多层框架结构设计分析对策

摘 要：框架结構是多层建筑的首选结构形式。本文依据《建筑抗震设计规范》（2016年版）对框架结构上部计算指标要求逐项结合工程结构设计表明超限值原因，并提出设计对策。以便达到对多层框架结构上部结构设计的整体把握。依据《建筑地基基础设计规范》对框架结构地基基础设计涉及关键点进行阐述与总结。以便达到整体上把握框架结构设计。

关键词：结构设计;框架结构;抗震设计规范

1 《建筑抗震设计规范》对多层框架结构的控制指标有平面不规则、竖向不规则、弹性层间位移角限值。以下逐条阐述指标内容及超限值的处理办法。

1.1 平面不规则

平面不规则类型包括：扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续三种类型。

1.1.1 扭转不规则指在具有偶然偏心的规定水平力作用下，楼层两端抗侧力构件弹性水平位移（或层间位移）的最大值与平均值的比值大于1.2。水平位移比超限表明竖向构件弹性位移差异较大，常出现于本层平面布置不规则不对称有明显凹凸。调整的思路基本上是适当加大位移大的竖向构件刚度及同时减小位移小的竖向构件刚度达到减小位移差值1。

1.1.2 凹凸不规则指平面凹进尺寸大于相应投影方向的30%。此项是易于判别的，平面布置时应避免出现此项。如果出现此项结构模型很可能同时有其它超限。如果不能避免此类平面布置，就应该在凹槽处加拉梁拉板减弱平面布置造成的整体指标超限。

1.1.3 楼板局部不连续指楼板的平面尺寸和刚度急剧变化，如有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%或开洞面积大于该层楼板面积的30%，或较大的楼层错层。实际项目中存在的主要是楼板开洞面积，如公建及售楼处因建筑工程需要做跃层，一般开洞面积不会大于30%，结构设计中一般会加大洞边梁板刚度。

1.2 竖向不规则

竖向不规则类型包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变。

1.2.1 侧向刚度不规则指该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%，除顶层或出屋面小建筑外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%。此处侧向刚度的定义是地震剪力标准值比层间位移。此项不规则基本出现在首层，即首层层高较相邻上层高，地震剪力标准值大，层间位移大。一些埋深较深或首层挑高较高的建筑可

采用加拉梁使首层变两层进而降低结构计算高度使满足侧向刚度比要求。

1.2.2 竖向抗侧力构件不连续指竖向抗侧力构件内力由水平转换构件向下传递。此项一般多层框架项目不会做转换构件。

1.2.3 楼层承载力突变指本层抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%。本层抗侧力结构在框架结构中指的是在所考虑的水平地震作用方向上的框架柱，框架柱的层间受剪承载力计算详《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009附录C.0.2柱的受剪承载力可根据柱梁端实配的受弯承载力按两端同时屈服的假定失效模式反算。

可在计算模型中将楼层承载力突变层指定为薄弱层，软件会将本层地震剪力放大1.25倍。如果超限较小，亦可以通过提高本层构件强度进而提高本层抗侧力构件的承载力，或适当降低上部楼层抗侧力构件的承载力。

1.3 弹性层间位移角限值

根据抗震设防三个水准的要求，采用二阶段设计方法来实现，即：在多遇地震作用下，建筑主体结构不受损坏，非结构构件（包括围护墙、隔墙、幕墙、内外装修等）没有过重破坏并导致人员伤亡;罕遇地震作用下，建筑主体结构遭受破坏或严重破坏但不倒塌。保证建筑的正常使用功能采用层间位移角作为衡量结构变形能力从而判别是否满足建筑功能要求的指标。规范表5.5.1给出了钢筋混凝土框架结构在多遇地震作用下的楼层内最大的弹性层间位移角限值为1/550。

计算此指标时只需考虑自身的扭转耦联，不考虑偶然偏心与双向地震作用，一般无楼板削弱情况均可采用刚性楼板假定。此项如果超限可加强结构外围框架柱或梁的刚度，同时减小结构内部柱或梁的刚度。

2 多层框架结构地基基础设计包括地基设计和基础设计两部分。地基设计重点包括持力层承载力的确定、地基变形验算、地基稳定性验算等。基础设计包括基础形式的选择、基础埋置深度及基底面积确定、基础内力和断面设计等。以下具体展开阐述原理及在工程中的应用。

2.1 持力层承载力的确定

确定持力层承载力之前首先确定基础埋置深度，可按《建筑地基基础设计规范》5.1节（以下简称《地规》）逐条核对，北方项目标准冻深是一项基础埋深的重要因素。初定基础埋置深度后根据《地规》5.2.4条根据持力层地基土类型确定宽深修正系数。地基承载力特征值是强调变形控制的土的综合特性指标。宽度修正考虑的是基底宽度相对试验荷载板尺寸的大小。深度修正考虑的是基底侧向超载可限制地基土的破坏变形，如地基承载力特征值按规范附录D采用深层平板载荷试验确定深度修正系数取0。修正公式中的土重度均取浮重度。基础埋置深度无地下室时应从天然地面标高算至基础底;有地下室时采用扩展基础时应从室内地面标高算起;有地下室时采用筏板基础时应从室外地面标高算起。

2.2 地基变形验算

《地规》5.3.1条规定建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。规范采用对分层总和法计算的地基变形量进行修正得到地基最终变形量。计算地基变形时采用作用的准永久组合。

2.3 地基稳定性验算

《地规》5.4.1条规定地基稳定性验算中，采用单一安全系数方法要求抗滑力矩与滑动力矩之比大于安全系数K。

2.4 基础形式的选择

多层框架结构一般采用的基础形式为柱下独基;相邻两柱或柱边临建建筑界限可采用双柱联合基础;地基较为软弱时采用独基时可能产生较大不均匀沉降时，可采用柱下条形基础或柱下交叉条形基础。柱下筏基因经济性交叉一般较少使用，但仍不失为一种整体性良好、施工方便的基础类型。

2.5 基础内力和断面设计

柱下独立基础，当冲切破坏锥体落在基础底面以内时，即为刚性基础不需要验算柱与基础交接处的基础受剪承载力，但应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力，验算公式详《地规》8.2.8。对基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度的柱下独立基础，应验算柱（墙）与基础交接处的基础受剪切承载力验算公式详《地规》8.2.9。当基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，尚应验算柱下基础顶面的局部受压承载力。验算公式可按《混凝土结构设计规范》附录D.5.1 素混凝土构件的局部受压承载力规定。

基础底板的配筋，应按抗弯计算确定。基础底板配筋除满足计算和最小配筋率要求外，尚应符合《地规》第8.2.1条第3款的构造要求及最小配筋率不应小于0.15%。计算最小配筋率时，对阶形或锥形基础截面，可将其截面折算成矩形截面，截面的折算宽度和截面的有效高度，按附录U计算。基础底板钢筋可按式（8.2.12） 即：As=M/0.9?yh0 计算。

3 结语

以上依据建筑抗震设计规范总结了多层框架结构上部结构设计控制性指标及依据建筑地基基础设计规范总结了多层框架结构地基和基础设计的重点性内容。实际工程项目的复杂程度可能会超出规范限值，唯有熟悉与掌握规范要求，才能有针对性的调整结构布置使之满足规范要求。

参考文献：

[1] 魏 琏 .水平荷载作用下高层建筑受力与非受力层间位移计算 [J]. 建筑结构 ，2019. （09）. ：001-006.

[2] 杨 星 .赵 兵 建筑结构设计计算步骤探讨[J]. 建筑结构 ，2005. （11）. ：060-062.

作者简介：姓名：安盼超，男，汉族 籍贯：河北省保定市，学历：大学本科 .职称：初级 . 研究方向：建筑结构设计。