浅析民用建筑多层框架结构设计

安乐

摘要：随着我国经济的快速发展，居住小区的建设越来越现代化。同时，伴随着现代人生活方式的不断改善，对于居住环境以及建筑的要求也是越来越高。为此，在现如今的多层民用建筑中，框架结构引起自身所具有的安全、可靠而备受社会所热爱，应用也是越来越广泛。作为较为基础的一种结构设计类型，民用建筑多层框架结构设计自然也就成为建筑结构设计较为重要的一种。本文结合多层建筑结构设计中经常碰到的框架结构问题，简要探讨了问题的成因，并由此而提出了一系列应对策略，以期能为所需者提供借鉴。

关键词：民用多层建筑；框架结构；设计；

中图分类号：TU97 文献标识码： A

对于建筑结构设计而言，简单来说就是通过结构语言的方式来更好的表达建筑设计人员所想要表达的内容。对于一项民用建筑而言，其工程质量的好坏将会对广大的业主和用户产生直接性的影响。而对于建筑质量，我们则主要从设计质量以及施工质量两方面来对其进行衡量。建筑设计可以说是一项繁重而又有责任重大的工作，直接影响建筑物适用、安全、经济以及合理性。但实际设计时却经常会出现建筑结构设计的种种概念和方法上的差错。

一、基础系梁设置

基础埋置的如果较深，可采取基础系梁降低底层柱长。系梁在±0.00以下进行设置，按一层框架梁设计，系梁以下柱按短柱处理。如果项目环境符合《建筑抗震设计规范》，则需要设置基础系梁。为满足抗震需要，需沿两主轴构造基础系梁，其截面高为柱中心距1/12-1/15。取连接柱最大轴力值10％计算系梁纵向受力钢筋压力或拉力。如果是构造配筋，则需符合最小配筋率；如果楼梯柱或填充墙传来荷载，则需叠加计算与所连接柱最大轴力值10％。适当增加基础系梁截面，配筋需满足受力和构造要求。构造基础系梁的顶标高需要和基础顶同高。为降低基础系梁跨度，可把基础梁下和独立基础台阶或锥形斜坡间空隙用混凝土浇筑至平齐，再进行基础系梁的浇筑。如果用基础系梁平衡柱底弯矩，基础系梁截面与配筋按框架梁进行设计。全部拉通拉梁正弯矩钢筋，至少在1/2跨拉通负弯矩钢筋，纵筋在框架柱内锚固、箍筋加密及抗震构造都要和上部框架梁相同，同时保证此时拉梁设在基础顶。

二、框架结构薄弱层处理

薄弱层指的是在大地震中，某些部位首先屈服并有较大弹塑性位移，他们的承载力设计需满足抗震承载力要求，当地震烈度≧7度时才会出现。薄弱层对抗震极为不利，应尽量避免薄弱层，最基本的是加大该层抗侧移刚度。如果允许，可减少基础埋深或改变该层层高。如果无法避免，结构计算和出图须按《建筑抗震设计规范》要求，除薄弱层地震剪力乘以1.15倍放大系数外，还需验算楼层屈服强度系数。如果在地震烈度7-9度地区，结构楼层屈服系数<0.5，则要对弹塑性进行变形验算，如果达不到规定要求，则须调整原有结构布置。

三、楼板开大洞结构计算

如果楼板开洞面积大于该楼层面积1-30％，就为平面不规则，计算时须作处理。以PKPM软件来说，TAT和SATWE分别采用两种方式处理。TAT将无楼板节点作为弹性节点，该节点不受剐性楼板假定限制，平动自由度独立；SATWE软件将所有楼板作为弹性膜，由软件计算楼板平面内刚度，忽略楼板外刚度。如果楼层洞口面积超过楼层面积的30％，则可把全楼楼板定义为弹性膜，也可将该层洞口边缘节点定义为弹性节点；如果屋面为刚网架，则可定义为弹性膜。

四、框架梁柱偏心

工程实际中，建筑外墙与柱边平齐，框架梁可设挑耳或与柱偏心。如果框架粱设挑耳，可让框架梁与框架柱中心对齐，均利于梁、柱受力。但填充墙构造柱下部与上部纵筋不好锚固，可如此处理，如图1。如果框架柱与框架梁偏心，地震会造成梁柱节点核芯区受剪面积不足，对柱带来扭转效应。所以，建议外框架梁尽量设挑耳。

五、短柱

如果柱净高与柱截面高≦4或剪跨比≦2，则该柱即为短柱。在地震作用下，短柱易脆性破坏。短柱受剪承载力和变形能力不足，可能会破坏建筑物，设计上尽量避免。短柱成因有二：楼梯间半休息平台或结构局部错层造成两框架梁之间框架柱净高较小；填充墙不当设置造成某层框架柱两侧一部分无填充墙，一部分有填充墙，无填充墙柱净高与柱截面之比≦4，形成短柱。为此，我们可以增加柱抗剪承载力及改善变形能力，采用复合箍筋，沿全高加密；保证短柱纵向钢筋对称布置，每侧纵向配筋率≦1.2％，也可外包钢板、配x形钢筋等。

六、合理选用部分计算参数

1、折减梁扭矩

现浇框架结构中，如果梁两边没有楼板或有弧形梁时，扭矩折减系数应为 1.0；如果梁两侧均有楼板，应对梁的扭矩进行折减，折减系数一般为 0.4。对于一般工程，梁的配筋应计算两次：一次对所有梁的扭矩折减，计算出两侧都有楼板的梁的配筋；另一次对所有的梁扭矩不折减，计算出一侧有楼板或两侧都没有楼板的梁的配筋。这样计算结构比较符合实际。

2、梁端负弯矩调整系数与粱弯矩放发系数

结构计算时，框架梁在竖向荷载作用下，梁端负弯矩往往很大，造成钢筋太密，无法施工；同时，由于框架结构一般为超静定结构，框架梁在达到承载能力极限状态之前，总会产生不同程度的塑性内力重分布。所以，可以适当降低框架梁在竖向荷载作用下的负弯矩，通过平衡条件相应增大梁跨中弯矩。应注意这里只是降低梁在竖向荷载作用下的负弯矩，然后再与水平作用产生的弯矩组合设计。而梁弯矩放大系数仅在没有考虑梁的活荷载不利布置时起作用，并且对梁的正负弯矩均起作用，且不可与考虑梁的活荷载不利布置同时考虑，这样会引起梁弯矩增大，浪费材料。

七、平法图集注意事项

大多数框架结构都按照《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》的标准来表示梁、柱、剪力墙配筋，但使用图集需注意：如果采用剖面列表法表示配筋，则要注意每层楼面标高以下箍筋加密区长度应为框架梁高与规范箍筋加密区长度之和，因为PKPM软件出图时加密区长度不包含梁高，施工人员如按图施工，会造成箍筋加密区高度不够。此外，一层建筑地面在主体结构浇筑完后才施工，如果一层地面为刚性地面，根据《建筑抗震设计规范》规定，柱箍筋在刚性地面上下各500mm范围内需加密，这点容易被施工单位忽视，设计人需要在图纸设计中交待明确。井字梁支座上部纵筋外伸长度应交待清楚，设计人需明确指出。此外，如果梁截面过小或承载力过大，框架梁如设三排纵筋，则可调整梁截面或纵筋直径为两排，否则，第三排纵筋外伸长度需交待。

八、非结构构件设计

《建筑抗震设计规范》规定，非结构构件（包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备等）需作抗震设计。如框架结构中女儿墙构造柱，如果高度>1.0m，则要进行结构构造，保证墙体稳定。建筑装饰用砌块柱稳定性、突出屋面小构架内力与配筋等都有专门规定，设计人员需严格遵守。突出屋面女儿墙、屋顶间、烟囱地震作用，乘以增大系数3，增大部分不往下传递，但与该突出部分相连构件需计入。框架结构中突出屋面的楼梯间、电梯间、水箱间可用框架承重，不用砌体承重。

九、结论

多层框架结构设计，设计者须先判断结构方案可行性，提前采取措施解决可能碰到的问题，认真分析、判断所有计算，准确无误方可用于实际。

参考文献：

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[4] 黄桂文.钢筋混凝土框架结构设计应注意的几个问题[J].科技信息(科学教研).2008(18)