多层建筑结构设计稳定性的相关探讨.doc

刍议多层建筑结构设计稳定性的相关探讨丁用虎青海省建筑勘察设计研究院有限公司 青海省摘要：居民的住房安全问题受到了大家的广泛关注，保证多层建筑的稳定性是一项艰巨的任务，也是我们在研究房屋结构设计的时候应该重视的环节。本文主要从三个方面出发，针对多层建筑结构设计中出现的常见而又易被忽略的问题进行分析，并提出具有建设性的解决方案和应对措施。关键词：多层建筑；结构；稳定性中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）保证居民的住房安全是一项重要的民生问题，近年来也得到了政府和国家的高度重视。随着改革开放和社会经济的蓬勃发展，我国的住房条件有了极大的改善。砖混结构的多层建筑目前仍是我国应用最广泛的一种建筑形式，这样的结构设计特点的优势在于其工期短且造价低廉，但是其在稳定性上却令人堪忧。砖混结构的多层建筑在节省成本的同时，也存在着许多安全隐患，其结构设计的稳定性相对较弱。因为砖混结构房屋的材料和不同组件之间的连接非常脆弱，砌体结构的抗震能力非常有限。因此，在进行工程建设时，有必要改善砌体结构的延展性，提高房屋的抗震能力。1、多层建筑结构的概述想要了解多层建筑结构设计的有关内容，首先对于多层建筑要有一个明确的认识。多层建筑框架结构设计是结构设计中较为基础的设计,也是建筑结构设计中较为重要的一种形式。在设计时,如何处理各种不同的问题值得结构设计人员不断探讨和研究。实际设计过程中,应根据相关规范作科学合理的设计,笔者就多层建筑框架结构设计时常遇到的问题进行分析并探讨具体解决措施。目前我们所居住的房屋，按照其高度的不同基本上可以分为以下四种类型：低层（13层）、多层（46层）、中高层（79层）、高层（l0层以上）四类。改革开放以前，因为经济条件的限制，我们居住的房屋大都是低层建筑。从80年代开始至今，是我国多层房屋建筑在设计使用及施工建筑等各方面得到迅速发展的阶段，各中等城市以及广大农村都普遍兴起建造以框架结构、砖混结构、砖木结构、加筋砌体等多层建筑。按照我们正常的归类，通常我们所说的多层建筑为46层高的住宅。借助公共楼梯解决垂直交通，其优点在于：多层建筑比低层住宅占地少，比高层住宅建设工期短，一般开工一年内即可竣工；多层建筑想对于高层建筑来说公摊面积少，无需像高层住宅需要增加公共走道、电梯、高压水泵等方面的投资，物业费也较低，整体的性能价格比高；多层建筑的结构设计成熟，建材可就地大量工业化、标准化地生产。因此，多层住宅造价较低，售价适中，易于被普通消费者接受。2、设计失误对结构稳定性的影响2.1多层建筑的基础为什么多层建筑频频在地震中发生惨剧，这与多层建筑开发施工的不规范性有很大的关系。多层房屋建筑无地质详勘报告，仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计；采用换土垫层进行软弱地基处理，不进行换土垫层设计，只凭经验处置，没有进行垫层宽度和厚度计算，既不安全，又不经济。2.2多层建筑的砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用大多数的多层建筑都采用砖混结构，而砖混结构的房屋中的构造柱有着自己的独特之处。在砖混结构中，构造柱不但能够提高墙体的坑剪能力，而且构造柱与圈梁联结在一起，形成对砌体的约束，这对于限制墙体裂缝的开展，维持竖向承载力，提高结构的抗震性能有着重要的作用。但是为什么在实际情况中，这些构造柱并没有发挥其抗震的效果呢？研究表明，在当前结构设计中，构造柱经常被作为承重柱使用，这种做法使得构造柱提前受力，柱底基础的抗冲切、抗弯曲及局部承压强度必然不能满足要求，降低了构造柱的拉结和约束作用，一旦遭遇地震，构造柱位置因应力集中首先破坏。2.3多层建筑在框架结构设计中，只注意横向框架而忽视纵向框架多层建筑的构架结构设计不合理，也是影响房屋稳定性的重要原因。现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算，纵向框架与横向框架同等重要。一些结构设计者对于非抗震设计，没有考虑地震的纵向作用，在实际设计中经常出现梁的支座负筋，跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。2.4多层建筑的悬挑梁的梁高选用过小多层建筑的悬挑梁选用的不合理，也会破坏房屋的稳定性的影响因素之一。设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算，而忽略了对梁挠度的验算。梁高选用过小，引起梁截面的受压区应力过高，梁的延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承载力。2.5多层建筑的连续梁按单梁进行设计边梁的结构设计同样是影响多层建筑结构稳定性的重要因素。这种情况多发在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小，没有引起设计者的重视，为图受力分析方便，设计者把实际应为连续梁的边梁按简支梁进行设计，致使边梁在支座处上部负筋配置量过少，加载后梁支座上部受拉区出现竖向裂缝，引起梁上的拦板出现竖向裂缝。3、抗震设计对稳定性的影响3.1.抗震措施多层建筑的结构设计是否合理，其稳定性是否静的起考验，在地震这样的自然灾害面前，就会表现的一清二楚。因此，房屋机构的抗震性一定不能忽略。当前，在抗震设计中，从概念设计、抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁、强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用己得到普遍的认可。3.2.我国多层建筑的抗震设计理念在我国，对于多层建筑的结构设计有着明确的规范，必须按照抗震设计规范进行施工。建筑抗震规范（GB500112001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求。“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的。第一阶段：第一步首先应该采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：前两步完成之后，采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值，并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。居住是人类生活四大要素之一,人生的2/3时间在住宅及其周围的环境中度过。据联合国统计,4、总结住房是关乎人们日常生活的重中之重，房屋机构设计的稳定性不能得到良好的解决，就会让人们陷入恐慌之中。据相关数据统计表明，一个国家正常的住宅建设指标为:每年住宅建设投资一般占基本建设总投资的30%50%,约占国民生产总值(GNP)的5%,住宅的建设量占国家工程建设量的50%60%,可见住宅建设在社会发展中的地位。而多层建筑这一居民住房的主力军，其稳定性更是应该得到人们的重视。本文以多层建筑结构设计的稳定性为出发点，主要针对当前多层建筑结构稳定性中一些常见却又常被忽视的问题进行了剖析。指出了其错误所在和将会造成的严重后果，并对于各项问题，提出了具有针对性的解决方案。只有解决好