浅谈民用建筑多层框架结构设计

余文柏（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 400016）



浅谈民用建筑多层框架结构设计

余文柏
（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 400016）

摘 要：随着建筑的功能以及外观造型逐渐增加，人们对建筑的个性化要求以及实用性要求也在不断增多，尤其是民用建筑，所以在设计民用建筑工程项目结构时，需考虑建筑结构的安全性、可靠性以及其抗震性能，使人们多方面的需求均得到满足。本文主要分析了提升民用建筑工程项目多层框架结构的设计方法。

关键词：民用；建筑多层框架结构；设计

1 前言

随着社会的发展，人们的物质需求已得到了基本的满足，人们对建筑的功能以及造型需求变得越来越高，这使得建筑越来越多样化，其复杂性越来越高。对于民用建筑来说，人们更加关注其实用性以及个性，所以为了确保民用建筑项目质量达到要求，设计人员需要对民用建筑项目的结构进行优化处理设计，提升民用建筑的安全性、可靠性，使其更能满足人们的日常生活需求。下面对增强民用建筑工程项目多层框架结构的设计方法进行详细论述。

2 选取有效的设计参数，并做好抗震性能设计

一般在设计多层框架结构时，需计算好建筑的抗震等级。对于民用建筑来说，其抗震等级的确定是极为重要的。一般民用建筑的抗震等级需根据建筑类型、结构类型、场地类别以及结构高度等确定。根据《建筑工程抗震设防分类标准》，民宅以及办公楼等普通建筑归属于丙类建筑，因此需根据丙类建筑的要求开展建筑结构设计；振型组合数。振型组合数和结构层数之间存在正比关系，其同样为民用建筑项目结构设计的重要组成参数。一般随着建筑层数的逐渐增多，振型组合数会随之增大，反之振型组合数会逐渐减少；科学制定建筑结构设计周期折减系数。由于框架结构的建筑需设置填充墙，这导致计算出的刚度要略小于实际刚度。另外由于计算周期一般会超过实际周期，若基于计算周期计算民用建筑的地震剪力大小，往往会导致民用建筑的抗震性能远小于预期。因此可通过降低民用建筑计算周期，来达到提升民用建筑项目建构强度的目的，除此之外在计算过程中需科学计算，并注意比例；基础拉梁。为了保证多层框架结构建筑的设计质量，需考虑到结构的拉梁设计。一般基础拉梁设计需结合建筑的实际情况确定。其中若建筑的埋设深度较深，可通过短柱的设置来提升建筑的抗震性，若埋设深度较浅，可根据建筑的主轴方向设置拉梁，拉梁截面需基于建筑深度以及实际情况确定。

另外在地震出现之后，整个多层框架结构建筑的部分位置可能会出现损坏情况，所以为了保证多层框架结构建筑的稳定程度，一定要保证其抗震性能。一般来说，除了要选择有利于抗震的建筑场地，以及明确、简洁的框架传力体系，均匀布置两个方向的框架抗侧力构建之外，还需要以“强柱弱梁、强剪弱弯”等概念设计原则，预判塑性铰的大致位置。在框架结构中，如果塑性铰出现在柱中，则结构属于脆性破坏，结构倒塌前，变形较小，抗震性能较弱。若出现在梁端，由于结构在受到破坏之前本身存在一定的变形，可以吸收以及消耗大量地震能量，从而通过增加结构的延性，减轻结构破坏程度，使得结构具有较好的抗震性能。另外通过相关实验调查发现，由于现浇楼盖框架，可能存在设计因素或者施工因素，造成了强梁弱柱，使得框架的破坏模式改变，由此可以得知强梁弱柱会导致框架结构出现严重的地震损坏。所以设计人员在设计过程中，要注意结构的概念设计。不要人为地加强梁端纵向配筋，从而导致强梁弱柱。在设计过程中适当加强横向抗侧力构建框架柱，有意识地针对个别框架柱加强，如角柱、楼梯间四周框架柱等。

3 科学调整民用建筑结构的框架柱配筋

为了保证多层框架结构的抗震性能，需科学调整框架结构的框架柱配筋。这是由于框架柱结构在受到地震作用时，其不同部分会受到不同的扭转剪力，特别是角柱，角柱遭遇双向地震作用，属双向偏心受力构件且扭转效应对内力影响较大，受力复杂，再加上横梁的约束相对来说比较弱，导致框架柱的震害程度要高于内柱。所以为了保证框架的抗震性能达到预期，需根据最不利的方向计算确定建筑的框架。其次还可以在计算好框架横方向配筋值以及纵方向配筋值之后，选择较大的配筋值，同时使用对称配筋这一基本原则，保证框架柱的配筋。一般在进行配筋计算工作时，需考虑以下情况：在地震的影响之下，抗震墙端柱、角柱以及边柱极易出现偏心受拉，就此柱内纵筋总截面需超过计算值的25%；另外框架柱的配筋需根据实际情况增大至计算值的1.2～1.6倍，一般中柱需要增大至计算值的1.2倍，边柱要增大至1.3倍，角柱要增大至1.4倍；为了使箍筋更好地捆绑约束所浇筑的混凝土，框架柱的箍筋手段需设置为井字形复合箍或者是菱形；需使用焊接方式连接二级与三级框架结构的底部加强结构以及底层柱底的纵筋，如果柱纵向钢筋结构的总配筋率大于3%，所使用的箍筋直径需超过8mm；由于多层框架在进行电算过程中，往往会忽略基础存在的不均匀沉降问题以及温度应力，所以如果地基土质不均匀或者是软弱土层较厚，与多层框架的垂直以及水平尺寸相对来说比较大时，需合理提升框架柱的配筋，同时于框架的纵向以及横向建立基础梁，需注意的是该处的配筋需根据框架梁加以规划设计，同时根据规范要求规定建立箍筋加密区，不可根据构造设置。

4 对框架梁裂缝宽度以及斜截面配筋进行有效调整

民用建筑结构设计人员需要着重处理框梁的裂缝宽度大小，一般裂缝的宽度会受到两方面因素的影响，也就是受力筋的直径大小以及纵筋配筋率，与构建所浇筑使用混凝土的强度等级影响，设计人员需要基于这两种因素，适当提升梁的配筋，同时合理地提升梁的横截面尺寸大小。另外，在使用计算机方法开展结构模型设计时，为了更好地计算内力组合以及裂缝宽度，需分开输入各个恒活载数值。为了更合理、科学地使用弯矩调幅，以保证电算结果的可靠性，可使用以下两种措施，也就是在对梁端固定弯矩进行调幅处理后，再合理分配力矩，也可以先以力矩分配方法为基础，将梁端弯矩准确计算出，再将结果和调幅的系数相乘，如此就能够更为合理、有效地应用弯矩调幅。

5 框架结构类型一定要保持一致

在对建筑工程项目的多层框架结构展开设计时，一定要确保框架结构类型相同，避免框架结构中出现两种或者是两种以上的结构类型，尤其是电梯间、楼梯或其他特殊房间不可使用砖墙结构。这是由于框架结构一般为柔性结构，但是砖混结构通常为刚性结构，上述两种结构之间具有互不相融的特性，所以在对多层框架结构加以确定时，一定要确保多层框架结构变形的协调性，避免选择混合结构，从而提升建筑的安全程度。

6 做好基础联系梁的设计

由于部分建筑项目的基础埋设相对较深，就此可通过基础联系梁的使用，达到缩短底层柱结构计算长度的目的。因为大部分建筑均存在有抗震设计要求，就此需要基于两个主轴的方向开展基础联系梁的设计作业，与此同时还应当使基础联系梁结构的配筋符合梁的受力要求。通常基础联系梁结构所具有的标高需要与基础顶端标高相同，若是建筑结构属于独立扩展基础形式，则需要通过混凝土材料密封好独立基础以及基础联系梁结构之间所具有的缝隙，并做好基础联系梁结构的浇筑施工。在对基础联系梁结构展开设计时，可以通过基础联系梁结构的运用，使得柱底弯矩达到平衡，就此设计人员应基于框架梁设计来确定基础联系梁结构的配筋与其截面尺寸，并确保于框架柱中，基础联系梁结构纵筋的加密程度以及锚固程度。

结语

建筑结构设计本身具有一定的复杂性以及多方面性，设计人员在对多层框架结构进行优化设计时，需利用自身的丰富经验，扎实的理论知识，本着认真负责的态度，根据相关设计规范要求，以及设计计算结果确定民用建筑结构体系，并对设计过程中出现的各种问题进行合理地处理，使得民用建筑工程项目结构设计质量达到建筑使用要求，以提升其安全性、可靠性。

参考文献

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中图分类号：TU31

文献标识码：A