摘要：論文分析了常用的磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)例說(shuō)明每種結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。
　　關(guān)鍵詞：磚混、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)
　　論文正文：
　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑業(yè)也趁勢(shì)猛追，各種各樣的結(jié)構(gòu)形式在建筑舞臺(tái)上百家爭(zhēng)鳴，百花齊放。根據(jù)本人實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常用的幾種結(jié)構(gòu)做一簡(jiǎn)要的介紹。
　　隨著08年汶川地震警鐘的敲響，大家對(duì)抗震設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)又有了進(jìn)一步的提高，對(duì)抗震措施尤其是抗震構(gòu)造措施更加重視了。抗震措施是指除地震作用計(jì)算和抗力計(jì)算以外的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括對(duì)結(jié)構(gòu)整體平面布置，周期及位移的整體控制等。而抗震構(gòu)造措施是指根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)的原則，一般不需計(jì)算而對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部要求，包括截面尺寸，縱筋直徑大小及配筋率，箍筋及箍筋加密等，對(duì)每一種結(jié)構(gòu)形式，其要求又各不相同。
　　磚混結(jié)構(gòu)是最早出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式，一般造價(jià)比較低，施工技術(shù)含量比較低，在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地方的應(yīng)用比較廣泛。磚混結(jié)構(gòu)是指建筑物中豎向承重結(jié)構(gòu)的墻、柱等采用磚或者砌塊砌筑，橫向承重的梁、板等采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。由于豎向承重構(gòu)件的延性比較差，一般受力破壞時(shí)出現(xiàn)脆性破壞，破壞時(shí)沒有及早出現(xiàn)預(yù)警信號(hào)，而且因?yàn)榇u的抗壓性能比較不好，一般也不宜用于大跨度結(jié)構(gòu)中，所以抗規(guī)對(duì)這種結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用提出了比較嚴(yán)的限值條件。首先應(yīng)嚴(yán)格限值房屋的總層數(shù)和高度，其次是對(duì)平面布置也提出了比較細(xì)的要求，對(duì)上下層的側(cè)向剛度要求也比較嚴(yán)，尤其對(duì)于底框結(jié)構(gòu)，最后在材料的使用及抗震細(xì)部構(gòu)造措施上又提出了進(jìn)一步的限值，盡可能地提高磚混結(jié)構(gòu)的延性。
　　為了拓寬磚混結(jié)構(gòu)開間比較小的局限性，也為了迎合經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，跨度比較大的框架結(jié)構(gòu)得到了比較好的發(fā)展。現(xiàn)在繁華的商場(chǎng)，高檔的會(huì)所，大型的超市，一般都采用這種結(jié)構(gòu)形式。框架結(jié)構(gòu)是由樓板、梁、柱組成的承重結(jié)構(gòu)，由樓板將力傳導(dǎo)給梁，梁傳導(dǎo)給柱，柱再傳導(dǎo)給基礎(chǔ)。由于柱子的受壓和抗彎延性比較好，所以框架結(jié)構(gòu)的跨度可以做得比較大，一般都在6~10米左右。大家知道，柱子的延性跟軸壓比關(guān)系直接，軸壓比越大，柱子的延性越差，所以為了提高框架結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范一般要求嚴(yán)格限制框架柱的軸壓比，具體限制可參照抗規(guī)6.3.6。建筑物的高度越大，地震作用就越強(qiáng)，而框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件--柱子的側(cè)向剛度是有限的，水平作用過(guò)大，將會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生比較大的側(cè)向位移，一方面帶來(lái)比較大的二階效應(yīng)，另一方面不滿足使用的舒適度要求，所以對(duì)框架結(jié)構(gòu)的層數(shù)是有限制的，一般大于24m的結(jié)構(gòu)就不宜采用框架結(jié)構(gòu)了。對(duì)于平面布置規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)，一般可以很容易地調(diào)整截面尺寸，使其周期、位移、軸壓比達(dá)到規(guī)范限值，對(duì)于平面布置不規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)，就要花精力調(diào)整截面尺寸了，首先必須保證第一周期是平動(dòng)，最好能控制平動(dòng)系數(shù)大于0.95，如果可能的話，盡可能使第二周期也是平動(dòng)，這樣對(duì)位移的控制就相對(duì)比較容易了，在第一、二周期平動(dòng)的情況下，調(diào)整截面對(duì)位移的影響是比較明顯的，一般情況，如果位移不夠時(shí)，需要加大位移不滿足的節(jié)點(diǎn)的截面尺寸，有時(shí)候卻是適得其反，越加大反倒越不夠，因?yàn)榻孛婕哟罅丝箓?cè)力剛度增大，分擔(dān)的水平力也大了，對(duì)位移的控制未必是有利的，這時(shí)候就需要減小與位移不滿足點(diǎn)對(duì)稱位置的截面尺寸，也就是說(shuō)，在調(diào)整周期的時(shí)候，是互相制約的關(guān)系，有時(shí)候弱了未必是自己本身弱，也許是對(duì)方過(guò)于強(qiáng)大了，那我們就可以在加法行不通的情況下，適當(dāng)用減法來(lái)達(dá)到我們的目的。以近期設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)為例，本工程主體結(jié)構(gòu)三層，局部四層，抗震設(shè)防7度0.15g，地震分組第二組，使用性質(zhì)是商業(yè)，
　　框架結(jié)構(gòu)
　　結(jié)構(gòu)顯然上下不是對(duì)稱的，經(jīng)過(guò)幾輪的調(diào)整，最下邊一排柱子截面尺寸做到500*500，而其余方型柱子做到600*600即可使結(jié)構(gòu)第一周期和第二周期都是平動(dòng)，同時(shí)位移也滿足抗規(guī)550分之一的要求。當(dāng)然也可以把整個(gè)樓的方型柱子截面加大到650*650，但是截面變大了之后，結(jié)構(gòu)剛度增大，地震作用加大，梁和柱子配筋都增大了，而且，基礎(chǔ)的負(fù)擔(dān)加重了，對(duì)于總造價(jià)的控制顯然不是最經(jīng)濟(jì)的。所以在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先控制結(jié)構(gòu)的總高度，其次是建筑平面布置盡可能
　　規(guī)則，如果建筑條件所限，結(jié)構(gòu)就只能考調(diào)整截面尺寸來(lái)盡可能實(shí)現(xiàn)總體周期的合理、位移和軸壓比的合規(guī)，以及其它抗震構(gòu)造措施滿足抗震構(gòu)造。
　　框架的高度受限，但是近年來(lái)隨著城市地價(jià)的飆升，高層及超高層越來(lái)越多，而高層結(jié)構(gòu)中，一般的公寓、酒店及酒店式公寓采用剪力墻結(jié)構(gòu)的比較多。剪力墻又稱抗風(fēng)墻或抗震墻、結(jié)構(gòu)墻，剪力墻既是抗側(cè)力構(gòu)件，又是豎向承重構(gòu)件，同時(shí)又起到分割墻和圍護(hù)墻的作用。其優(yōu)點(diǎn)是側(cè)向剛度大，在水平荷載作用下側(cè)移小，缺點(diǎn)是剪力墻的間距有一定的限值，建筑平面布置不靈活，不適合要求有大空間的公共建筑，另外結(jié)構(gòu)自重也較大，靈活性就差。對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)從整體上把握，第一個(gè)應(yīng)該控制是建筑的高度不要超，可參照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.3.1，為了防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失穩(wěn)及較大的二階效應(yīng)，高寬比也應(yīng)控制；其次，是建筑的平面布置，平面形狀宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，質(zhì)量、剛度和承載力分布宜均勻。不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面布置。平面布置應(yīng)減小扭轉(zhuǎn)的影響，保證在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震作用下，樓層豎向構(gòu)件最大的水平位移和層間位移，A級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；B級(jí)高度高層建筑、超過(guò)A級(jí)高度的混合結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為準(zhǔn)的第一自振周期T1之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級(jí)高度高層建筑、超過(guò)A級(jí)高度高層的混合結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。結(jié)構(gòu)的豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜上下連續(xù)貫通。上下層的層間受剪承載力應(yīng)滿足《高規(guī)》3.5節(jié)的規(guī)定，對(duì)于底部大空間轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的高度及抗震要求都有嚴(yán)格的限值，具體可參考《高規(guī)》10.2節(jié)的要求。為了滿足使用的安全性及舒適性，位移的控制應(yīng)滿足《高規(guī)》3.7節(jié)的規(guī)定。對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，抗震措施上也應(yīng)該重視，具體包括，首先根據(jù)建筑高度及設(shè)防烈度確定建筑的抗震等級(jí)，根據(jù)建筑的重要程度確定及場(chǎng)地的分類標(biāo)準(zhǔn)確定建筑的抗震構(gòu)造措施，計(jì)算的時(shí)候首先粗算建筑的周期、位移及下上層的受剪承載力等總體布置信息，然后再考慮具體的細(xì)部做法。對(duì)總體信息的把握，首當(dāng)其沖的是對(duì)周期平動(dòng)的調(diào)整。調(diào)整的時(shí)候，一般的剪力墻，交通盒是不對(duì)稱的，所以整個(gè)結(jié)構(gòu)的平面布置是不對(duì)稱的，結(jié)構(gòu)就有可能出現(xiàn)第一周期是扭轉(zhuǎn)的情況，這時(shí)就可以通過(guò)調(diào)整相對(duì)薄弱位置的構(gòu)件，比如加大薄弱位置的墻長(zhǎng)和墻厚，減小洞口尺寸，有時(shí)候也可以減弱相對(duì)比較強(qiáng)的地方的構(gòu)件，來(lái)平衡兩邊的剛度，調(diào)整平動(dòng)系數(shù)。剪力墻結(jié)構(gòu)的洞口按洞口還是按框架梁輸入，差別是比較大的，按連梁輸入時(shí)，洞口仍然是墻的一部分，墻的剛度是比較大的，而按框架輸入時(shí)，兩邊是獨(dú)立的墻，剛度相對(duì)就比較小，兩種不同的輸入方法，構(gòu)件的配筋及構(gòu)造要求都是不一樣。一般對(duì)于跨高比大于5的洞口就按框架梁輸入，跨高比小于5的就按洞口連梁輸入。還有一個(gè)值得一提事情，近年來(lái)隨著人們生活水平的提高，大家的物質(zhì)乃至精神的追求也越來(lái)越高，為了提高居住的檔次，越來(lái)越多的開發(fā)商希望建筑出現(xiàn)比較開闊的視野，所以對(duì)于抗震比較不利的角窗就在所難免了。一般，角窗按框架梁輸入，框架梁高是除了洞口之外的高度范圍，而且對(duì)于兩邊的梁，均按對(duì)應(yīng)的抗震等級(jí)采取箍筋加密，適當(dāng)增加腰筋的配置，挑梁的上下筋配置一樣。對(duì)于角窗的板應(yīng)適當(dāng)加厚，一般做到150mm，配筋采用雙層雙向通筋，在角窗對(duì)應(yīng)角部加暗梁，暗梁高度同板厚，寬度一般500mm~600mm。高層建筑隨著戶型的增大，想保證日照就比較困難，建筑就想了各種各樣的辦法，使建筑平面布置里出外進(jìn)，這顯然又增加結(jié)構(gòu)的抗震不利因素，一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮在外圍凹凸的地方采用拉梁甚至拉板來(lái)加強(qiáng)凹凸兩邊部分的連接。以下是近期的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，本工程抗震設(shè)防7度0.15g，地震分組為第二組，場(chǎng)地類別Ⅲ，構(gòu)造按8度考慮，由于建筑使用功能的考慮，在四角位置均設(shè)置了角窗，而且結(jié)構(gòu)左右上下均不對(duì)稱，這無(wú)疑都加大了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，經(jīng)過(guò)多輪調(diào)整計(jì)算，最終確定相對(duì)滿意的剪力墻平面布置如下圖所示，此時(shí)，可以使結(jié)構(gòu)在周期、位移、軸壓比、層間承載力等等方面都相對(duì)比較合理。
　　當(dāng)然了，每種結(jié)構(gòu)形式都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，我們可以在現(xiàn)有條件下，揚(yáng)長(zhǎng)避短，盡可能地使大家各用其長(zhǎng)，在滿足建筑使用要求的前提下，做到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全、經(jīng)濟(jì)、合理。以上是本人的一點(diǎn)拙見，不足之處歡迎同行指正。
　　參考文獻(xiàn)：
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　　4.建筑物抗震構(gòu)造詳圖（多層和高層鋼筋混凝土房屋）11G329-1中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院