论文部分内容阅读
【摘 要】随着经济的发展，城市的建筑物也如雨后春笋般拔地而起。民用建筑也变得越来越高，成为城市中一道亮丽的风景线。随着建筑物的高度的增加，建筑物存在的安全隐患也越来越大，因此，在高层建筑的设计中，一定要选择合适的结构体系，加强和优化结构的设计，尽量地减少高层建筑可能带来的安全隐患。
【关键词】民用建筑；结构体系；安全问题
做好建筑结构设计是保证民用建筑安全的前提。然而，有时由于工程人员在建筑结构设计时，考虑不周或种种其他原因，往往出现了一些民用建筑安全问题。本文将探讨一些常见的高层钢筋混凝土民用建筑结构和一些常见的高层钢筋混凝土民用建筑选择问题。
1 常见的民用建筑结构
目前，我们最常见的高层建筑结构大部分为钢筋混凝土结构。其结构的体系大多采用抗震墙结构、框架抗震结构、框支抗震墙结构以及框架结构，前两种结构运用比较多。
1.1 抗震墙结构
抗震墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架結构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为抗震墙结构。抗震墙的主要作用是承担竖向荷载和抵抗水平荷载。抗震墙结构中墙与楼板组成受力体系，缺点是抗震墙不能拆除或破坏，不利于形成大空间，住户无法对室内布局自行改造。就目前中国现状，纯抗震墙结构造价高，施工困难，耗钢量极大，所以往往因为建设单位的制约，结构抗震设计囿于成本而不得不降低标准，建议慎用此类结构形式。
1.2 框架抗震墙结构
框架-抗震墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的抗震墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同样又有足够的抗震墙，有相当大的刚度，框架-抗震墙结构的受力特点，是由框架和抗震墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，抗震墙在框剪结构中也不同于抗震墙结构中的抗震墙。因为，在下部楼层，抗震墙的位移较小，它拉着框架按弯曲型曲线变形，抗震墙承受大部分水平力，上部楼层则相反，抗震墙位移越来越大，有外侧的趋势，而框架则有内收的趋势，框架拉抗震墙按剪切型曲线变形，框架除了负担外荷载产生的水平力外，还额外负担了把剪力拉回来的附加水平力，抗震墙不但不承受荷载产生的水平力，还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力，所以，上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小，框架中也出现相当大的剪力。
1.3 框支抗震墙结构
框支抗震墙指的是结构中的局部，部分抗震墙因建筑要求不能落地，直接落在下层框架梁上，再由框架梁将荷载传至框架柱上，这样的梁就叫框支梁，柱就叫框支柱，上面的墙就叫框支抗震墙。这是一个局部的概念，因为结构中一般只有部分抗震墙会是框支抗震墙，大部分抗震墙一般都会落地的。框支抗震墙结构抗震性能差，造价高，应尽量避免采用。但它能满足现代建筑不同功能组合的需要，有时结构设计又不可避免使用此种结构型式，对此应采取措施积极改善其抗震性能，尽可能减少材料的消耗，以降低工程的造价。
1.4 框架结构
框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。由于结构抗震性的关系在高烈度区采用较少。
2 民用建筑结构设计中存在的安全问题以及选择
在民用建筑中，抗震墙结构、框架抗震墙结构的运用既有一定的好处，同时也有自己的缺点，这些缺点会使民用建筑存在一定的安全问题。因此根据结构特点合理选择结构体系尤为重要。
2.1 由抗震墙结构造成的民用建筑安全问题及措施
在民用建筑的结构设计中，抗震墙结构体系存在的问题就是墙体太密，使建筑平面布置和空间利用受到限制，较难满足大空间建筑功能的要求。其次，结构自重较大，加上抗侧刚度较大，结构自振周期较短，导致较大的地震作用。因此，抗震墙结构只适用于需要很多隔墙的高层住宅公寓以及高层旅馆的标准层。如果是下部要设置大空间公共设施的高层住宅、公寓和旅馆建筑，可以使用框架抗震墙体系，就是在底层或1-3层把部分剪力墙改换为框架，其余抗震墙仍落至基础，使其相接的层次刚度不发生突变。
2.2 由框支抗震墙结构造成的民用建筑安全问题及措施
这种结构在地震作用下往往由于从上别下刚度突变，底层框架刚度太弱，强度不足，侧移过大，延性不足而出现破坏，甚至导致结构倒塌，这类结构的震害十分严重。
在结构设计中，要注意框支墙与落地墙的比例。在地震区，一般要限制框支墙的总塌数不超过全部横墙塌数的50%，也就是说，框支墙占墙体的比例宜控制在1\2以内。其次，还要增加落地剪力墙的厚度，落地剪力墙的厚度不应该超过原墙厚的2倍，提高落地前力墙与框架柱的强度等级，减少洞口的尺寸，控制落地抗震墙的间距不宜大于建筑物宽度的2.5倍，把落地剪力墙组合布置成筒状或工字型等来增加结构底部的总抗侧刚度。要避免在框支楼盖顶处发生刚度急剧突变，为了保证刚度的变化能顺利地传递和转变，必须对框支楼盖层的设计做特殊的要求，如板厚不宜小于180mm，采用现浇钢筋混凝土且强度等级不宜低于C30，并应采用双向上下配筋、配筋率不宜低于0.25%。楼板的外侧边可利用纵向框架梁或底层外纵墙加强。楼板开洞位置距外侧边应尽量远一些，在框支墙部楼板则不宜开洞。
还有，要根据建筑的使用功能，也可将底层框架扩展为2-3层，刚度随层数的增高而逐渐发生变化，使刚度逐渐减弱而避免突变。在框架的最上面一层设置设备层，作为刚度的过渡层，使结构转换层上下刚度较为接近。框架梁柱是底部大空间部分的重要支承，它主要承受垂直荷载及地震倾覆力矩，其断面尺寸要通过内力分析，从结构强度、稳定和变形等方面确定。框架梁高度一般可取（1\6-1\8）梁跨，框架柱截面应符合轴压比N\fbh，N为地震力及竖向荷载作用组合的计算轴力，f为柱混凝土轴心受压设计强度。
2.3 框架抗震墙结构造成的民用建筑安全问题及措施
框架抗震墙结构适用于25层以下的房屋，最高不宜超过30层，由于剪力墙的存在，一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性，并且它的抗侧移刚度较小，水水平荷载后成剪切型变形，不利于地震的抗震。
在框架抗震墙结构中，由于抗震墙的侧向刚度比框架大很多，抗震墙的数量和布置对结构的整体刚度和刚度中心位置影响很大，所以确定抗震墙的数量并进行合理的布置是这种结构设计中的关键问题。此外，还要注意板柱-抗震墙结构的布置，板柱-抗震墙结构中的板柱框架比梁柱框架更弱，因此，高层的板柱-抗震墙结构应该布置成双向的抗侧力体系，两主轴的方向均应该设置抗震墙。
3 总结
建筑是城市的一道风景线，建筑与人们的生活息息相关，加强建筑的结构设计，选择合适的结构体系，减少结构设计带来的安全问题，是工程人员在进行民用建筑结构设计时，必须考虑的问题。在高层钢筋混凝土民用建筑结构设计中，常见的建筑结构体系有抗震墙结构、框架抗震墙结构、框支抗震墙结构及框架结构。每一种结构都会存在一定的安全问题，所以，工程人员在进行结构设计时，一定要根据每种结构适用的范围和优缺点，进行合理地设计，才能减少民用建筑结构设计中的安全问题。
参考文献：
[1]冯键良. 民用建筑结构设计过程中存在问题浅析[J]. 中国新技术新产品， 2009（6）.
[2]张玉明，王娟. 现代民用建筑结构设计的关键技术发展[J]. 民营科技， 2009（7）.
[3]叶安华，马昭. 高层民用建筑结构设计问题浅析[J]. 科技信息， 2011（8）.
[4]郑喜若. 高层民用建筑结构设计问题探讨[J]. 黑龙江科技信息， 2011（4）.
[5]胡永顺，王海宾. 民用建筑安全管理必须贯彻精细化管理思想[J]. 科技信息， 2009（9）.
【关键词】民用建筑；结构体系；安全问题
做好建筑结构设计是保证民用建筑安全的前提。然而，有时由于工程人员在建筑结构设计时，考虑不周或种种其他原因，往往出现了一些民用建筑安全问题。本文将探讨一些常见的高层钢筋混凝土民用建筑结构和一些常见的高层钢筋混凝土民用建筑选择问题。
1 常见的民用建筑结构
目前，我们最常见的高层建筑结构大部分为钢筋混凝土结构。其结构的体系大多采用抗震墙结构、框架抗震结构、框支抗震墙结构以及框架结构，前两种结构运用比较多。
1.1 抗震墙结构
抗震墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架結构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为抗震墙结构。抗震墙的主要作用是承担竖向荷载和抵抗水平荷载。抗震墙结构中墙与楼板组成受力体系，缺点是抗震墙不能拆除或破坏，不利于形成大空间，住户无法对室内布局自行改造。就目前中国现状，纯抗震墙结构造价高，施工困难，耗钢量极大，所以往往因为建设单位的制约，结构抗震设计囿于成本而不得不降低标准，建议慎用此类结构形式。
1.2 框架抗震墙结构
框架-抗震墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的抗震墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同样又有足够的抗震墙，有相当大的刚度，框架-抗震墙结构的受力特点，是由框架和抗震墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，抗震墙在框剪结构中也不同于抗震墙结构中的抗震墙。因为，在下部楼层，抗震墙的位移较小，它拉着框架按弯曲型曲线变形，抗震墙承受大部分水平力，上部楼层则相反，抗震墙位移越来越大，有外侧的趋势，而框架则有内收的趋势，框架拉抗震墙按剪切型曲线变形，框架除了负担外荷载产生的水平力外，还额外负担了把剪力拉回来的附加水平力，抗震墙不但不承受荷载产生的水平力，还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力，所以，上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小，框架中也出现相当大的剪力。
1.3 框支抗震墙结构
框支抗震墙指的是结构中的局部，部分抗震墙因建筑要求不能落地，直接落在下层框架梁上，再由框架梁将荷载传至框架柱上，这样的梁就叫框支梁，柱就叫框支柱，上面的墙就叫框支抗震墙。这是一个局部的概念，因为结构中一般只有部分抗震墙会是框支抗震墙，大部分抗震墙一般都会落地的。框支抗震墙结构抗震性能差，造价高，应尽量避免采用。但它能满足现代建筑不同功能组合的需要，有时结构设计又不可避免使用此种结构型式，对此应采取措施积极改善其抗震性能，尽可能减少材料的消耗，以降低工程的造价。
1.4 框架结构
框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。由于结构抗震性的关系在高烈度区采用较少。
2 民用建筑结构设计中存在的安全问题以及选择
在民用建筑中，抗震墙结构、框架抗震墙结构的运用既有一定的好处，同时也有自己的缺点，这些缺点会使民用建筑存在一定的安全问题。因此根据结构特点合理选择结构体系尤为重要。
2.1 由抗震墙结构造成的民用建筑安全问题及措施
在民用建筑的结构设计中，抗震墙结构体系存在的问题就是墙体太密，使建筑平面布置和空间利用受到限制，较难满足大空间建筑功能的要求。其次，结构自重较大，加上抗侧刚度较大，结构自振周期较短，导致较大的地震作用。因此，抗震墙结构只适用于需要很多隔墙的高层住宅公寓以及高层旅馆的标准层。如果是下部要设置大空间公共设施的高层住宅、公寓和旅馆建筑，可以使用框架抗震墙体系，就是在底层或1-3层把部分剪力墙改换为框架，其余抗震墙仍落至基础，使其相接的层次刚度不发生突变。
2.2 由框支抗震墙结构造成的民用建筑安全问题及措施
这种结构在地震作用下往往由于从上别下刚度突变，底层框架刚度太弱，强度不足，侧移过大，延性不足而出现破坏，甚至导致结构倒塌，这类结构的震害十分严重。
在结构设计中，要注意框支墙与落地墙的比例。在地震区，一般要限制框支墙的总塌数不超过全部横墙塌数的50%，也就是说，框支墙占墙体的比例宜控制在1\2以内。其次，还要增加落地剪力墙的厚度，落地剪力墙的厚度不应该超过原墙厚的2倍，提高落地前力墙与框架柱的强度等级，减少洞口的尺寸，控制落地抗震墙的间距不宜大于建筑物宽度的2.5倍，把落地剪力墙组合布置成筒状或工字型等来增加结构底部的总抗侧刚度。要避免在框支楼盖顶处发生刚度急剧突变，为了保证刚度的变化能顺利地传递和转变，必须对框支楼盖层的设计做特殊的要求，如板厚不宜小于180mm，采用现浇钢筋混凝土且强度等级不宜低于C30，并应采用双向上下配筋、配筋率不宜低于0.25%。楼板的外侧边可利用纵向框架梁或底层外纵墙加强。楼板开洞位置距外侧边应尽量远一些，在框支墙部楼板则不宜开洞。
还有，要根据建筑的使用功能，也可将底层框架扩展为2-3层，刚度随层数的增高而逐渐发生变化，使刚度逐渐减弱而避免突变。在框架的最上面一层设置设备层，作为刚度的过渡层，使结构转换层上下刚度较为接近。框架梁柱是底部大空间部分的重要支承，它主要承受垂直荷载及地震倾覆力矩，其断面尺寸要通过内力分析，从结构强度、稳定和变形等方面确定。框架梁高度一般可取（1\6-1\8）梁跨，框架柱截面应符合轴压比N\fbh，N为地震力及竖向荷载作用组合的计算轴力，f为柱混凝土轴心受压设计强度。
2.3 框架抗震墙结构造成的民用建筑安全问题及措施
框架抗震墙结构适用于25层以下的房屋，最高不宜超过30层，由于剪力墙的存在，一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性，并且它的抗侧移刚度较小，水水平荷载后成剪切型变形，不利于地震的抗震。
在框架抗震墙结构中，由于抗震墙的侧向刚度比框架大很多，抗震墙的数量和布置对结构的整体刚度和刚度中心位置影响很大，所以确定抗震墙的数量并进行合理的布置是这种结构设计中的关键问题。此外，还要注意板柱-抗震墙结构的布置，板柱-抗震墙结构中的板柱框架比梁柱框架更弱，因此，高层的板柱-抗震墙结构应该布置成双向的抗侧力体系，两主轴的方向均应该设置抗震墙。
3 总结
建筑是城市的一道风景线，建筑与人们的生活息息相关，加强建筑的结构设计，选择合适的结构体系，减少结构设计带来的安全问题，是工程人员在进行民用建筑结构设计时，必须考虑的问题。在高层钢筋混凝土民用建筑结构设计中，常见的建筑结构体系有抗震墙结构、框架抗震墙结构、框支抗震墙结构及框架结构。每一种结构都会存在一定的安全问题，所以，工程人员在进行结构设计时，一定要根据每种结构适用的范围和优缺点，进行合理地设计，才能减少民用建筑结构设计中的安全问题。
参考文献：
[1]冯键良. 民用建筑结构设计过程中存在问题浅析[J]. 中国新技术新产品， 2009（6）.
[2]张玉明，王娟. 现代民用建筑结构设计的关键技术发展[J]. 民营科技， 2009（7）.
[3]叶安华，马昭. 高层民用建筑结构设计问题浅析[J]. 科技信息， 2011（8）.
[4]郑喜若. 高层民用建筑结构设计问题探讨[J]. 黑龙江科技信息， 2011（4）.
[5]胡永顺，王海宾. 民用建筑安全管理必须贯彻精细化管理思想[J]. 科技信息， 2009（9）.