浅议多层建筑的钢筋混凝土结构设计

孙海角

[摘要]通过以上的论述及对钢筋混凝土结构设计常见问题的分析可以总结，钢筋混凝土一般结构设计的过程具有一定的长期性与复杂性，甚至是循环往复的，在这个过程中任何一个错误或者遗漏都会导致整个设计过程变得更加的复杂，或者导致设计结果中有不安全的因素存在。以上的论述仅仅是笔者在进行设计的过程中对相关问题的一些见解，希望对于阅读者能起到帮助的作用。

[关键词]钢筋混凝土；结构设计；措施

当前，随着建筑高度的不断增加，城市以及农村部分地区出现了越来越多的高层建筑，而且建筑的类型更加复杂，结构体系也更加多样化，所以，多层建筑结构设计成为工程师设计的难点以及重点。在多层建筑中，钢筋混凝土框架结构的使用非常广泛，但是其中存在较多的问题，只有正视这些问题，改善不足之处，才能增加建筑的安全和质量。

1、独立基础载荷取值不当以及框架计算简图不合理的问题

首先，当建筑在六层以下时，钢筋混凝土结构的房屋一般都采用柱下独立基础。依据《建筑抗震设计规范》中的规定，如果地基受力层中没有软弱粘性土层，而且房屋建筑在8层以下，高度不超过25m时，一般的民用框架房屋以及基.础负荷相当的多层框架建筑可以不进行天然地基以及基础抗震承载力验算，但是风载荷的影响必须在基础设计中充分考虑。所以，茌多层钢筋混凝土建筑的整体计算分析中，应当输入风载荷，不能因为是一般的建筑而忽略了风载荷的输入。另外，在对独立基础进行设计时，作用在基础顶面上的外荷载通常只考虑了弯矩设计值以及轴力设计值，没有考虑剪力设计值，有时甚至只考虑了轴力设计值。这两种情况都会造成基础设计尺寸过小，配筋过少，对基础本身以及上部结构的安全造成影响。其次，当多层钢筋混凝土结构的房屋建筑无地下室时，其独立基础埋设深度较大，在地下0 05m处设有基础拉梁时，基础拉梁則应当按照层1输入。我们以某单位宿舍楼建筑为例进行说明，该项目建筑为3层钢筋混凝土框架结构，建筑类型为丙类，建筑场地为¨类；建筑单层高度为3.3m，基础埋深为4m，基础高度为0.8m，建筑内外高度差为0.45m。依据相关规定，该工程项目在8度抗震地区，建筑框架结构的抗震等级为二级。在设计时，设计师在计算时按照3层框架房进行，首层高度取值3.35m，也就是假设房屋嵌固在位于地下0.05m处的基础拉梁顶面上。按照构造对基础拉梁断面以及配筋进行设计，基础再根据中心受压进行计算。这种计算简图是非常常见的，其中也存在一定的问题。首先，拉梁按照构造进行设计，其无法与柱脚弯矩进行平衡。其次，依据《混凝土结构设计规范》中的有关要求和规定，框架结构底柱高度应当是基础顶面与首层楼顶面之间的高度，所以本案例中的框架结构应当按照4层进行计算分析，基础拉梁按照层1输入，如果有载荷作用于拉梁，则应当在计算时考虑该载荷。这样计算出的首层高度应当为3.15m，第二层高度应当为3.35m，第三层以及第四层的高度均为3.3m。按照《建筑抗震设计规范》中的相关规定，计算框架柱底层柱脚弯矩设计值时，必须与增大系数1.25相乘。在设拉梁层时，通常会由基础拉梁顶面处的截面或者基础顶面处的截面控制底层柱的配筋，所以必须明确究竟是哪种控制方式。

2、基础拉梁层设计模型脱离实际，基础拉梁设计不当的问题

分析采用SATWE或者TAT等程序對框架.整体进行计算时，基础拉梁层无楼板，则应当将楼板厚度取值为零，同时要定义弹性节点，在分析计算时要采用总刚分析的方法。但是在实际操作中，虽然已经定义弹性节点，楼板厚度取值为零，但是没有采用总刚分析计算，程序则会默认按照刚性楼面进行计算，出现与实际不符合的情况。所以在选择设计模型时，必须注意这一问题。一般情况下，由于多层钢筋混凝土框架结构的基础埋深值较大，可以采用在±0.000以下合适位置增设基础拉梁，进而减小底层的位移以及底层柱的计算长度，但是在设置基础拉梁时，应当按照框架梁来设计，不能按照构造要求，同时还要设置箍筋加密区。针对抗震问题，应当采取短柱基础方案。通常情况下，当独立基础埋设较深但是采用短柱基础，或者埋设不深时，因为柱子荷载差别较大或者地基不良，应当根据要求，沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面宽度以及高度的取值范围分别为柱中心距的1/20-1/30，1/12-1，18。基础拉梁的截面可以在该范围内取最小值。对于纵向受力钢筋，其取值大小为所连柱子轴力设计值最大值的1/10，当作压力或者拉力进行计算。在构造配筋时，在符合最小配筋率的要求下，还必须满足上下不小于一定的数值范围。当框架底层高度不大或者基础埋深较小时，为了与柱底弯矩进行平衡，可以采取将基础拉梁设计得比较强大的方法。此时，拉梁正弯矩钢筋必须全跨拉通，负弯矩钢筋则有一半以上拉通。

3、多层建筑结构设计中楼梯以及电梯的小井筒的设计问题

对于多层框架结构建筑而言，应当尽可能不设置钢筋混凝土电梯小井筒，一方面是由于井筒下的基础设计相对复杂，另一方面是由于钢筋混凝土井筒会将框架结构所承担的地震剪力吸收。所以框架结构在设计电梯井筒时，通常最好采用砌体材料作为填充墙，为方便电梯安装及固定。填充墙内应做构造柱及圈梁。如果建筑必须采用钢筋混凝土作为井筒的材料时，则应当适当减小墙壁厚度，同时采取开结构洞、开竖缝等措施弱化刚度，为了减小井筒作用，配筋应当配置少量单排钢筋。在进行设计计算时，除了要根据框架确定抗震等级计算之外，还必须依据带井筒的框架进行复算。另外，还需要强调的是，框架结构出屋顶的水箱间以及楼电梯间等，不能采用砌体墙承重，应当采取框架承重的方法，同时考虑到鞭梢效应，还应该乘以增大系数。在设计雨棚等构件时，不得从填充墙上挑出，应当从承重梁上挑出。夹层梁以及楼梯梁不得在填充墙上承重，应当承重在柱上。

结语：

综上所述，茌对结构进行计算及分析的时候，怎样高效、准确的分析工程并按相关要求进行设计与处理，对于工程设计的质量起着关键性的作用。有关单位及其设计人员应当严格遵守国家对工程设计的规范标准，确保建筑工程质量安全。