陳德赟

　　陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計研究院 陜西 西安710021

　　摘要：目前鋼框架結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于民用高層住宅、辦公樓、高層(超高層)以及寫字樓等大型商業(yè)高層建筑物，鋼框架結(jié)構(gòu)使用位置靈活，能輕松實現(xiàn)大中小跨度、大戶型開間的建筑空間結(jié)構(gòu)，以充分滿足商業(yè)建筑物大跨度空間的多功能結(jié)構(gòu)需求，鋼框架結(jié)構(gòu)主體具有高度輕質(zhì)、高強抗震性能穩(wěn)定特點，強度高、延性好，鋼結(jié)構(gòu)能對建筑主體具有良好的整體抗震和耐力學(xué)性能。通過相關(guān)信息技術(shù)的運用，鋼框架結(jié)構(gòu)的建模能夠有效、靈活、及時地進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計驗算和設(shè)計數(shù)據(jù)分析，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和可靠性，及時降低結(jié)構(gòu)設(shè)計成本，為施工企業(yè)和經(jīng)濟社會發(fā)展創(chuàng)造良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

　　關(guān)鍵詞：鋼框架;空間結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)計算分析

　　引言：隨著我國科技水平的快速發(fā)展，我國現(xiàn)代建筑行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，鋼框架結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用普及到各種建筑行業(yè)，并在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上已經(jīng)取得了一定的技術(shù)進步。人們對這些建筑物的使用安全性和其他功能性問題給予了高度的關(guān)注。結(jié)構(gòu)設(shè)計從業(yè)人員一定要高度重視民用建筑物主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)性能和設(shè)計品質(zhì)，有效率地提升建筑物的設(shè)計安全性和設(shè)計實用性。

　　一、多層鋼框架結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系及選用

　　1、多層鋼框架結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系

　　多層框架結(jié)構(gòu)作為房屋結(jié)構(gòu)體系的主要構(gòu)成，按其支撐體系一般來說可以再細分為：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)、異形柱結(jié)構(gòu)、簡中簡結(jié)構(gòu)、以及多簡體系。框架結(jié)構(gòu)承重作為主要的框架結(jié)構(gòu)性和承重側(cè)力體系組成結(jié)構(gòu)，也是主要的框架結(jié)構(gòu)承重抗擠壓承重性和承重系統(tǒng)體系，這些類型框架結(jié)構(gòu)的主要承重抗側(cè)力體系結(jié)構(gòu)特性及其優(yōu)缺點各不相同，主要的特性優(yōu)點及其區(qū)別主要在于它是根據(jù)框架結(jié)構(gòu)的主要承重抗擠壓承重性和框架結(jié)構(gòu)主要承重側(cè)力體系的不同。

　　2、多層鋼框架結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系的選用

　　建筑物對房屋的高度要求越高，其大型抗震建筑設(shè)防保護等級要求越高，受到的巨大地震運動作用和大地風(fēng)荷所承載的壓力影響便可能會越大，所以針對大型抗震建筑設(shè)防等級要求相對高的大型建筑物，應(yīng)該應(yīng)當優(yōu)先綜合考慮大型框架作為房屋的結(jié)構(gòu)支持體系，因為該框架結(jié)構(gòu)支撐體系內(nèi)部構(gòu)造比較簡單，并且具有顯著的整體抗震和側(cè)力保護效果;針對大型抗震建筑設(shè)防等級要求相對低、樓層也較低的大型建筑物，可以優(yōu)先選用大型框架結(jié)構(gòu)支撐體系。

　　結(jié)構(gòu)調(diào)整體系的類型選擇還和整個建筑物的整體功能和使用要求確定有很大的直接關(guān)系，如結(jié)構(gòu)框架—內(nèi)部剪力墻設(shè)計體系和結(jié)構(gòu)框架—內(nèi)部核心筒力墻體系等都可以同時做出適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)調(diào)整以達到符合整個建筑物整體內(nèi)部空間的使用需求。

　　結(jié)構(gòu)構(gòu)件體系的如何選用還和需要施工車間條件要求有一定的直接關(guān)系，因為側(cè)力結(jié)構(gòu)體系構(gòu)件的安裝加工一般上都是在建筑工廠進行完成，現(xiàn)場通過安裝進行拼接，可以因此使需要施工的車間周期得以縮短;而在鋼筋抗彈性側(cè)力養(yǎng)護結(jié)構(gòu)構(gòu)件體系中則需要現(xiàn)場進行澆筑和施工養(yǎng)護鋼筋混凝土，使需要施工的車間周期得以延長，因此如果需要施工的車間工期比較緊張，可以考慮選用優(yōu)質(zhì)純鋼的側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件體系。

　　二、多層鋼框架的結(jié)構(gòu)的節(jié)點設(shè)計

　　1、采用新型的節(jié)點構(gòu)造形式

　　(1)梁端加強式節(jié)點

　�、俳�(jīng)過改進的新型加蓋式鋼板連接節(jié)點，整個連接的整體設(shè)計方案思想主要是為了加強整個連接的整體承載力，是汶川地震后最早有人提出的連接方案。在一些試驗室采用進行大型小尺寸焊接試件對該蓋板連接條件進行實驗研究時，獲得的是外延性連接較好，但是容易直接發(fā)生脆性連接破壞，并且直接加大了上層蓋板和梁翼緣之間的蓋板焊接與焊縫修補的工作難度。

　　②加腋節(jié)點是指在翼緣節(jié)點處梁下加三角形梁腋，大大增加了翼緣節(jié)點段的有效高度，同時減小了下翼緣電弧焊縫脆性應(yīng)力梁的面積，但也增加了接頭法蘭脆性斷裂的可能性，因為塑性焊接是在邊部進行。

　　(二)梁端削弱式節(jié)點

　�、俟饭鞘较魅豕�(jié)點，狗骨式節(jié)點是將梁柱三個節(jié)點附近的鋼梁的翼緣削弱，使類似的塑性鉸移出。根據(jù)鋼梁弱化程度的不同，其形狀可分為錐形、線形和三角形弧形，也可起到類似塑料熔斷器的保護作用。各節(jié)點的翼緣可通過切斷削弱的鋼梁進行保護。狗骨式焊縫連接主要用途是用于考慮梁端和柱的焊縫連接，但焊縫間隙可能存在較大的連接缺陷，會直接導(dǎo)致梁的連接抗彎承載的能力比梁的抗彎承載力低，所以需要采取一種削弱梁截面橋梁抗彎承載能力的連接方法，使橋梁連接的整體抗彎承載能力得以提高，使橋梁兩者之間的連接強弱受力關(guān)系從而得以發(fā)生改變，使梁的框架結(jié)構(gòu)不會在各種水平波和地震波的作用下首先在連接處受到破壞。因此在設(shè)計的過程中應(yīng)該通過綜合分析考慮剛度的變化對整體設(shè)計分析結(jié)果造成的巨大影響，在實際加工這些構(gòu)件時，對需要加工的構(gòu)件工藝精度要求相對較高，處理一些圓弧面被削弱的構(gòu)件時候要求它具有精確的翼緣加工角度尺寸，使方形切割機表面光滑而且無任何尖角。

　�、诓坌秃附庸�(jié)點，該焊接形式節(jié)點是梁腹板柱在靠近柱翼緣切口處沿著梁柱軸線的反向運動切出上下不同方向的兩個槽，其中在柱腹板上槽對梁柱的彈性焊接階段鉸鏈載荷影響不會對柱造成明顯的反向影響，并且由于使用了塑性階段鉸鏈向外移，節(jié)點進行焊縫切割處理的集中破壞應(yīng)力大大減小，從而可以使槽型節(jié)點的焊接破壞應(yīng)力模式大大縮小。

　　2、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的布置

　　在多層建筑中科學(xué)合理地布置框架結(jié)構(gòu)，有利于充分發(fā)揮多層鋼框架的結(jié)構(gòu)性能，使其結(jié)構(gòu)更美觀、更安全、更穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)設(shè)計工作人員首先必須要明確不同框架的承重建筑結(jié)構(gòu)形體，確保各個框架層面的結(jié)構(gòu)規(guī)則性以及框架具有良好的耐壓以及抗震沖擊能力，再根據(jù)不同框架結(jié)構(gòu)整體平面布置的高度差異以及不同框架承重建筑方式的結(jié)構(gòu)特點，選擇最符合適宜的框架承重結(jié)構(gòu)方案�？v向結(jié)構(gòu)框架梁承重設(shè)計方案、橫向結(jié)構(gòu)框架梁承重設(shè)計方案和各種縱橫向梁框架承重混合結(jié)構(gòu)承重設(shè)計方案均同屬于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，技術(shù)人員自身可以自由選擇和綜合考慮的三種承重設(shè)計方案。除此之外，結(jié)構(gòu)設(shè)計從業(yè)人員還需要特別重視設(shè)計結(jié)構(gòu)材料構(gòu)件這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，根據(jù)結(jié)構(gòu)材料的使用強度以及每個構(gòu)件的垂直截面積和尺寸等來選擇最適宜的具體應(yīng)用設(shè)計方案。自然災(zāi)害因素作為不可抗力，是現(xiàn)代建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要重點關(guān)注的一個問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要將自然災(zāi)害因素設(shè)計納入主要考慮因素范圍內(nèi)，設(shè)計出相應(yīng)的鋼框架結(jié)構(gòu)。

　　結(jié)語：多層建筑物從結(jié)構(gòu)設(shè)計開始到施工建成往往需要同時涉及多個設(shè)計環(huán)節(jié)，多層建筑鋼結(jié)構(gòu)分層設(shè)計作為多層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的關(guān)鍵組成部分，結(jié)構(gòu)設(shè)計從業(yè)人員在進行設(shè)計時往往需要通過綜合分析考慮各種多方面影響因素，確保多層建筑物鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計穩(wěn)定性和設(shè)計實用性。多層結(jié)構(gòu)鋼框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有設(shè)計復(fù)雜性和功能多樣性，結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)人員同時可以充分借助先進現(xiàn)代化的檢測設(shè)備技術(shù)進行設(shè)計數(shù)據(jù)采集分析，采用科學(xué)有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計管理手段，在準確掌握設(shè)計數(shù)據(jù)的技術(shù)指導(dǎo)下不斷完善整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，讓住宅建筑整體結(jié)構(gòu)更加美觀科學(xué)合理，充分考慮實現(xiàn)其整體性能。

　　參考文獻：

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