程技術(shù)人員面臨著的一個(gè)長(zhǎng)期艱巨的課題。在山坡上建造大體量的多（高）層建筑時(shí)，需將建筑物跨越各級(jí)臺(tái)階順坡建造，其建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有特殊性，也容易因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)而釀成事故，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及處理問(wèn)題。因此，研究斜山坡上多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)處理具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)
[1]王方，楊智，李夕兵.山坡地上大體量建筑嵌巖樁基設(shè)計(jì)與施工[J]，中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004（03）.
[2]江正榮.我國(guó)地基與基礎(chǔ)施工技術(shù)的新進(jìn)展——新版《建筑施工手冊(cè)》第12章內(nèi)容精選.
中圖分類號(hào)：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
保證居民的住房安全是一項(xiàng)重要的民生問(wèn)題，近年來(lái)也得到了政府和國(guó)家的高度重視。隨著改革開放和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)的住房條件有了極大的改善。磚混結(jié)構(gòu)的多層建筑目前仍是我國(guó)應(yīng)用最廣泛的一種建筑形式，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)在于其工期短且造價(jià)低廉，但是其在穩(wěn)定性上卻令人堪憂。
磚混結(jié)構(gòu)的多層建筑在節(jié)省成本的同時(shí)，也存在著許多安全隱患，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性相對(duì)較弱。因?yàn)榇u混結(jié)構(gòu)房屋的材料和不同組件之間的連接非常脆弱，砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力非常有限。因此，在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，有必要改善砌體結(jié)構(gòu)的延展性，提高房屋的抗震能力。
1、多層建筑結(jié)構(gòu)的概述
想要了解多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容，首先對(duì)于多層建筑要有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)。多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì),也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為重要的一種形式。在設(shè)計(jì)時(shí),如何處理各種不同的問(wèn)題值得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不斷探討和研究。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范作科學(xué)合理的設(shè)計(jì),筆者就多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)常遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析并探討具體解決措施。
目前我們所居住的房屋，按照其高度的不同基本上可以分為以下四種類型：低層（1～3層）、多層（4～6層）、中高層（7～9層）、高層（l0層以上）四類。
改革開放以前，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)條件的限制，我們居住的房屋大都是低層建筑。從80年代開始至今，是我國(guó)多層房屋建筑在設(shè)計(jì)使用及施工建筑等各方面得到迅速發(fā)展的階段，各中等城市以及廣大農(nóng)村都普遍興起建造以框架結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、加筋砌體等多層建筑。
按照我們正常的歸類，通常我們所說(shuō)的多層建筑為4～6層高的住宅。借助公共樓梯解決垂直交通，其優(yōu)點(diǎn)在于：
①多層建筑比低層住宅占地少，比高層住宅建設(shè)工期短，一般開工一年內(nèi)即可竣工；
②多層建筑想對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)公攤面積少，無(wú)需像高層住宅需要增加公共走道、電梯、高壓水泵等方面的投資，物業(yè)費(fèi)也較低，整體的性能價(jià)格比高；
③多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成熟，建材可就地大量工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化地生產(chǎn)。因此，多層住宅造價(jià)較低，售價(jià)適中，易于被普通消費(fèi)者接受。
2、設(shè)計(jì)失誤對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響
2.1．多層建筑的基礎(chǔ)
為什么多層建筑頻頻在地震中發(fā)生慘劇，這與多層建筑開發(fā)施工的不規(guī)范性有很大的關(guān)系。多層房屋建筑無(wú)地質(zhì)詳勘報(bào)告，僅僅依據(jù)建設(shè)單位口頭或籠統(tǒng)參照附近建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料就進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)；采用換土墊層進(jìn)行軟弱地基處理，不進(jìn)行換土墊層設(shè)計(jì)，只憑經(jīng)驗(yàn)處置，沒(méi)有進(jìn)行墊層寬度和厚度計(jì)算，既不安全，又不經(jīng)濟(jì)。
2.2．多層建筑的磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)造柱兼作承重柱用
大多數(shù)的多層建筑都采用磚混結(jié)構(gòu)，而磚混結(jié)構(gòu)的房屋中的構(gòu)造柱有著自己的獨(dú)特之處。在磚混結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造柱不但能夠提高墻體的坑剪能力，而且構(gòu)造柱與圈梁聯(lián)結(jié)在一起，形成對(duì)砌體的約束，這對(duì)于限制墻體裂縫的開展，維持豎向承載力，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能有著重要的作用。
但是為什么在實(shí)際情況中，這些構(gòu)造柱并沒(méi)有發(fā)揮其抗震的效果呢？研究表明，在當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，構(gòu)造柱經(jīng)常被作為承重柱使用，這種做法使得構(gòu)造柱提前受力，柱底基礎(chǔ)的抗沖切、抗彎曲及局部承壓強(qiáng)度必然不能滿足要求，降低了構(gòu)造柱的拉結(jié)和約束作用，一旦遭遇地震，構(gòu)造柱位置因應(yīng)力集中首先破壞。
2.3．多層建筑在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，只注意橫向框架而忽視縱向框架
多層建筑的構(gòu)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，也是影響房屋穩(wěn)定性的重要原因?，F(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求水平地震作用應(yīng)按兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算，縱向框架與橫向框架同等重要。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者對(duì)于非抗震設(shè)計(jì)，沒(méi)有考慮地震的縱向作用，在實(shí)際設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)梁的支座負(fù)筋，跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現(xiàn)象。
2.4．多層建筑的懸挑梁的梁高選用過(guò)小
多層建筑的懸挑梁選用的不合理，也會(huì)破壞房屋的穩(wěn)定性的影響因素之一。設(shè)計(jì)者往往只注意了對(duì)梁的強(qiáng)度和傾覆進(jìn)行驗(yàn)算，而忽略了對(duì)梁撓度的驗(yàn)算。梁高選用過(guò)小，引起梁截面的受壓區(qū)應(yīng)力過(guò)高，梁的延性減小，在豎向地震作用下易發(fā)生脆性破壞，失去承載力。
2.5．多層建筑的連續(xù)梁按單梁進(jìn)行設(shè)計(jì)
邊梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣是影響多層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要因素。這種情況多發(fā)在陽(yáng)臺(tái)邊梁的設(shè)計(jì)中。由于邊梁上的荷重一般較小，沒(méi)有引起設(shè)計(jì)者的重視，為圖受力分析方便，設(shè)計(jì)者把實(shí)際應(yīng)為連續(xù)梁的邊梁按簡(jiǎn)支梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，致使邊梁在支座處上部負(fù)筋配置量過(guò)少，加載后梁支座上部受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫，引起梁上的攔板出現(xiàn)豎向裂縫。
3、抗震設(shè)計(jì)對(duì)穩(wěn)定性的影響
3.1.抗震措施
多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，其穩(wěn)定性是否靜的起考驗(yàn)，在地震這樣的自然災(zāi)害面前，就會(huì)表現(xiàn)的一清二楚。因此，房屋機(jī)構(gòu)的抗震性一定不能忽略。當(dāng)前，在抗震設(shè)計(jì)中，從概念設(shè)計(jì)、抗震驗(yàn)算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結(jié)構(gòu)延性）結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計(jì)地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法，直至進(jìn)一步通過(guò)一些結(jié)構(gòu)措施（隔震措施，消能減震措施）來(lái)減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟(jì)的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用己得到普遍的認(rèn)可。
3.2.我國(guó)多層建筑的抗震設(shè)計(jì)理念
在我國(guó)，對(duì)于多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著明確的規(guī)范，必須按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行施工?！督ㄖ拐鹨?guī)范》（GB50011－2010）對(duì)建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求?！叭疁?zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。對(duì)建筑抗震的三個(gè)水準(zhǔn)設(shè)防要求，是通過(guò)“兩階段”設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
第一階段：第一步首先應(yīng)該采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，先計(jì)算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合，并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)，從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；第二步是采用同一地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其不超過(guò)抗震規(guī)范所規(guī)定的限值；同時(shí)采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動(dòng)滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。
第二階段：前兩步完成之后，采用與第三水準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，計(jì)算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)范的限值，并采用必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。
居住是人類生活四大要素之一,人生的2/3時(shí)間在住宅及其周圍的環(huán)境中度過(guò)。據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì),
4、總結(jié)
住房是關(guān)乎人們?nèi)粘Ｉ畹闹刂兄?，房屋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性不能得到良好的解決，就會(huì)讓人們陷入恐慌之中。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，一個(gè)國(guó)家正常的住宅建設(shè)指標(biāo)為:每年住宅建設(shè)投資一般占基本建設(shè)總投資的30%～50%,約占國(guó)民生產(chǎn)總值(GNP)的5%,住宅的建設(shè)量占國(guó)家工程建設(shè)量的50%～60%,可見住宅建設(shè)在社會(huì)發(fā)展中的地位。而多層建筑這一居民住房的主力軍，其穩(wěn)定性更是應(yīng)該得到人們的重視。
本文以多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性為出發(fā)點(diǎn)，主要針對(duì)當(dāng)前多層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性中一些常見卻又常被忽視的問(wèn)題進(jìn)行了剖析。指出了其錯(cuò)誤所在和將會(huì)造成的嚴(yán)重后果，并對(duì)于各項(xiàng)問(wèn)題，提出了具有針對(duì)性的解決方案。只有解決好多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性問(wèn)題，解決好居民住房的安全性問(wèn)題，才能給經(jīng)濟(jì)和民生的發(fā)展提供良好的保證。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
多層框架結(jié)構(gòu)這是通過(guò)橫梁以及立柱組成的桿件體系，節(jié)點(diǎn)全部或者是大部分都是剛性連接。框架結(jié)構(gòu)這是較為常見的豎向承重結(jié)構(gòu)，通常具備的優(yōu)點(diǎn)有：簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)，方便布置，整體性比磚混結(jié)構(gòu)以及內(nèi)框架承重結(jié)構(gòu)好，那么形成比較使用空間，施工比較便捷以及較為經(jīng)濟(jì)。
1、多層鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
鋼結(jié)構(gòu)具有良好的承受力，強(qiáng)度高，安全性極好，穩(wěn)定性強(qiáng)，同時(shí)由于工作環(huán)境較為復(fù)雜，需要經(jīng)受住多種不良環(huán)境的考驗(yàn)，因此，鋼結(jié)構(gòu)的這些特點(diǎn)使得鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中深受歡迎。目前，多層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在我國(guó)廠房工業(yè)建設(shè)中得到了快速發(fā)展，成為一種最廣泛采用的建筑設(shè)計(jì)類型。在進(jìn)行多層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要重視鋼結(jié)構(gòu)的焊接特性、支撐體系以及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等方面，充分利用好鋼結(jié)構(gòu)的特性，只有這樣，才可以設(shè)計(jì)出合理的多層鋼結(jié)構(gòu)，保證正常投入使用。
1.1、重量較輕
設(shè)計(jì)之時(shí)使用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種材料性能與其他鋼材相似，但是重量較輕，可以有效的減少多層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)重量。同時(shí)，在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)，多層鋼結(jié)構(gòu)采用輕型的圍護(hù)設(shè)計(jì)方案，在安裝時(shí)，采用的圍護(hù)材料，以?shī)A芯金屬板為主，安裝施工操作簡(jiǎn)便，有效的縮短施工周期，提高施工質(zhì)量效率。
1.2、鋼結(jié)構(gòu)施工周期短
多層鋼結(jié)構(gòu)其韌性高，強(qiáng)度大，而且其標(biāo)準(zhǔn)件比較多，特別適合生產(chǎn)線作業(yè)。同時(shí)，在多層鋼結(jié)構(gòu)中，由于多層的特性，具有廣闊的廠房空間，因此，可以將重型設(shè)備放在廠房中，便于設(shè)備生產(chǎn)以及室內(nèi)施工操作，滿足工業(yè)的發(fā)展需求。
2、多層鋼結(jié)構(gòu)框架建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1、結(jié)構(gòu)平面、豎向布置問(wèn)題
為了對(duì)框架結(jié)構(gòu)的抗震安全做好保證，設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備較好的延性、穩(wěn)定性、剛度、承載力和耗能等等特性。在進(jìn)行設(shè)計(jì)之時(shí)，則應(yīng)該對(duì)抗側(cè)力構(gòu)件作出合理的布置，同時(shí)對(duì)地震作用之下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)將逐漸減少；并且確保平面的布置對(duì)稱以及規(guī)則，還應(yīng)該具備較好的整體性；而結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度則應(yīng)該確保均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸以及材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小（不應(yīng)該在同一層同時(shí)改變構(gòu)件的截面尺寸以及材料強(qiáng)度），有效避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力的變化。而在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的多層框架結(jié)構(gòu)之時(shí)，那么就不應(yīng)該對(duì)單跨框架進(jìn)行使用。如果必須使用的話，那么就可以轉(zhuǎn)變成框架―剪力墻結(jié)構(gòu)而進(jìn)行設(shè)計(jì)，多層建筑也可僅僅在單跨方向設(shè)置剪力墻。但是后者框架結(jié)構(gòu)部分的抗震等級(jí)則應(yīng)按照框架結(jié)構(gòu)選用，然而剪力墻部分的抗震等級(jí)則應(yīng)該依照框架―剪力墻結(jié)構(gòu)來(lái)選擇。
2.2、樓面屋蓋結(jié)構(gòu)
樓面和屋蓋應(yīng)該具備充足穩(wěn)定性、強(qiáng)度以及剛度，同時(shí)也應(yīng)該不斷減少樓板的厚度，逐漸提升室內(nèi)的凈高。壓型鋼板―混凝土組合樓蓋這是當(dāng)前有著比較廣泛應(yīng)用的方式，其施工速度比較快，平面剛度比較大，并且可以有效提升房屋的凈高。一般的做法是在鋼梁之上鋪設(shè)壓型鋼板，之后現(xiàn)澆100―150mm的混凝土。在鋼梁之上焊接足夠的剪力連接件，那么就可以使鋼梁和混凝土一起工作而構(gòu)成樓蓋。這種做法會(huì)消耗掉較多的耗鋼量，并且要求進(jìn)行防火處理。使用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土薄板代替壓型鋼板。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力圓孔板、組合扁梁以及疊合板則也是一種較為普通的型式。
2.3、墻體結(jié)構(gòu)
輕質(zhì)墻體材料具有較好的隔熱保溫以及隔聲性能等等。因此開發(fā)商比較喜歡。當(dāng)前，墻體結(jié)構(gòu)主要可以分為自承重式以及非自承重式。自承重墻體一般包括有護(hù)結(jié)構(gòu)的加氣混凝土塊、輕鋼龍骨加強(qiáng)板、太空板等等，使用到內(nèi)墻的輕混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等等。而外掛的非自承重式墻體材料一般包括有彩色壓型鋼板、彩色壓型鋼夾芯板、玻璃纖維增強(qiáng)外墻板等等。使用非自承重式墻體材料，那么則就應(yīng)該設(shè)置墻梁用以懸掛護(hù)結(jié)構(gòu)。門窗洞口上下應(yīng)該布置。墻梁通常使用的是C或者是Z型冷彎薄壁型鋼，其尺寸則是決定于跨度和墻距。
2.4、建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題
建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)該使用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。平面不規(guī)則建筑通常劃分為三類：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；凹凸不規(guī)則以及樓板局部不連續(xù)。
豎向不規(guī)則建筑一般分為三種：豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、剛度不規(guī)則承載力非均勻變化。
對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼平面的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，可以使用計(jì)算的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。剛性樓板假定的情況之下，一旦計(jì)算出小震作用之下的樓層最大彈性水平位移和這層兩端彈性水平位移之間的平均值比值高于1.2的話，那么就可以斷定這是扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，而比值如果達(dá)到1.5的話，那么則就可以確定是特別不規(guī)則，而比值高于1.5之時(shí)那么就可以斷定是嚴(yán)重不規(guī)則。那么這個(gè)時(shí)候計(jì)算的彈性水平位置值應(yīng)該低于規(guī)范限制的50%，判斷是嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的比值也可以稍微放松一些。計(jì)算彈性水平位移（或?qū)娱g位移）之時(shí)，多層建筑可僅考慮雙向地震的作用。高層建筑單向地震作用則應(yīng)該考慮到偶然偏心的影響。最大值以及平均值的計(jì)算，全都取樓層中同一軸線兩端的豎向構(gòu)件計(jì)算，不考慮樓板懸挑的端部。凹凸不規(guī)則或者是樓板局部不連續(xù)之時(shí)，則應(yīng)該使用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計(jì)算模型。如果樓板平面比較狹長(zhǎng)的話，有較大的凹入以及開洞而使樓板有過(guò)大削弱之時(shí)，樓板則有可能出現(xiàn)明顯的平面內(nèi)變形，此時(shí)則應(yīng)該在設(shè)計(jì)之中考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響。比如在結(jié)構(gòu)分析之中考慮柔性或者是彈性樓板計(jì)算模型，使用與之相關(guān)的樓板加強(qiáng)構(gòu)造措施等等。對(duì)于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，比如說(shuō)錯(cuò)層高于梁高的話，則應(yīng)該依照樓板開洞來(lái)考慮。
3、多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題
3.1、獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值
一般情況之下，多層框架房屋使用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的形式，但是在《抗震規(guī)范》之中明確提出，在地基的主要持力層缺少軟弱粘性土層的情況之下，當(dāng)建筑高度在25米以內(nèi)并且層數(shù)在8層以內(nèi)的通常民用建筑，那么可以不對(duì)地基以及基礎(chǔ)的抗震承載力來(lái)進(jìn)行驗(yàn)算。但是在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之時(shí)應(yīng)該把風(fēng)荷載考慮進(jìn)去。所以，不可以因?yàn)橥ǔ＝ㄖ诘卣饏^(qū)風(fēng)荷載不是控制荷載而忽略了。一些設(shè)計(jì)師在進(jìn)行獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之時(shí)，柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值取值存在一定的問(wèn)題，而只對(duì)軸力以及彎矩采取了設(shè)計(jì)值，但是并沒(méi)有考慮到剪力，還有些甚至只取了軸力設(shè)計(jì)值。一旦獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)荷載取值存在問(wèn)題的話，那么就會(huì)使得建筑結(jié)構(gòu)的不安全或者是材料浪費(fèi)。
3.2、基礎(chǔ)拉梁層的計(jì)算模型問(wèn)題
基礎(chǔ)拉梁層在進(jìn)行框架整體計(jì)算之時(shí)，通常都是使用TAT或者SATWE等等程序，因?yàn)榛A(chǔ)拉梁層沒(méi)有樓板，在計(jì)算之時(shí)樓板厚度則應(yīng)該取零，同時(shí)定義彈性節(jié)點(diǎn)，分析計(jì)算式應(yīng)該使用總剛分析的方法。此外特別應(yīng)該注意房屋平面不規(guī)則這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
3.3、框架結(jié)構(gòu)帶樓電梯小井筒
井筒則就會(huì)吸收地震剪力，以至于框架結(jié)構(gòu)承受的地震剪逐漸減小。所以框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量不要設(shè)置鋼筋砼樓電梯小井筒。如果不可避免之時(shí)，則應(yīng)該適當(dāng)?shù)臏p薄井筒的壁厚，同時(shí)也可以通過(guò)豎縫，結(jié)構(gòu)洞等等方法把其剛度減弱。在計(jì)算之時(shí)，除過(guò)依照框架計(jì)算之外，還需要應(yīng)該按照帶井筒的框架進(jìn)行復(fù)核，同時(shí)也會(huì)把井墻連接的柱子的配筋進(jìn)行加強(qiáng)。
4、結(jié)語(yǔ)
多層框架結(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)之時(shí)，不僅僅需要掌握好設(shè)計(jì)的規(guī)范，同時(shí)還應(yīng)該依據(jù)自己在工程之中積累的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果找出合理的結(jié)構(gòu)體系，正確處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中存在的問(wèn)題，這樣才可以使得結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量逐漸提升。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)：TU208.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1. 高層建筑結(jié)構(gòu)受力方面
隨著社會(huì)的發(fā)展，都市的生活在給人們帶來(lái)繁華的同時(shí)，人口問(wèn)題和住房壓力也讓我們陷入困境之中，因此多層建筑逐漸消失與歷史舞臺(tái)，取而代之的是一座座拔地而起的高層建筑。而相對(duì)于多層建筑，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也更為復(fù)雜，面對(duì)諸多的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，受力問(wèn)題就是要解決的當(dāng)務(wù)之急。
空間組成特點(diǎn)是一個(gè)設(shè)計(jì)師在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的時(shí)候首要應(yīng)該關(guān)注的講點(diǎn)，而不是急于確定其詳細(xì)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。建筑物底面對(duì)建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成，因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系，所以，在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，就必須對(duì)主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設(shè)想。
很多人認(rèn)為底層、多層和高層建筑的結(jié)構(gòu)是不同的，其實(shí)這種觀點(diǎn)是片面的。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)基本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加。豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素，其原因有兩個(gè)：其一，較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒；其二，側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。
當(dāng)然，在實(shí)際處理豎向力和側(cè)向力的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)實(shí)踐我們不難發(fā)現(xiàn)，與豎向荷載相比，側(cè)向荷載對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時(shí)，在風(fēng)荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側(cè)向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應(yīng)更加明顯。在高層建筑中，問(wèn)題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見，高層建筑的結(jié)構(gòu)受力性能與低層建筑有很大的差異。
2. 結(jié)構(gòu)選型階段
結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選型階段對(duì)于高層建筑的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，是最為重要的，所以在這個(gè)階段，設(shè)計(jì)師一定要綜合多方面考量。同時(shí)針對(duì)建筑過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題要進(jìn)行正確的預(yù)估。
2.1結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題
要熟悉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則，在最新的規(guī)范當(dāng)中，許多內(nèi)容都是與舊規(guī)范相悖的，所以一定要熟知規(guī)范規(guī)則。例如：平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規(guī)范采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案?！币虼?，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意，以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。
2.2結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對(duì)高層建筑的高度有一個(gè)嚴(yán)格的限制。最新的規(guī)范也將高度作為重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)范，除了將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度的建筑外，增加了B級(jí)高度的建筑，因此。必須對(duì)結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意，一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑甚或超過(guò)了B級(jí)高度，其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。
如果事前不能對(duì)建筑的高度做出正確的預(yù)估，就很可能會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。以往我們也遇到過(guò)類似情況，導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過(guò)，必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開專家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況，對(duì)工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。
2.3嵌固端的設(shè)置問(wèn)題
現(xiàn)在的高層建筑一般都帶有地下室，因此嵌固端設(shè)置的為止也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因此，在這個(gè)問(wèn)題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來(lái)的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等問(wèn)題，而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下安全隱患。
3. 地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面
無(wú)論是多層建筑還是高層建筑，打好地基都是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，也是安全性的重要保障。因此，地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設(shè)計(jì)過(guò)程的好與壞將直接影響后期設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，同時(shí)，也是因?yàn)榈鼗A(chǔ)也是整個(gè)工程造價(jià)的決定性因素，因此，在這一階段，所出現(xiàn)的問(wèn)題也有可能更加嚴(yán)重甚至造成無(wú)法估量的損失。
我國(guó)對(duì)地基的設(shè)計(jì)和建筑方面有著明確的規(guī)范，一定要嚴(yán)格按照規(guī)范措施實(shí)施操作。由于我國(guó)占地面積較廣，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，僅僅一本《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》無(wú)法對(duì)全國(guó)各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)。
想要保障地基基礎(chǔ)建設(shè)的安全工作，就要深入的了解地方性的法規(guī)政策。地方性的“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類型和設(shè)計(jì)處理方法等一些成熟的經(jīng)驗(yàn)描述和規(guī)定得更為詳細(xì)和準(zhǔn)確，所以，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)地方規(guī)范進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)，以避免對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)計(jì)工作造成較大的影響。
4. 高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基本原則
4.1 整體參數(shù)的設(shè)定
在機(jī)構(gòu)的計(jì)算方面，最初就應(yīng)該把握好高層建筑的具體數(shù)字，嚴(yán)格按照法規(guī)中的參數(shù)來(lái)設(shè)置。在進(jìn)行抗震計(jì)算時(shí)需考慮振型的數(shù)量，數(shù)量多了會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，并可能使計(jì)算結(jié)果發(fā)生畸變，數(shù)量太少又會(huì)使計(jì)算結(jié)果失真，《高規(guī)》第5.1.13.2款規(guī)定抗震計(jì)算時(shí)振型數(shù)不應(yīng)小于15。最大地震力作用方向可由設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)計(jì)算，但若該角度絕對(duì)值超過(guò)1 5度，就應(yīng)重新計(jì)算。結(jié)構(gòu)的基本周期是計(jì)算風(fēng)荷載的重要指標(biāo)，設(shè)計(jì)初期可能不知道其準(zhǔn)確值，可待計(jì)算之后從計(jì)算書中讀取，并重新計(jì)算。
4.2 結(jié)構(gòu)體系的合理性分析
結(jié)構(gòu)的合理性是保障建筑的能夠順利進(jìn)行的重要幫手，所以一定規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。周期比是結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比，它是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)限定周期比，以便使抗側(cè)力的構(gòu)件的平面布置更有效更合理。層間位移比和剛度比分別是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性及豎向不規(guī)則的重要指標(biāo)，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《高規(guī)》中均對(duì)它們做出了明確的要求。此外，為了建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性及安全性，還應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)的剛重比和剪重比。
4.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)
為保障機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，在進(jìn)行的過(guò)程中，要對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做出優(yōu)化，還應(yīng)計(jì)算結(jié)構(gòu)單個(gè)構(gòu)件內(nèi)力和配筋，如計(jì)算梁、柱、剪力墻軸壓比，優(yōu)化構(gòu)件截面設(shè)計(jì)等。采用軟件對(duì)混凝土梁計(jì)算時(shí)，出現(xiàn)以下幾種情況時(shí)，便會(huì)提示超筋：梁的彎矩設(shè)計(jì)值超過(guò)梁的極限承載彎矩；超過(guò)《抗震規(guī)范》要求梁端縱向受拉鋼筋的最大配筋率2.5％ ；混凝土梁斜截面計(jì)算結(jié)果不符最小截面的要求。當(dāng)剪力墻連梁超筋時(shí)，表明其在水平地震力作用下抗剪承載力不夠，應(yīng)予以調(diào)整。規(guī)范中允許適當(dāng)折減地震作用下剪力墻連梁的剛度，使其出現(xiàn)塑性變形，但還應(yīng)保證其配筋滿足彈性變形時(shí)承載力的要求。以上計(jì)算得出初始設(shè)置的構(gòu)件截面和形狀后，還應(yīng)在考慮結(jié)構(gòu)的周期、位移、地震力等的前提下，適當(dāng)優(yōu)化構(gòu)件截面，使其在滿足受力要求的前提節(jié)省材料。
五、結(jié)束語(yǔ)
高層建筑逐步取代多層建筑是城市發(fā)展的必然選擇，不僅能夠有效的節(jié)省我們的土地資源，還能為我們創(chuàng)造更多的空間。為提高用地效率，城市建筑大多朝向高層和超高層發(fā)展，這也為建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。因而我們廣大建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)熟練掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)要點(diǎn)，合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算和優(yōu)化，提高建筑的結(jié)構(gòu)安全性，降低設(shè)計(jì)和建造成本，為社會(huì)創(chuàng)造出更多的高層建筑精品。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的方式來(lái)更好的表達(dá)建筑設(shè)計(jì)人員所想要表達(dá)的內(nèi)容。對(duì)于一項(xiàng)民用建筑而言，其工程質(zhì)量的好壞將會(huì)對(duì)廣大的業(yè)主和用戶產(chǎn)生直接性的影響。而對(duì)于建筑質(zhì)量，我們則主要從設(shè)計(jì)質(zhì)量以及施工質(zhì)量?jī)煞矫鎭?lái)對(duì)其進(jìn)行衡量。建筑設(shè)計(jì)可以說(shuō)是一項(xiàng)繁重而又有責(zé)任重大的工作，直接影響建筑物適用、安全、經(jīng)濟(jì)以及合理性。但實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)卻經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的種種概念和方法上的差錯(cuò)。
一、基礎(chǔ)系梁設(shè)置
基礎(chǔ)埋置的如果較深，可采取基礎(chǔ)系梁降低底層柱長(zhǎng)。系梁在±0.00以下進(jìn)行設(shè)置，按一層框架梁設(shè)計(jì)，系梁以下柱按短柱處理。如果項(xiàng)目環(huán)境符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，則需要設(shè)置基礎(chǔ)系梁。為滿足抗震需要，需沿兩主軸構(gòu)造基礎(chǔ)系梁，其截面高為柱中心距1/12-1/15。取連接柱最大軸力值10％計(jì)算系梁縱向受力鋼筋壓力或拉力。如果是構(gòu)造配筋，則需符合最小配筋率；如果樓梯柱或填充墻傳來(lái)荷載，則需疊加計(jì)算與所連接柱最大軸力值10％。適當(dāng)增加基礎(chǔ)系梁截面，配筋需滿足受力和構(gòu)造要求。構(gòu)造基礎(chǔ)系梁的頂標(biāo)高需要和基礎(chǔ)頂同高。為降低基礎(chǔ)系梁跨度，可把基礎(chǔ)梁下和獨(dú)立基礎(chǔ)臺(tái)階或錐形斜坡間空隙用混凝土澆筑至平齊，再進(jìn)行基礎(chǔ)系梁的澆筑。如果用基礎(chǔ)系梁平衡柱底彎矩，基礎(chǔ)系梁截面與配筋按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。全部拉通拉梁正彎矩鋼筋，至少在1/2跨拉通負(fù)彎矩鋼筋，縱筋在框架柱內(nèi)錨固、箍筋加密及抗震構(gòu)造都要和上部框架梁相同，同時(shí)保證此時(shí)拉梁設(shè)在基礎(chǔ)頂。
二、框架結(jié)構(gòu)薄弱層處理
薄弱層指的是在大地震中，某些部位首先屈服并有較大彈塑性位移，他們的承載力設(shè)計(jì)需滿足抗震承載力要求，當(dāng)?shù)卣鹆叶权R7度時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。薄弱層對(duì)抗震極為不利，應(yīng)盡量避免薄弱層，最基本的是加大該層抗側(cè)移剛度。如果允許，可減少基礎(chǔ)埋深或改變?cè)搶訉痈?。如果無(wú)法避免，結(jié)構(gòu)計(jì)算和出圖須按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，除薄弱層地震剪力乘以1.15倍放大系數(shù)外，還需驗(yàn)算樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)。如果在地震烈度7-9度地區(qū)，結(jié)構(gòu)樓層屈服系數(shù)
三、樓板開大洞結(jié)構(gòu)計(jì)算
如果樓板開洞面積大于該樓層面積1-30％，就為平面不規(guī)則，計(jì)算時(shí)須作處理。以PKPM軟件來(lái)說(shuō)，TAT和SATWE分別采用兩種方式處理。TAT將無(wú)樓板節(jié)點(diǎn)作為彈性節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)不受剮性樓板假定限制，平動(dòng)自由度獨(dú)立；SATWE軟件將所有樓板作為彈性膜，由軟件計(jì)算樓板平面內(nèi)剛度，忽略樓板外剛度。如果樓層洞口面積超過(guò)樓層面積的30％，則可把全樓樓板定義為彈性膜，也可將該層洞口邊緣節(jié)點(diǎn)定義為彈性節(jié)點(diǎn)；如果屋面為剛網(wǎng)架，則可定義為彈性膜。
四、框架梁柱偏心
工程實(shí)際中，建筑外墻與柱邊平齊，框架梁可設(shè)挑耳或與柱偏心。如果框架粱設(shè)挑耳，可讓框架梁與框架柱中心對(duì)齊，均利于梁、柱受力。但填充墻構(gòu)造柱下部與上部縱筋不好錨固，可如此處理，如圖1。如果框架柱與框架梁偏心，地震會(huì)造成梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)受剪面積不足，對(duì)柱帶來(lái)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。所以，建議外框架梁盡量設(shè)挑耳。
五、短柱
如果柱凈高與柱截面高≦4或剪跨比≦2，則該柱即為短柱。在地震作用下，短柱易脆性破壞。短柱受剪承載力和變形能力不足，可能會(huì)破壞建筑物，設(shè)計(jì)上盡量避免。短柱成因有二：樓梯間半休息平臺(tái)或結(jié)構(gòu)局部錯(cuò)層造成兩框架梁之間框架柱凈高較??；填充墻不當(dāng)設(shè)置造成某層框架柱兩側(cè)一部分無(wú)填充墻，一部分有填充墻，無(wú)填充墻柱凈高與柱截面之比≦4，形成短柱。為此，我們可以增加柱抗剪承載力及改善變形能力，采用復(fù)合箍筋，沿全高加密；保證短柱縱向鋼筋對(duì)稱布置，每側(cè)縱向配筋率≦1.2％，也可外包鋼板、配x形鋼筋等。
六、合理選用部分計(jì)算參數(shù)
1、折減梁扭矩
現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)中，如果梁兩邊沒(méi)有樓板或有弧形梁時(shí)，扭矩折減系數(shù)應(yīng)為 1.0；如果梁兩側(cè)均有樓板，應(yīng)對(duì)梁的扭矩進(jìn)行折減，折減系數(shù)一般為 0.4。對(duì)于一般工程，梁的配筋應(yīng)計(jì)算兩次：一次對(duì)所有梁的扭矩折減，計(jì)算出兩側(cè)都有樓板的梁的配筋；另一次對(duì)所有的梁扭矩不折減，計(jì)算出一側(cè)有樓板或兩側(cè)都沒(méi)有樓板的梁的配筋。這樣計(jì)算結(jié)構(gòu)比較符合實(shí)際。
2、梁端負(fù)彎矩調(diào)整系數(shù)與粱彎矩放發(fā)系數(shù)
結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，框架梁在豎向荷載作用下，梁端負(fù)彎矩往往很大，造成鋼筋太密，無(wú)法施工；同時(shí)，由于框架結(jié)構(gòu)一般為超靜定結(jié)構(gòu)，框架梁在達(dá)到承載能力極限狀態(tài)之前，總會(huì)產(chǎn)生不同程度的塑性內(nèi)力重分布。所以，可以適當(dāng)降低框架梁在豎向荷載作用下的負(fù)彎矩，通過(guò)平衡條件相應(yīng)增大梁跨中彎矩。應(yīng)注意這里只是降低梁在豎向荷載作用下的負(fù)彎矩，然后再與水平作用產(chǎn)生的彎矩組合設(shè)計(jì)。而梁彎矩放大系數(shù)僅在沒(méi)有考慮梁的活荷載不利布置時(shí)起作用，并且對(duì)梁的正負(fù)彎矩均起作用，且不可與考慮梁的活荷載不利布置同時(shí)考慮，這樣會(huì)引起梁彎矩增大，浪費(fèi)材料。
七、平法圖集注意事項(xiàng)
大多數(shù)框架結(jié)構(gòu)都按照《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表示梁、柱、剪力墻配筋，但使用圖集需注意：如果采用剖面列表法表示配筋，則要注意每層樓面標(biāo)高以下箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)為框架梁高與規(guī)范箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度之和，因?yàn)镻KPM軟件出圖時(shí)加密區(qū)長(zhǎng)度不包含梁高，施工人員如按圖施工，會(huì)造成箍筋加密區(qū)高度不夠。此外，一層建筑地面在主體結(jié)構(gòu)澆筑完后才施工，如果一層地面為剛性地面，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，柱箍筋在剛性地面上下各500mm范圍內(nèi)需加密，這點(diǎn)容易被施工單位忽視，設(shè)計(jì)人需要在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中交待明確。井字梁支座上部縱筋外伸長(zhǎng)度應(yīng)交待清楚，設(shè)計(jì)人需明確指出。此外，如果梁截面過(guò)小或承載力過(guò)大，框架梁如設(shè)三排縱筋，則可調(diào)整梁截面或縱筋直徑為兩排，否則，第三排縱筋外伸長(zhǎng)度需交待。
八、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備等）需作抗震設(shè)計(jì)。如框架結(jié)構(gòu)中女兒墻構(gòu)造柱，如果高度>1.0m，則要進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)造，保證墻體穩(wěn)定。建筑裝飾用砌塊柱穩(wěn)定性、突出屋面小構(gòu)架內(nèi)力與配筋等都有專門規(guī)定，設(shè)計(jì)人員需嚴(yán)格遵守。突出屋面女兒墻、屋頂間、煙囪地震作用，乘以增大系數(shù)3，增大部分不往下傳遞，但與該突出部分相連構(gòu)件需計(jì)入?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中突出屋面的樓梯間、電梯間、水箱間可用框架承重，不用砌體承重。
九、結(jié)論
多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者須先判斷結(jié)構(gòu)方案可行性，提前采取措施解決可能碰到的問(wèn)題，認(rèn)真分析、判斷所有計(jì)算，準(zhǔn)確無(wú)誤方可用于實(shí)際。
參考文獻(xiàn)：
[1] 楊偉.高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題[J].廣東科技.2011(14).
中圖分類號(hào)： TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
多層建筑一般指8層以下的、不具備電梯設(shè)備的商業(yè)用房或住宅。為了提高建筑體的穩(wěn)定性、整體性和抗外力性能，目前的多層建筑以框架結(jié)構(gòu)為主，這就使得建筑主體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日益廣泛。在多層建筑造型和功能多樣化的背景下，必須對(duì)多層建筑框架結(jié)構(gòu)施工中可能遇到的問(wèn)題進(jìn)行不斷探討和研究，才能得出對(duì)應(yīng)的有效解決措施。
1、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
地基基礎(chǔ)是多層建筑設(shè)計(jì)首先要考慮的問(wèn)題，只有穩(wěn)定的地基支撐，建筑體的安全與質(zhì)量才有保障。從目前的情況看，多層建筑的地基基礎(chǔ)一般都采用獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)，這就要求設(shè)計(jì)者嚴(yán)格遵守《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，在選擇地基維持力層時(shí)，必須根據(jù)地勘察報(bào)告，掌握建筑體地基的地質(zhì)特征，綜合考慮地基土層物理力學(xué)特征、地下水的影響、建筑物的構(gòu)成要素、地基荷載性質(zhì)與強(qiáng)度，結(jié)合地基承載力計(jì)算、地基變形驗(yàn)算、地基穩(wěn)定性驗(yàn)算和基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)驗(yàn)算，確定基礎(chǔ)底面大小。對(duì)于地基工程設(shè)計(jì)應(yīng)用較為廣泛的復(fù)合地基，無(wú)論是柔性基礎(chǔ)還是剛性基礎(chǔ)都必須設(shè)置褥墊層，并通過(guò)增設(shè)基礎(chǔ)圈梁和基礎(chǔ)連系梁等措施使基礎(chǔ)形心和長(zhǎng)期荷載重心重合，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)整體性。
2、框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖
多層建筑的框架結(jié)構(gòu)由橫向框架和縱向框架組成。為了方便應(yīng)力計(jì)算，通常將空間結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)化為橫向和縱向平面框架體系，只取出某一榀框架作為獨(dú)立計(jì)算單元（如右圖），圖b中以陰影部分表示該單元承受的荷載。在計(jì)算簡(jiǎn)圖中，框架節(jié)點(diǎn)和柱子下端的基礎(chǔ)頂面均按剛接考慮。梁柱以截面幾何軸線來(lái)確定，如果上下柱截面尺寸相同，柱軸線取截面形心位置如果上下柱截面尺寸不同，則柱軸線取上層柱形心線。框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖
實(shí)際工程中對(duì)計(jì)算模型可作如下修正：
（1）當(dāng)橫梁為斜梁時(shí)，如果其坡度≤1/8，可簡(jiǎn)化為水平直桿。
（2）不等跨框架，如果各跨跨差≤10% ，可簡(jiǎn)化為等跨框架，跨度取平均值。
3、框架梁配筋設(shè)計(jì)
框架建筑主體的承載結(jié)構(gòu)由主次梁和柱通過(guò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，為保證建筑整體的構(gòu)造強(qiáng)度，在框架主次梁的相交處應(yīng)注意增設(shè)附加箍筋或附加吊筋，以解決梁的裂縫寬度超限和“強(qiáng)剪弱彎”問(wèn)題。對(duì)于梁端縱向受拉鋼筋的配筋率、梁端箍筋加密區(qū)的長(zhǎng)度、箍筋的最大艱巨和最小直徑等腰嚴(yán)格按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001執(zhí)行。在實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)該通過(guò)計(jì)算梁端剪力及柱軸力結(jié)合規(guī)范要求確定合適的參數(shù)。
（1）梁端剪力： 。（為梁上均布荷載引起的剪力，為梁端彎矩引起的剪力）。
（2）柱軸力： 。（為梁端剪力，為節(jié)點(diǎn)集中力及柱自重）。
4、短柱設(shè)計(jì)
所謂多層建筑框架結(jié)構(gòu)的短柱就是柱凈高與柱截面剪跨比小于2的柱。在遭遇較強(qiáng)地震時(shí)，短柱往往會(huì)由于變形能力和承載能力不足發(fā)生脆性破裂，給建筑物帶來(lái)嚴(yán)重破壞。因此，短柱要采用對(duì)稱配筋，縱筋的最小配筋率為0.6%。設(shè)計(jì)中要注意調(diào)整其剪力，提高其抗剪承載力和抵御形變能力。短柱剪力設(shè)計(jì)計(jì)算：
（1）短柱剪力：。（為柱凈高；分別為柱上下端順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蚪孛娼M合的彎矩設(shè)計(jì)值）。
（2）柱的抗剪承載能力: 。（λ為框架的計(jì)算剪跨比，。N為考慮地震作用的框架柱軸向壓力設(shè)計(jì)值，βc為混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)）。
多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為重要的一種形式，其實(shí)質(zhì)是對(duì)梁、柱、板形成的基本單元的應(yīng)力組合。由于設(shè)計(jì)中涉及各種力學(xué)原理，所遇到的問(wèn)題當(dāng)然不會(huì)只有上述幾種。這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格遵循國(guó)家相關(guān)技術(shù)規(guī)范，科學(xué)處理多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中更多、更復(fù)雜的問(wèn)題，選擇出合理的結(jié)構(gòu)體系,從而提高結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1]郭新偉淺談多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題《大科技•科技天地》2011年 第19期
