淺談多層建筑結構設計中框架結構的問題與對策

尹朋賢　石日明

摘要：在進行多層框架結構建筑的設計中，隨著設計方法水平的不斷提升以及計算機信息技術的不斷應用，對于多層框架結構建筑設計也已經由過去的手動計算設計，逐漸轉換為電算化設計，在建筑設計中計算精度以及效率上都有很大的提高和改善。但是結合多層框架結構建筑的實際設計情況，還存在有一定的突出問題，對于建筑設計質量存在不利的影響，需要進行改善。文章正是基于這個角度，就多層建筑結構設計中的框架結構的問題及對策展開論述。

關鍵詞：結構設計；問題；對策

引言

現如今，隨著建筑功能和造型的不斷更新和發(fā)展，人們對建筑結構設計要求越來越高，而建筑框架結構設計作為現代建筑結構設計中的基礎和常用模式，已經越來越引起人們的重視。實踐中，建筑框架結構設計已經被廣泛的運用到各類建筑中，其體系和模式也呈現出多樣化發(fā)展的趨勢。如此一來，不僅給設計人員帶來很多新的設計問題，也在一定程度上提高了多層建筑機構設計的要求。下面就多層建筑結構設計中框架結構的問題進行分析與處理。

一、多層建筑框架結構設計原則

1.剛柔度適合的原則。實踐中，框架結構的的剛柔度要把握合適，避免太柔引起建筑物變形過大而出現整體傾覆的危險，或因太剛，使得建筑物整體變形能力達不到要求，在出現瞬間的巨大破壞力時，柔韌度不夠而全部毀壞的情形。

2.抓重點，分清主次原則。框架結構中各個構建的作用不盡相同，設計人員要分清主次，善于抓住重點，構成協調統一的整體。當建筑受到外力侵襲時，各個構建能夠有效發(fā)揮各自的作用并充分協作，合力抵抗侵襲，保障建筑的安全。比如，在實踐中，多層建筑的柱承受的責任大于梁，所以，在承受外力時，柱必須是最后一個倒下的，所以在設計梁柱的時候，應考慮強柱弱梁的要求，以達到保全柱和整個建筑的目的。

二、實際設計中應注意的事項

1.柱子設計中應注意的事項。因為多層框架民用建筑結構的框架配筋率很低。一旦發(fā)生地震這樣的自然災難，框架柱就會受到很大的影響，會有很大的扭轉剪力，并且還有雙向彎矩的作用，如果不考慮，會對框架柱以及整個建筑結構產生很大的安全隱患，尤其是如果框架的質量不是很均勻，就是產生更大的傷害。除此以外，在對民用多層框架結構建筑電算的時候，很容易將不均勻基礎的沉降和溫度的問題忽視掉。所以沒有合理調配多層框架的柱配筋會給整個框架結構建筑的質量產生很大的影響。

2.梁設計中應注意的事項。最基礎也是最重要的即基礎埋設的深度問題，要保證埋設的深度合適，不能過深也不宜太淺。實踐中，如果埋設的過深了，可以按照一層框架梁的標準進行設計，埋設的部分按照短柱來處理。為了保證建筑的抗震能力，一般情況下可以沿建筑主體的框架柱的兩個軸方向設置基礎梁?？紤]到基礎梁要承擔樓梯柱、填充墻等的荷載，在實際設計中會適當增加梁的截面。

3.板設計中應注意的事項。板是框架結構設計中最易出現問題的地方。因此，建筑工程框架結構設計人員應該給予板的優(yōu)化設計以充分的重視。一般情況下，現澆板板厚取如下幾個尺寸，即100mm、120mm、140mm、150mm、160mm、180mm。鋼筋的直徑和間距均應該大，但是應該在200mm以內。板上鋼筋間距應該等于板下鋼筋間距，可以有不同的直徑，但是不應該有太大的鋼筋直徑類型?？梢圆婚g斷頂層的板上筋和考慮抗裂時的板上筋，或對半連通，如果板上筋較大，則可以依據受拉塔接鋼筋的規(guī)格將鋼筋、拉通筋附加其上，應該盡可能地使用具有較大跨度的板，不將次梁加在住宅等的房間內。如果具有不同的板頂標高，則應該分開或傾斜通過板的上筋。

三、多層建筑設計中相關框架結構問題

1.柱的設計要點。在框架結構中，如果柱凈高與柱載面高度小于等4或剪跨比小于等于2，那么該柱為短柱。短柱在地震作用下，容易發(fā)生脆性破壞。因為短柱的受剪承載力及變形能力不足，會引起建筑物的嚴重破壞，設計上應盡可能避免。短柱的形成主要有兩種原因：一是由于樓梯間半休息平臺或結構局部錯層造成兩個框架梁之間的框架柱凈高較小引起的；二是填充墻設置不當，造成某層的框架柱兩側一部分無填充墻，一部分有填充墻。無填充墻的柱凈高與柱截面之比往往小于等4，形成短柱。處理短柱主要是增加柱的抗剪承載力及改善其變形能力，一般采用復合箍筋，箍筋沿全高加密；保證短柱的縱向鋼筋對稱布置。且每側的縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%的方式處理。

2.梁板的設計要點。梁、柱的截面尺寸的選擇是框架結構設計的前提，首先應滿足規(guī)范所要求的取值范圍，還應注意盡可能使柱的線剛度與梁的線剛度的比值大于1，以達到在罕遇地震作用下，梁端形成塑性鉸時，柱端處于非彈性工作狀態(tài)而沒有屈服，節(jié)點仍處于彈性工作階段的目的，即規(guī)范所要求的“強柱弱梁、強節(jié)點弱構件”。此外，多層建筑的樓板結構體系有單向板和雙向板兩種，而雙向板可以使得建筑整體的受力更加均勻，厚度相比單向板較薄，其應用范圍更加廣泛。在對現澆樓板進行設計時，可以根據框架結構域自身的荷載、跨數以及實際施工情況，對其進行設計和調整一般來說，框架結構的樓板厚度要在100mm以下，如果溫度和收縮應力較大，則鋼筋的間距不宜大于200mm，而且應在板的表面雙向配置防裂構造鋼筋，防裂構造鋼筋的配筋率均不宜小于0.10%。

四、多層建筑框架結構設計相應對策

1.較深獨立基礎提高穩(wěn)定性采取的對策。多層框架房屋基礎埋深值大時，為了減小底層柱的計算長度和底層的位移，可在±0.000以下適當位置設置基礎拉梁，但不宜按構造要求設置，宜按框架梁進行設計，并按規(guī)范規(guī)定設置箍筋加密區(qū)。但就抗震而言，應采用短柱基礎方案。

2.配筋調整的重要性。在地震的情況下邊柱和角柱會發(fā)生小偏心受拉，針對這樣的現象對于柱中的縱截面鋼筋的總面積一定要保證比之前計算的值要大25%，并且對于框架柱的箍筋要采用菱形或者是井字的形狀進行配筋，這樣可以加強混凝土約束的能力。如果有一些柱的底層和底部需要加強，就要對配筋進行焊接以此來保證整體結構的穩(wěn)定性。同時對于不同的基礎土層和溫度，要嚴格根據因地制宜的原則，一旦基礎的土層沒有分布均勻，就要根據情況調整框架的配筋，并且根據實際的情況對配筋的箍筋進行適當調整。

3.框架結構的側移。多層框架房屋多采用柱下獨立基礎，《抗震規(guī)范》 [GB0011-2010]第4.2.1條指出，當地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層時，不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋或荷載相當的多層框架廠房，可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。也就是說，大多數鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。但這些房屋在基礎設計時應考慮風荷載的影響。因此，在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計算分析中，須輸入風荷載，不能因為在地震區(qū)高層建筑以外的一般建筑風荷載不起控制作用就不輸入。

五、結束語

總的來說，在框架結構的設計過程中，最核心的設計元素就是柱、梁、板的結合設計，同時設計者的自身素質和職業(yè)素養(yǎng)也是較大的影響因素，設計者在設計結構的過程中應當充分考慮這些設計要素，合理布置、安全設計，力爭做到設計合理化、科學化和高效化，在設計過程中應當盡可能發(fā)生的問題及隱患，力求做到“防患于未然”。

參考文獻：

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