摘要：文章簡單介紹了框架結(jié)構(gòu)的特點及設(shè)計原則，結(jié)合工程實踐，分析了高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題，提出了高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)問題的對策和高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的優(yōu)化措施。

　　關(guān)鍵詞：高層建筑,框架結(jié)構(gòu),問題探析

　　引言

　　隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國高層建筑發(fā)展迅速，其設(shè)計思想在不斷更新，建筑平面布置與豎向體形也越來越復(fù)雜，給高層結(jié)構(gòu)設(shè)計提出更高的要求。高層建筑采用框架結(jié)構(gòu)形式，可形成內(nèi)部大空間，同時也能進(jìn)行靈活的建筑平面布置，因此，框架結(jié)構(gòu)體系在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用甚廣，特別是在高度不超過60m的高層建筑中，其優(yōu)勢更為明顯、突出。與此同時，高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的一些現(xiàn)實問題卻往往被忽視，給工程質(zhì)量留下隱患。筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗，對高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中所存在的若干問題進(jìn)行探討，以期為同行提供有益的參考。

　　1框架結(jié)構(gòu)的特點及設(shè)計原則

　　1.1框架結(jié)構(gòu)的特點

　　鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)由梁和柱剛性連接的骨架所組成，框架的連接點是剛節(jié)點，是一個幾何不變體。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是一種抗震、抗風(fēng)較好的結(jié)構(gòu)體系，建筑平面布置靈活，使用空間大，延性較好易于滿足建筑物設(shè)置大房問的要求，還可以減輕建筑物的重量。在現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑中被廣泛應(yīng)用。

　　1.2框架結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

　　抗震驗算時不同的樓蓋及布置(整體性)決定了采用剛性、剛?cè)�、柔性理論計算。抗震驗算時應(yīng)特別注意場地土類別。8度超過5層有條件時，盡量加剪力墻，可大大改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。框架結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成雙向粱柱剛接體系。但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應(yīng)加強(qiáng)垂直地震作用的設(shè)計，從震害分析，規(guī)范給出的垂直地震作用明顯不足。

　　雨蓬不得從填充墻內(nèi)出挑。大跨度雨蓬、陽臺等處梁應(yīng)考慮抗扭�？紤]抗扭時，扭矩為梁中心線處板的負(fù)彎距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等級宜相差一級;由于某些原因造成梁或過梁等截面較大時，應(yīng)驗算構(gòu)件的最小配筋率;出屋面的樓電梯間不得采用磚混結(jié)構(gòu);框架結(jié)構(gòu)中的電梯井壁宜采用粘土磚砌筑.但不能采用磚墻承重。應(yīng)采用每層的梁承托每層的墻體重量。梯井四角加構(gòu)造柱，層高較高時宜在門洞上方加圈梁。因樓電梯間位置較偏，梯井采用混凝土墻時剛度很大。其他地方不加剪力墻，對梯井和整體結(jié)構(gòu)都十分不利;建筑長度宜滿足伸縮縫要求，否則應(yīng)采取措施。

　　2高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題

　　2.1結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題

　　由于新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動，新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件，例如：平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，同時新規(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)計方案”，因此結(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)計階段工作的被動。

　　2.2是結(jié)構(gòu)的超高問題

　　在抗震規(guī)范與高層建筑設(shè)計規(guī)范中，對高層建筑結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制，尤其是新規(guī)范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設(shè)定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑，因此，結(jié)構(gòu)工程師必須對結(jié)構(gòu)的該項控制因素嚴(yán)格注意，一旦結(jié)構(gòu)為B級高度建筑甚或超過了B級高度，其設(shè)計方法和處理措施將有較大的變化。在實際工程設(shè)計中，出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題，導(dǎo)致施工圖審查時未予通過，必須重新進(jìn)行設(shè)計或需要召開專家會議進(jìn)行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規(guī)劃造成了巨大的影響，阻礙了工程的開展，這種現(xiàn)象應(yīng)該引起結(jié)構(gòu)工程師的高度重視。

　　2.3是嵌固端的設(shè)置問題

　　由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，因此嵌固端既有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置。但是在這個問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置所帶來的一系列需要注意的問題，如：嵌固端樓板的設(shè)計、嵌固端上下層剮度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計算時嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計工作的大量修改或埋下安全隱患。

　　2.4是短肢剪力墻的設(shè)置問題

　　在新規(guī)范中，對墻肢截面高厚比為5—8的墻定義為短肢剪力墻，且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和實際經(jīng)驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計工作增加不必要的麻煩。

　　3高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)問題的對策

　　3.1框架結(jié)構(gòu)梁柱截面設(shè)計

　　高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中最關(guān)鍵的就是結(jié)構(gòu)的截面積選取，即尺寸確定。以往的施工中一般遵循的是高層規(guī)程JGJ3—91[1]中的規(guī)定，一般主梁的高度可以按照設(shè)計跨度的1/12到1/8來進(jìn)行選定。由于技術(shù)和材料的發(fā)展，這個標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不再適應(yīng)目前高層建筑的要求，目前的一些常規(guī)做法是按照1/18到1/15來設(shè)計和確定，而且在施工中也得到了人可�，F(xiàn)行的規(guī)范是高層規(guī)程JGJ3—2002[2]，其規(guī)定為截面去跨度的1/18到1/10，對于8米上下的柱網(wǎng)型民居來說，框架的主梁截面高度為500mm，寬度為350-400mm，在工程中也得到了證明是可行的。

　　3.2利用后澆帶的解決變形

　　框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計往往會因為結(jié)構(gòu)的過長、受力不均而導(dǎo)致變形的出現(xiàn)，這就要設(shè)計變形縫。但是目前一般的做法是利用后澆帶來代替變形縫的設(shè)置，也就是在施工中預(yù)留800-1000mm的裂縫，在一定時間后，再進(jìn)行澆注。其主要根據(jù)作用來設(shè)計和設(shè)置。

　　1)沉降后澆帶。其后澆注的時間設(shè)定為主體結(jié)構(gòu)完成后。因注意的是，如果基礎(chǔ)的壓縮模量較大，則需要在整體沉降基本完成并穩(wěn)定，這時利用后澆帶來代替沉降縫是可取的。如果基礎(chǔ)的壓縮模量較小，后期沉降就會占有相當(dāng)大的比例，也就以為后澆帶澆注后，還會出現(xiàn)較大的沉降落差，這時要只靠后澆帶來解決問題是不可行的，需要設(shè)計其他方式。

　　2)伸縮后澆帶。澆注時間為幾個月，此時采用后澆帶對整個結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生過多的附加應(yīng)力，效果較好。但是需要注意澆注的環(huán)境，應(yīng)把溫度引起的變形考慮到設(shè)計的范圍內(nèi)。在工程設(shè)計中使用后澆帶應(yīng)當(dāng)充分考慮工程的具體條件，合理的使用，不能一概而論。而且應(yīng)當(dāng)根據(jù)材料的差異進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，做到合理使用。

　　3.3結(jié)構(gòu)內(nèi)力調(diào)整防止側(cè)移

　　結(jié)構(gòu)的內(nèi)力調(diào)整主要是防止地質(zhì)災(zāi)害，其中高層規(guī)程JGJ3—2002根據(jù)高層建筑的自身特點對抗震增加了特一級要求：在對抗各級的地震中各個梁柱的組合應(yīng)有不同的內(nèi)力設(shè)計值，以此來限制高等級地震下塑性鉸區(qū)出現(xiàn)，避免或降低脆性破壞先于彎曲破壞，并增強(qiáng)柱體根部的推遲塑性鉸形成，從而控制倒塌。

　　3.4箍筋合理設(shè)置解決延伸性問題

　　框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中為了對抗地震可以在框架梁的梁端考慮箍筋加密，范圍在1.5h到2h，h為梁高。這主要是為了讓梁端可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)域具備一定的延伸性。但是在設(shè)計的過程中還有需要注意對梁的整體的箍筋數(shù)量進(jìn)行合理的設(shè)計和規(guī)范，因為梁的作用是在正常情況下承載。在箍筋的設(shè)計中應(yīng)當(dāng)按照具體的結(jié)構(gòu)和載荷規(guī)定間距。實際中有些設(shè)計人員將梁中間的箍筋間距按照加密的距離簡單的擴(kuò)大一倍來設(shè)計是不可取的。

　　4高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的優(yōu)化措施

　　目前，國內(nèi)高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計雖然起步較晚，但是在長期的具體施工活動中，也逐漸掌握了一定的技術(shù)和管理經(jīng)驗.但是相對于世界上其他先進(jìn)國家而言。我國現(xiàn)行的高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)仍然較落后、陳舊.難以滿足現(xiàn)代高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)要求。因此，建筑施工單位必須在充分總結(jié)以往的經(jīng)驗和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上。并結(jié)合世界先進(jìn)的高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)理論和觀念，進(jìn)一步優(yōu)化我國高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，我認(rèn)為可以從以下幾點進(jìn)行革新和完善：

　　4.1以主樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計為重點

　　現(xiàn)代建筑工程普遍具有投資大、成本高、工期長、技術(shù)要求高、管理難度大等顯著特點，而高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑工程全過程中占據(jù)十分重要的地位，必須突出高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)保證措施。只有通過有效的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)保障，才能實現(xiàn)縮短工期、保證建筑物質(zhì)量，實現(xiàn)建筑工程的經(jīng)濟(jì)收益等工程建設(shè)目標(biāo)。在高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主樓的的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計對于整個建筑物是至關(guān)重要的。必須應(yīng)用必要的技術(shù)手段和科學(xué)的管理方法，盡量將主樓的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計提升至建筑工程的重要位置上。鋼筋混凝土建筑物主樓框架結(jié)構(gòu)是建筑物的主體備份，也是現(xiàn)代建筑科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵所在。因此，一定要將主樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計作為工程的重點環(huán)節(jié)，并加強(qiáng)主樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)含量和科技應(yīng)用。

　　4.2強(qiáng)化框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)管理

　　高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的管理中，對于設(shè)計技術(shù)的管理問題絕對不容忽視，并且是鋼筋混凝土建筑施工進(jìn)度和質(zhì)量的重要保證之一。鋼筋混凝土建筑的框架結(jié)構(gòu)技術(shù)管理，并不是單純的照抄、照搬國內(nèi)外以往的技術(shù)管理經(jīng)驗。而是要在原有技術(shù)管理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上。進(jìn)行重新整合與改進(jìn)，以逐步形成適合國內(nèi)現(xiàn)代高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)管理的理論和觀念。框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)管理涉及到很多方面，而且相對復(fù)雜、多樣，以及難以具體操作和進(jìn)行。只有加強(qiáng)了高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)管理，才能有效提高現(xiàn)代建筑工程的技術(shù)要求。

　　結(jié)束語

　　我國建筑行業(yè)是伴隨著國內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，以及時代的進(jìn)步，而逐漸興起的一個新型行業(yè)類型。在我國建筑工程項目建設(shè)過程中，高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計工作是一項十分重要的工作內(nèi)容，直接關(guān)系到建筑工程項目經(jīng)濟(jì)收益與社會效益的實現(xiàn)�？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑工程項目建設(shè)中占有十分重要的地位和作用，設(shè)計單位和人員要積極運用科學(xué)化的設(shè)計理念和方法，才能確保框架結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的有序進(jìn)行，進(jìn)而實現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

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