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，結(jié)合工程實例說明每種結(jié)構(gòu)形式特點及設(shè)計注意事項。
　　關(guān)鍵詞：磚混、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)
　　論文正文：
　　隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，建筑業(yè)也趁勢猛追，各種各樣的結(jié)構(gòu)形式在建筑舞臺上百家爭鳴，百花齊放。根據(jù)本人實際設(shè)計經(jīng)驗，對常用的幾種結(jié)構(gòu)做一簡要的介紹。
　　隨著08年汶川地震警鐘的敲響，大家對抗震設(shè)計的認(rèn)識又有了進一步的提高，對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算和抗力計算以外的抗震設(shè)計內(nèi)容，包括對結(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)計的原則，一般不需計算而對結(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，一般造價比較低，施工技術(shù)含量比較低，在經(jīng)濟欠發(fā)達地方的應(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，一般受力破壞時出現(xiàn)脆性破壞，破壞時沒有及早出現(xiàn)預(yù)警信號，而且因為磚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，其次是對平面布置也提出了比較細(xì)的要求，對上下層的側(cè)向剛度要求也比較嚴(yán)，尤其對于底框結(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，高檔的會所，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，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，水平作用過大，將會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生比較大的側(cè)向位移，一方面帶來比較大的二階效應(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、軸壓比達到規(guī)范限值，對于平面布置不規(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，最好能控制平動系數(shù)大于0.95，如果可能的話，盡可能使第二周期也是平動，這樣對位移的控制就相對比較容易了，在第一、二周期平動的情況下，調(diào)整截面對位移的影響是比較明顯的，一般情況，如果位移不夠時，需要加大位移不滿足的節(jié)點的截面尺寸，有時候卻是適得其反，越加大反倒越不夠，因為截面加大了抗側(cè)力剛度增大，分擔(dān)的水平力也大了，對位移的控制未必是有利的，這時候就需要減小與位移不滿足點對稱位置的截面尺寸，也就是說，在調(diào)整周期的時候，是互相制約的關(guān)系，有時候弱了未必是自己本身弱，也許是對方過于強大了，那我們就可以在加法行不通的情況下，適當(dāng)用減法來達到我們的目的。以近期設(shè)計的框架結(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)顯然上下不是對稱的，經(jīng)過幾輪的調(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，同時位移也滿足抗規(guī)550分之一的要求。當(dāng)然也可以把整個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，對于總造價的控制顯然不是最經(jīng)濟的。所以在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，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)整截面尺寸來盡可能實現(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，但是近年來隨著城市地價的飆升，高層及超高層越來越多，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，同時又起到分割墻和圍護墻的作用。其優(yōu)點是側(cè)向剛度大，在水平荷載作用下側(cè)移小，缺點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。對于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，首先應(yīng)從整體上把握，第一個應(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級高度高層建筑、超過A級高度的混合結(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與平動為準(zhǔn)的第一自振周期T1之比，A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級高度高層建筑、超過A級高度高層的混合結(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。對于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，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，根據(jù)建筑的重要程度確定及場地的分類標(biāo)準(zhǔn)確定建筑的抗震構(gòu)造措施，計算的時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。對總體信息的把握，首當(dāng)其沖的是對周期平動的調(diào)整。調(diào)整的時候，一般的剪力墻，交通盒是不對稱的，所以整個結(jié)構(gòu)的平面布置是不對稱的，結(jié)構(gòu)就有可能出現(xiàn)第一周期是扭轉(zhuǎn)的情況，這時就可以通過調(diào)整相對薄弱位置的構(gòu)件，比如加大薄弱位置的墻長和墻厚，減小洞口尺寸，有時候也可以減弱相對比較強的地方的構(gòu)件，來平衡兩邊的剛度，調(diào)整平動系數(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，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，兩邊是獨立的墻，剛度相對就比較小，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。還有一個值得一提事情，近年來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越高，為了提高居住的檔次，越來越多的開發(fā)商希望建筑出現(xiàn)比較開闊的視野，所以對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，而且對于兩邊的梁，均按對應(yīng)的抗震等級采取箍筋加密，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，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)計時，可以考慮在外圍凹凸的地方采用拉梁甚至拉板來加強凹凸兩邊部分的連接。以下是近期的一個設(shè)計實例，本工程抗震設(shè)防7度0.15g，地震分組為第二組，場地類別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)左右上下均不對稱，這無疑都加大了結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，經(jīng)過多輪調(diào)整計算，最終確定相對滿意的剪力墻平面布置如下圖所示，此時，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，我們可以在現(xiàn)有條件下，揚長避短，盡可能地使大家各用其長，在滿足建筑使用要求的前提下，做到結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全、經(jīng)濟、合理。以上是本人的一點拙見，不足之處歡迎同行指正。
　　參考文獻：
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　　2.《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010
　　3.《建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)措施》北京市建設(shè)設(shè)計研究院編
　　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中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院