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摘要:建筑設計實現建筑內部空間組合，建筑設計方案要有結構體系作為支撐才能實現。結構選型通過選擇合適的結構體系保證造價經濟合理保證建筑在后期使用中安全可靠。砌體結構材料來源廣泛，多層建筑采用砌體結構比框架結構更為經濟。復雜單體建筑通過設置變形縫，分隔成多個規則結構單體，有助于保證結構的安全可靠。砌體結構設計要選擇合適的結構承重方案，并采取必要的抗震構造措施。
關鍵詞:結構選型;砌體結構;平面布置;構造設計
1工程概況
工程項目為商丘師范學院12號公寓樓，項目建設地點位于商丘市梁園區商丘師范學院新校區院內?？偨ㄖ娣e13510．43m2，基底面積2252m2。建筑平面總長度達到120m。根據建筑施工圖設計顯示，該建筑一共6層，上部有局部突出的樓梯間和水箱間。建筑總高度21．5m。1層層高3．6m，2層～6層層高3．4m。該建筑平面長度120m，寬度19m。建筑分類為多層公共建筑，四類多層宿舍樓。主體結構使用年限為50年;設計抗震設防烈度為7度，基本地震加速度值為0．10g，設計地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類?？拐鹪O防類別為丙類標準設防類。
2結構選型
在做單體結構設計前需要詳細了解該建筑單體的具體建筑設計方案和詳細的建筑施工圖設計。建筑設計方案根據建筑使用功能的需要，確定各個空間的大小尺寸。同時對建筑內部使用空間進行平面組合以及空間在豎直方向上的疊加。為了營造可滿足人們使用的內部空間，建筑物上要承受各種荷載和自然作用。包括:建筑自重、使用過程中的荷載、風雨雪等荷載以及地震作用。在建筑物中，建筑結構是用來承受荷載、抵抗變形的骨架。通過結構選型進行選擇安全可靠經濟合理的結構形式。建筑結構選型既是建筑藝術與工程技術的綜合，又是建筑、結構、施工、設備、預算等各個專業工種的配合。結構形式關系到建筑物是否安全、適用、經濟、美觀。結構選型要遵循幾點原則:1)適應建筑功能的要求，結構是建筑功能設計實現的技術支撐。結構設計方案要支持建筑功能，盡量減少結構設計對建筑功能的限制和影響。2)滿足建筑造型的需要，建筑物不是孤立的存在，其要與周圍環境條件相協調。結構選型階段要考慮和滿足建筑造型的需要。對于建筑平面和立面不規則的建筑結構選型，要按實際需要在適當部位設置變形縫，形成較多規則的結構單元。3)充分發揮結構自身的優勢，每種結構體系都有自身的特點和不足，有其各自的適用范圍，所以要結合建筑設計的具體情況進行結構選型。4)考慮材料和施工的條件，由于材料和施工技術的不同，其結構形式也不同。5)盡可能降低造價，當幾種結構形式都有可能滿足建筑設計條件時，經濟條件就是決定因素，盡量采用能降低工程造價的結構形式。對于多層住宅建筑，常用的結構形式有砌體結構和鋼筋混凝土框架結構。根據建筑施工圖在進行結構選型時，對兩種結構形式進行分析比較。鋼筋混凝土框架結構適用于多高層建筑，平面布置靈活。但是施工周期長、施工過程中濕作業多，受天氣條件影響大。砌體結構適用于多層建筑，尤其是住宅公寓宿舍等居住建筑，居住建筑一般開間和進深不大，分隔內部空間的墻體較多，適合布置砌體結構的承重墻體［1］。另外，砌體結構使用的塊材和砂漿易于就地取材，有利于降低造價，節約建造成本。根據GB50011—2010建筑抗震設計規范，通常情況下，砌體結構房屋的層數和總高度不應超過表1的規定。該公寓樓結構設計時采用的抗震設防烈度為7度，基本地震加速度值為0．10g。依據建筑抗震規范對砌體結構高度和層數限值的要求，采用多孔磚或者普通磚砌筑時，最高的容許高度為21m，最大容許層數為7層。而具體到該公寓樓一共6層，建筑總高度21．5m。結合建筑使用功能以及建筑總高度和結構使用年限為50年，確定該建筑抗震設防類別為標準設防類(丙類)。因此，該公寓樓結構選型可以選用砌體結構進行設計。多層砌體結構房屋的建筑布置和結構體系，應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系，不應該采用砌體墻和混凝土墻體混合承重的結構體系。該公寓樓根據居住功能的需要基本上每個房間進深6．8m，開間3．5m。房間開間不大，橫墻布置較多。因此可以確定選擇橫墻承重的砌體結構體系。
3結構平面布置
建筑使用空間的組合和疊加的同時還要保證各個單獨空間在采光和通風上的使用要求。建筑設計的結果最終以建筑施工圖的形式進行呈現。建筑施工圖詳細表達了該房屋建筑的總體體型、外觀造型以及各個空間的組合關系。在建筑施工圖上，外墻墻體用來表示室內外空間分隔，內墻墻體表示建筑內部的各個空間的分隔情況。因此，從建筑施工平面圖上，可以看出各個房間的開間和進深尺寸。根據建筑平面圖，該公寓樓平面長度達到120m，寬度19m。結構選型確定了要采用的結構體系之后，在進行結構構件布置時，為了防止或減輕房屋在正常使用條件下，由溫差和砌體干縮引起的墻體豎向裂縫，應在墻體中設置伸縮縫。伸縮縫的設置特點是基礎不用斷開，但是基礎頂面以上到屋面的所有構件都要斷開。伸縮縫兩端必要時設置雙墻雙梁。伸縮縫應設置在因溫度和收縮變形可能引起應力集中、砌體產生裂縫可能性最大的地方。伸縮縫的間距要求，對于整體式或裝配整體式鋼筋混凝土結構，有保溫層或者隔熱層的屋蓋、樓蓋，伸縮縫間距要求為50m［3］。同時，為了減輕平面超長建筑結構在地震中的震害，建筑結構平面布置不宜過于狹長。GB50011—2010建筑抗震設計規范要求［2］，7度抗震設防時，長寬比不宜大于6．0。平面過于狹長的建筑物在地震時，由于兩端地震波輸入有相位差而容易產生不規則振動，容易造成較大的震害。如果根據使用功能上的要求，房屋建筑在平面上布置的過于狹長，可以通過設置必要的抗震縫，以便把房屋建筑分隔成對抗震有利的規則結構單體。對于該公寓樓平面長度達到120m，寬度19m，不僅僅平面長度大，而且平面長寬比大于6．0。因此，考慮到在正常使用狀況下的溫度影響，需要設置伸縮縫，同時考慮地震影響，結構中需要設置抗震縫。為了避免設縫過多，引起不必要的設計和施工問題，必要時可以把伸縮縫和抗震縫合二為一，一縫多用，縫寬取兩者中較寬者。為了滿足伸縮縫間距不大于50m的要求以及平面長寬比不大于6．0的抗震要求，綜合考慮施工的便利，在該建筑中設置兩道變形縫。防震縫寬度應根據烈度和房屋高度確定，可采用70mm～100mm，因此本工程采用縫寬100mm。在結構平面布置上，通過設置兩道寬度100mm的變形縫，將整棟建筑分隔成三個規則的結構單體。
4結構構件設計
砌體結構主要受力構件為墻體，墻體在豎直方向的布置宜上下對齊，傳力路徑簡單明確，有利于荷載的傳遞和結構的安全。由于該房屋建筑內部開間不大，而進深較大，故內部橫墻布置較多，縱墻間距大，而且外縱墻上均開設有窗洞口，內縱墻設置門洞口?？v墻上開設較多的洞口不利于承受荷載，主要采用橫墻承重。為減輕結構自重，墻體采用MU15燒結煤矸石多孔磚、M10混合砂漿砌筑。根據砌體結構的總體布置，使用中國建筑科學研究院的PK-PM系列軟件中的砌體結構輔助設計程序進行結構建模計算，繪制板的施工圖，驗算墻體的承載力。房屋建筑中設置的變形縫把建筑分隔成為三個相對獨立的結構單體。在建模時，三個獨立的單體可以分別進行建模分析計算，也可以建立總的結構模型進行分析計算，但是要保證在變形縫處構件不連續。
5抗震構造措施
建筑結構除了要滿足設計計算要求之外，還要滿足抗震構造要求，以便保證結構在地震中的整體性和延性作用［4］。多層磚砌體房屋，應按要求設置現澆鋼筋混凝土構造柱。根據GB50011—2010建筑抗震設計規范的要求，層數為六層抗震設防烈度為7度的砌體結構建筑，需要設置構造柱的位置包括:樓電梯間四角、樓梯斜梯段上下端對應的墻體處、外墻四角和對應轉角;大房間內外墻交接處;較大洞口兩側;隔開間橫墻與外墻交接處;山墻與內縱墻交接處［2］。同時，該公寓樓的層數和總高度接近于表1中的限值要求，縱橫墻內的構造柱間距要滿足相應的要求。橫墻內的構造柱間距不宜大于層高的2倍;下部1/3的樓層構造柱間距適當減小。因為該公寓樓房間進深為6．8m，所以需要在橫墻的中部額外設置一根構造柱，以減小橫墻內構造柱的間距，增強砌體結構房屋的抗震性能。多層磚砌體房屋的現澆鋼筋混凝土圈梁設置應按要求設置?，F澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋與墻體有可靠連接的房屋，應允許不另設圈梁，但是樓板沿抗震墻體周邊均應加強配筋并應與相應的構造柱鋼筋可靠連接。
6結語
砌體結構總體上在多層住宅公寓樓建筑房屋中使用較多，而且砌體結構的建造有相當長的歷史。因此，砌體結構的設計技術相對成熟。在進行砌體結構設計中，首先從整體概念設計上進行把握，合理妥當的概念設計至關重要，會使設計工作變得事半功倍。其次，在構件的布置設計計算以及構造措施上，要符合相關規范的要求，保證結構設計成果滿足建筑功能的要求，也符合規范對結構安全穩定的要求。
參考文獻:
［1］李守繼，程東海，葉獻國，等．底框磚房與框架結構商住樓經濟性能的評估研究［J］．合肥工業大學學報，2000(10):625-630．
［2］GB50011—2010，建筑抗震設計規范［S］．
［3］GB50003—2011，砌體結構設計規范［S］．
［4］GB50068—2018，建筑結構可靠性設計統一標準［S］．
作者:馬超 劉兵星 單位:商丘師范學院 廣饒中南房地產有限公司