多层钢筋混凝土框架结构设计探讨

袁莉

摘要：随着我国建筑行业的发展，钢筋混凝土多层框架结构在建筑工程建设中已经被广泛应用。目前在国内外很多建筑物中都采用多层钢筋混凝土框架结构，该结构主要有两种性质不同的材料钢筋和混凝土所组成。多层钢筋混凝土框架结构具有诸多优点，同时也存在着结构抗侧移刚度较小的缺点，如果发生地震，钢筋混凝土框架结构会产生变形，这方面应及时加以避免。因此，在设计和施工过程中对这些问题需要进行注意和解决，本文主要对多层钢筋混凝土框架结构抗震设计进行了探讨。

关键词：多层、钢筋混凝土、框架结构

一、前言

随着建筑造型和建筑功能日趋多样化和我国钢材量的需求也在大幅提升，导致多层钢筋混凝土框架结构在建筑行业广泛使用，无论是在工业建筑或是民用建筑中，多层钢筋混凝土框架结构都是非常好的建筑设计结构。钢筋混凝土结构设计虽然在实际形式上看似比较简单，但如果设计人员设计不到位，那引起的后果是相当严重的，甚至会影响到整个建筑工程的施工进度与施工安全。因此，设计人员在进行钢筋混凝土框架结构设计之时，必须有针对性地解决以上问题，并做到逐一进行落实，从而确保建筑结构设计质量。

二、多层框架结构设计要点

1、框架结构设计达到延性要求的措施

为保证结构具有足够的延性，结构设计时需要采用一系列的构造措施实现，比如在《建筑抗震设计规范》中所规定的梁和柱的剪压比，柱的轴压比，梁端截面受压区高度限值，梁和柱端箍筋加密区及最大最小配筋率等等。一般为了满足梁和柱的剪压比，柱的轴压比的要求，可以增加梁柱的截面面积及混凝土的强度等级，当满足了这些规定之后，便可以提高框架结构设计的延性。

2、结构的抗震等级的确定

在对建筑工程进行施工设计的时候，首先就需要对建筑结构的抗震等级进行确定。对于一般的民用住宅建筑、公寓和办公楼等建筑，这些房屋建筑多数的抗震等级是属于丙类建筑的。还有一些医疗类建筑，大型商场或者是体育场馆等公共建筑，对这些建筑进行建筑结构的抗震等级确定的时候，一般会确定为乙类建筑。对于一般的丙类建筑，如果抗震设防的烈度不大，一般不需要采取专门的抗震措施。而对于那些抗震设防烈度在6～8度的乙类建筑，为了确保人们的生命财产安全，一定要采取相应的抗震措施设计。在对建筑结构的抗震等级进行确定的时候，一般需要在本地区的抗震设防烈度的基础上再增加一度，这就是建筑结构所需设计的抗震等级。

3、结构周期折减系数的确定

对于房屋建筑中的框架结构，由于有填充墙的存在，这样就会使得框架结构的实际刚度比计算的刚度大，所进行计算的周期又会比实际的周期大，这样所计算出来的框架结构的地震剪力偏小，从而使得建筑结构的安全性较差。因此，为了保证建筑结构的稳定性，需要对结构的计算周期进行适当的折减，不过要保证进行折减系数不能过大。如果房屋建筑的框架结构采用的是砌体填充墙，那么结构周期的折减系数应该确定为0.6～0.7；如果房屋建筑的框架结构所采用的是轻质砌体或者砌体填充墙较少，结构周期的折减系数则可取为0.7～0.8；当房屋建筑的框架结构全部用的是轻质墙体板材时，那么结构周期的折减系数应为0.9。只有那些没有填充墙的纯框架结构，才可以不进行计算周期的折减。

4、多层框架结构构件设计内力调整要点

（1）强柱弱梁的要求

在多层框架结构中，强调强柱弱梁的设计要求，此形式可以使框架结构的梁端在地震荷载作用下屈服（形成塑性铰），但不会出现构件局部脆性破坏的情况。在这种情况下，柱端处于非弹性工程状态，但是仍然没有达到屈服强度。这样就可以利用梁的变形来吸收、耗散地震能，降低结构的地震反应，提高结构抗倒塌能力。当框架梁端由裂缝及挠度控制，实配钢筋大于抗震设计时的承载力配筋等情况下，会出现框架梁此端钢筋超配。梁端纵筋的超配程度的大小决定柱强于梁的幅度大小。建议在确保满足其他要求的情况下，应尽量加大框架柱截面尺寸，从而控制梁与柱的线刚度的比值。应严格控制梁端实配钢筋，对于梁端负弯矩钢筋不应该出现超配，对于梁端正弯矩钢筋应控制超配比例，建议不要超过10%。

（2）强剪弱弯的要求

框架柱存在两种破坏形式：弯曲破坏和剪切破坏。当柱发生剪切破坏时，其破坏形态是脆性的，延性极差；当柱发生弯曲破坏时，柱的纵向受力钢筋屈服后会形成塑性铰，从而具有较好的塑性变形能力和延性。因此，建议在进行结构设计的时候，有目的放大框架柱的剪力设计值，防止框架柱在弯曲屈服前出现剪切破坏，即应该做到"强剪弱弯"。强剪弱弯形式的设计是提高框架结构延性及抗震性能的一项重要措施，可以避免在地震中出现脆性剪切破坏问题。

（3）强柱根的要求

框架结构底层柱在地震作用下，如果过早出现屈服，会影响整个结构的变形和抗倒塌能力，因此，底层框架柱对整个结构的延性起控制作用。理想的塑性铰机制应该是迫使塑性铰发生在水平构件（尤其是次要构件）上，并应尽量推迟塑性铰在底层框架柱等关键部位出现。现行相关规范也规定了一些措施，如引入底层框架柱底弯矩增大系数。该增大系数可以有效避免底层框架柱下端过早屈服，从而提高结构的抗震安全度。但应注意到该系数只适用于框架结构。

5、框架结构的选型和加固

在对框架结构中的结构型式进行选取的时候，只能采用相同的结构形式。对于房屋建筑中的楼、电梯间和局部突出屋顶的房间，所采用的承重方式一定不能采取砖墙来进行承重，因为建筑的框架结构是一种柔性的结构体系，而砖墙承重结构是一种刚性的结构，如果这两种结构相互搭配的话，会使得框架结构的变形不能相互协调，这样会严重影响到建筑工程的质量。

在进行建筑工程施工时，房屋建筑的顶棚可能要吊顶或进行其它的装修，有一些施工单位为了节约施工成本，可能会出现柱间的填充墙不到顶或者是在墙上任意的开门窗洞，这样会使得房屋建筑的框架结构稳定性较差。如果在遇到地震的时候，房屋建筑的混凝土抗剪强度不足时，则很容易造成建筑物的破坏和倒塌，所以对于框架结构一定要采取相应的措施进行加固。其主要的方式是采用良好的箍筋类型和增加箍筋的配置来提高框架结构的稳定性。所采取的箍筋类型可以是螺旋箍筋、复合螺旋箍筋和双螺旋箍筋等。至于为了增加箍筋的配置，对于短柱范围内的箍筋间距不应大于l00mm，對于柱的纵向钢筋的间距不应大于150mm。

三、结束语

随着社会经济和科学技术的不断发展，我国的多层钢筋混凝土框架结构也在不断改进和完善，运用于更多的建筑工程中。但该结构还存在很多问题和不足，需要对结构体系进行大量的研究和改造，这就要求广大的建筑工作者要在具体工程实践过程中，不断的总结和改进。

参考文献：

[1] 于跃海.多层钢筋混凝土框架结构、砌体结构相结合抗震设计方案构想[J].工程建设与设计，2010，（11）：33-36.

[2] 郑红刚.高烈度区多层钢筋混凝土框架结构的位移控制[J].科技风，2013，（8）：153.

[3] 刘庆文，曾亮.地震作用下多层钢筋混凝土框架结构连续倒塌模拟[J].南昌航空大学学报（自然科学版），2013，27（1）：99-104.