基于多层砼框架房屋的结构设计探讨

戴绍平　刘建林　毛曼

【摘要】近些年我国建筑行业的发展步伐逐步加快，建筑施工技术更是日新月异，建筑外观结构设计类型逐渐增加，其中混凝土多层框架结构因其优点被广泛应用。结构设计的质量决定着建筑工程施工顺利与否，一个好的机构设计更能完好的表现建筑工程的使用功能等。本文主要探讨结构设计在多层砼框架房屋中的分析。

【关键词】结构设计、多层、框架、房屋

因混凝土框架结构设计具有结构传力明确、灵活、整体抗震能力强等优点，被广泛应用于建筑工程设计中。施工技术是建筑工程质量的关键点，而结构设计是施工的前提和基础。混凝土框架结构从房屋外观与其他建筑设计较为简单，但简单当中更多的是复杂，如果在前期对混凝土框架结构建筑设计不当，在后期的修缮工程中会存在更多不必要的麻烦。

一、混凝土框架结构设计

1、框架结构的竖向、水平作用（如右图示）。

2、框架结构是由梁、柱构件通过节点连接构成，如整栋房屋建筑都采用这种结构形式，则称为框架结构体系或框架结构房屋。按照施工技术的不同框架结构可以分为现浇式、装配式、装配整体式三种。框架结构是由水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，进而形成框架结构的整体剪切变形。由水平力引起的倾覆力矩使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸另一侧柱压缩），形成框架结构的整体弯曲变形。在混凝土框架结构房屋建筑中建筑层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。

框架结构侧移如右图示。

3、多层混凝土框架结构体系优点：（1）建筑平面布置灵活能获得较大的空间（适用于商场、餐厅、大型超市等），也可以按照适用需求做成小房间；（2）建筑立面处理简便，结构自重较轻；（3）计算理论比较成熟；（4）在一定范围内造价较低；（5）整体性能较好。多层混凝土框架结构体系缺点：框架结构的侧向刚度较小，而水平荷载作用下侧移较大，有时会影响正常使用，如果框架结构房屋的高宽比较大，则水平荷载作用下的侧移也较大，而且引起的倾覆作用也比较严重。

4、混凝土框架结构设计：为了避免梁支座处抵抗负弯矩的钢筋过分拥挤，以及在抗震结构中形成梁铰破坏机构增加结构的延性，可以考虑框架梁端塑性变形内力重分布，对竖向荷载作用下梁端负弯矩进行调幅。对现浇框架梁、梁端负弯矩调幅系数可取0.8-0.9。对于装配整体式框架梁，由于梁柱节点处钢筋焊接、锚固、接缝不密实等原因，受力后节点各杆件产生相对角变，其节点的整体性不如现浇框架，故其梁端负弯矩调整系数可取0.7-0.8。框架梁端截面负弯矩调幅后，梁跨中截面弯矩应按平衡条件相应增大。截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中截面弯矩设计值的50%。应先对竖向荷载作用下的框架梁弯矩进行调幅，再与水平荷载产生的框架梁弯矩进行组合。在柱的配筋计算中需要确定柱的计算长度l0，在《混凝土结构设计规范》中规定，l0必须按照下列规定进行：（1）一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度l0按相关规定进行取用；（2）当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时，框架柱的计算长度l0可按相关计算公式进行计算，并取其中最小值。

二、多层混凝土框架结构设计的构造要求

1、梁纵向钢筋、梁箍筋的构造要求：梁纵向受拉钢筋的数量除按计算确定外，还必须考虑温度、收缩应力所需要的钢筋数量，以防止梁发生脆性破坏和控制裂缝宽度。纵向受拉钢筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全长顶面和底面应至少各配置两根纵向钢筋，钢筋的直径不应小于12mm。框架梁的纵向钢筋不应与箍筋、拉筋、预埋件等焊接；梁箍筋的构造要求：应沿框架梁全长设置箍筋。箍筋的直径、间距及配筋率等要求与一般梁的相同，可参见《混凝土结构设计原理》中的内容。框架柱图如右所示。

2、现浇梁柱、裝配整体式梁柱节点：梁柱节点处于剪压复合受力状态，为保证节点具有足够的受剪承载力，防止节点产生剪切脆性破坏，必须在节点内配置足够数量的水平箍筋。节点内的箍筋除应符合上述框架柱箍筋的构造要求外，其箍筋间距不宜大于250mm，对四边有梁与之相连的节点，可仅沿节点周边设置矩形箍筋。装配整体式梁柱节点设计是框架机构设计的关键环节，设计过程中应当保证节点的整体性，同时进行施工阶段和使用阶段的承载力计算。在保证结构整体受力性能的前提下，连接形式尽量避免复杂、传力直接、受力明确、安装方便。误差易于调整，在安装后能较早承受荷载，以便于上部结构的继续施工。

3、结构设计主要要点：（1）框架结构是多层、高层建筑的一种主要结构形式。结构设计时，需首先进行结构布置和拟定梁、柱截面尺寸，确定机构计算简图；（2）设计框架结构房屋的梁、柱、基础时，应将楼面活荷载乘以折减系数，一考虑活荷载满布在各层楼面上的可能性程度。计算作用在框架结构房屋上的风荷载时，对主要承重结构和围护结构应分别计算；（3）竖向荷载作用下框架结构的内力可用分层法、弯矩二次分配法、系数法等进似法计算；（4）水平荷载作用下框架内力可用D值法、反弯点法、门架法等近似方法计算，其中D值法的计算精度较高；（5）D值是框架结构层间柱产生单位相对侧移所需施加的水平剪力，可用于框架结构的侧移计算和各柱间的剪力分配。

三、结语

通过以上文章叙述可见，多层混凝土框架结构设计伴随建筑行业的发展也在逐步发展，国内建筑行业的迅速发展，建筑设计中混凝土框架结构被广泛应用，也在应用中逐步完善。

参考文献：

[1] 颜晓程.框架结构设计中“强柱弱梁”的成因分析及抗震建议.[J].科技致富向导，2011年24期

[2] 刘若文.现浇混凝土框架结构设计中应注意的问题.[J].中国新技术新产品，2011年13期

[3] 葛龙英.浅谈处理框架结构外墙裂缝渗水应采取的措施.[J].中国新技术新产品，2011年13期