建筑框架-筒体结构刚性加强层设计分析

赵华琪

九易庄宸科技（集团）股份有限公司，河北 石家庄 050000

建筑框架-筒体结构是施工中常用的建筑结构模式，框架-筒体结构通过混凝土墙板来代替传统的框架结构，这种结构承受力更强，内部应载力更强，因此可以维护结构体系的稳定。作为一种特殊的建筑结构，框架-筒体结构对于建筑物的稳定性影响较大。在水平结构和竖直结构上，框架-筒体的承受力更强。建筑施工中需要对框架-筒体的结构进行优化，提高框架-筒体稳定性，以此提高建筑物的性能。

1 框架-筒体结构的应用与特性

框架-筒体结构（以下简称框-筒结构）在平面上有各种形式，文章主要讨论筒体布置在框架柱以内的矩形框-筒结构，其他形式的框-筒结构的有关特性也是相似的。以往，框-筒结构由于墙体较多，柱子又大又密，且柱子突出墙面，影响了内部设施的布置，也限制了这种结构类型的应用。通过近几年我国高层建筑的建设发展，特别是高强混凝土的采用、水平楼面构件的研究和轻型建筑墙体的发展，框架柱网尺寸可以做到8～12m，框-筒结构柱网布置能做得更加合理，对于我国大多数18～33层的高层建筑来说，框-筒结构不失为一种好的结构类型。从我国已经建成或设计的框-筒结构来看，建筑高度许多已超出了《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，因此，在下次修订规程时，建议能酌情增加房屋适用最大高度。框-筒结构的柱子围绕中央筒体周边布置，特别是当柱距较小，外框柱的周边梁断面足够大时，它又会有筒中筒结构外筒的特性，如柱的剪力滞后效应。但因为框-筒结构的柱距较大，框架柱与筒中筒结构的外筒受力特性有较大的不同，所以筒体本身承担的弯矩比柱本身大得多。另外，由于框架柱布置在筒体的周围，外部弯矩通过水平构件（如框架的梁板）的剪切刚度，使柱子正面受拉、背面受压，来平衡一部分弯矩，框架柱离筒体越远，框架梁板刚度越大，平衡的弯矩比例也就越大，有时甚至能够达到50%左右。作用在框-筒结构上的扭矩主要按照结构各构件的抗扭刚度来分配，如果框架柱断面足够大，离结构的剪切中心较远，框架柱也就能提供较大的抗扭力矩[1]。

2 框架-筒体结构设计中应注意的问题

建筑框架-筒体结构中存在很复杂的设计问题，直接关系到了建筑工程的安全性和稳定性，为此相关人员需要提高施工质量，对相关问题进行处理。

2.1 提高框架部分抵抗水平力的能力

由于框架柱在筒体的外面，建筑物的外形是由框架柱决定的，最外层框架柱离筒体越远，框架梁的刚度越大，框架部分承担的由水平力产生的弯矩的比例也越大，这也是保证高层建筑稳定的必要条件。因此，在可能的条件下，框架柱应布置得离筒体远一些，也可以布置二层或多层框架。为了加强框架梁的刚度，应保证框架梁有一定高度，楼盖采用刚度较大的肋形楼盖。目前出现的扁梁做法、板柱-筒体结构体系，如果是从提高框架部分抵抗水平力的能力这个角度来看，作用较差，特别是板柱-筒体结构，其抵抗水平力主要靠筒体，在可能的条件下，至少应布置外框环梁[2]。

2.2 加强框架与筒体部分的联系

框架侧向刚度要比筒体差得多，因此，加强它们的联系不如在筒中筒结构中加强外筒与内筒的效果明显，目前大多是用设置加强层的办法[3]。

2.3 加强内部框架的承载力

为了加强框架的负载能力，建筑结构加强层部分设计主要是从加强层弯度和矩形受力分析的视角上进行调节与控制。加强层在建筑结构中的作用主要是增加支撑结构的承载能力，避免局部损耗坍塌或者钢结构支撑体受力不稳的问题。由此，建筑结构加强层设计期间，自然也需要按照加强层的区域不同，对应给予不同程度的梁高调整。例如，某建筑加强层部分梁高3300mm，有支撑梁8～10根，则进行加强层设计时，建筑中心和4个边角部分的加强层数应为2～3层，而其他连接部分的加强层为1～2层即可。也就是说，按照建筑结构设计的具体需要，针对性进行加强层部分的调节与控制，不仅能够实现加强层设计结构的均衡性调整，还可以减少建筑项目规划中的材料应用数量。在选择钢筋的时候，需要确保钢筋没有出现拉伸、冷弯等情况，钢筋的硬度直接关系到建筑框架-筒体结构的强度，因此在检查钢筋的时候需要足够严谨，确保钢筋材料的质量达标，只有达到要求的材料才能开展工作。很大程度上，钢筋的存在就是为了实现建筑框架-筒体结构的稳定，因此固定好钢筋交叉点，将关系到建筑框架-筒体结构的抗震性能以及稳定性。在钢筋绑扎完毕之后，不宜将端口暴露在外，而是要进行一定的外部保护，因此施工人员需要意识到，钢筋的外包保护将会对钢筋的稳定性产生影响，在加固的时候需要防止外部人员踩踏导致钢筋变形[4]。因为钢筋加固是一项比较复杂的施工步骤，所以在施工的时候需要选择有施工经验的以及专业技术过硬的人员来进行。要尽量提升钢筋的稳定性，最大程度上提高钢筋的质量，这对于建筑框架-筒体结构来说至关重要。

2.4 框-筒结构防线测量设计注意事项

筒体结构刚性加强层设计中做好防线测量是为了得到准确的数据。测量前一般都要对施工地点进行考量，结合设计图纸进行安排，并且还要对数据进行核对，提高精确度是测量的关键。防线测量时要根据设计图纸和现场布局来科学合理地使用仪器，测量的时候需要做好轴线测量，做好标注之后为日后的工作提供保障与方便。在进行筒体结构设计防线测量的时候，需要使用的机器类别有很多，测量误差大多是由防线测量的机器发生了故障或者是不准确造成的，因此在对防线测量的精确度提出更高的要求时，也应该重视防线测量的机器[5]。在筒体结构刚性加强层设计中，影响测量精确度的一个因素还有测量的技术。测量技术的不精确性会导致对机器的误用，甚至会对测量的机器造成损坏。同时，测量技术的缺乏也会产生很多的麻烦，导致测量效率大大降低。为此，可以引进国外先进的测量技术，将理论与实践相结合，在实践中熟练掌握各种测量技术，优化技术水平，思考如何解决技术难题[6]。

2.5 支持柱结构设计注意事项

支持柱是建筑框架中纵向力支撑与防护的主要渠道，它主要利用了钢结构体系框架的垂直结构负荷分析状况对建筑结构的设计稳定性进行强度调控。为确保建筑结构的支撑体保持在稳妥的结构调控状态，设计人员首先就要把握好支持柱结构层面的要素。进行支持柱结构调控时，设计人员应按照建筑原有结构进行结构图规划，在确定原有建筑结构平稳的状态下，适当地增加或者降低支持柱的高度，以使剪力结构与纵向支撑体之间保持受力协调的状态。

3 结束语

综上所述，刚性加强层设计技术在不断发展，在此过程中，建筑框架-筒体结构技术也在发展。施工人员通过优化刚性加强层设计，减少建筑框架-筒体结构中的一些缺漏，精确结构设计数据等方式，可以在很大程度上提高高层建筑结构设计的质量，提高建筑的强度，推动建筑行业的发展。目前的技术条件下，建筑框架-筒体结构发展还有很大空间，对技术的优化是建筑行业发展的关键一步，优化框架-筒体结构的结构建筑技术还有很长路要走。