結合實例論多層框架結構設計

洛陽智中建筑設計院有限公司 河南洛陽 471000

摘要：多層框架結構是目前應用比較廣泛的一種結構形式。本文主要是結合河南省洛陽市某多層商場框架結構為素材，對其框架結構方案的構思和在概念設計上應注意的問題進行了敘述，重點對其結構計算的要點進行了分析。

關鍵詞：多層框架結構，結構設計，計算

一、框架結構方案構思時應注意的問題

在設計人員進行鋼筋混凝土框架結構設計之前，要先做好一定的工作準備，根據不同的材料和要求，綜合全面考慮，以保證設計方案的科學性、合理性、經濟性和可行性。一般在進行框架結構方案構思的過程中，需要注意以下幾點問題：① 從力學觀點看，在民用和公共建筑的平面布局中，應當盡量保證柱網按開間等跨和進深等距（或近似于等距）布置，這樣可以相應減少邊跨柱距，也可以充分利用連續梁的受力特點以減少結構中的彎矩，可以使各跨梁截面趨于一致，從而提高結構的整體剛度。②結構方案還應結合工程地質情況和建筑功能要求綜合考慮。 ③ 框架結構的傳力路線應簡捷明了。一般來說，在相同的荷載作用下，結構的傳力路線越短、越直接，結構的工作效能越高，所耗費的建材也就越少。

二、在概念設計上需要注意的問題

1、關于強柱弱梁節點

由于在當前多層建筑結構設計中，對地震的影響因素考慮的都不太周全，使得在地震來臨時，建筑物會出現各種問題與故障，這也是當前建筑結構形式中的主要缺陷。這種缺陷和問題是以梁柱節點在設計中存在問題為主要影響形式和影響因素的。在設計過程中，需要對各個梁端和截面進行控制以及對抗彎能力進行處理，這是當前鋼筋混凝土框架結構設計的關鍵，更是決定由強震引起柱端截面屈服后塑性轉動能否不超過其塑性轉動能力，而且不致形成“層側移機構”，保證柱不被壓潰的關鍵控制措施。當建筑許可時，盡可能的將柱的截面尺寸設計的大些，并控制柱的軸壓比要滿足規范要求，以增加延展性。在進行截面承載力驗算時，將柱的設計彎矩按強柱弱梁原則調整放大，加強柱的配筋。框架梁加密區箍筋肢距應滿足混凝土結構設計規范的要求。

2、關于強剪弱彎措施

強剪弱彎是保證構件延性，防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位的結構在遭遇地震的過程中能以足夠的保證率不出現脆性剪切失效。對于框架結構中的框架梁應注意抗剪驗算和構造，使其滿足相關規范要求。

3、注意構造措施

對于大跨度柱網的框架結構，在樓梯間處的框架柱因樓梯平臺梁與其相連，使得樓梯間處的柱有可能會成為短柱，在設計中要對柱箍筋全長加密。這一點，在設計中容易被忽視，應引起重視。②對框架結構外立面為帶形窗時，因設置連續的窗過梁，使外框架柱可能成為短柱，再設計中我們要特別考慮到這點，只有通過這種細節的把握才能進一步完善方案，確保建筑物的壽命和抗災害能力。

三、結構計算的要點

1、計算簡圖的處理

在結構計算中，計算簡圖選取的正確與否，直接影響到計算結果的準確性，其中比較典型的是基礎梁的處理。一般情況下，基礎梁設置在基礎高度范圍內，作為基礎的一部分，此時結構的底層計算高度應取基礎頂面至一層樓板頂面的高度。基礎梁僅考慮承擔上部墻體荷載，構造滿足普通梁的要求即可。當按規范要求需設置基礎拉梁時，其斷面和配筋可按構造設計，截面高度取柱中心距的1/12～1/18，縱向受力鋼筋取所連接的柱子的最大軸力設計值的10%作為拉力來計算。但是，當基礎埋深過大時，為了減少底層的計算高度和底層的位移，設計者往往在±0.000以下的某個適當位置設置基礎拉梁。

2、結構計算參數的選取

2.1 設計基本地震加速度值

《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定：抗震設防烈度為7 度時，設計基本地震加速度值分別為0.1g 和0.15g 兩種，抗震設防烈度為8 度時，設計基本地震加速度值分別為O.2g 和0.3g 兩種。計算中應嚴格注意地震區的劃分，選取正確的設計基本地震加速度值，這一項對地震作用效應的影響極大。

2.2 結構周期折減系數

框架結構由于填充墻的存在，使結構的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震作用效應偏小，使結構偏于不安全，因而對結構的計算周期進行折減是必要的。

2.3 活荷載的最不利布置

多層框架，尤其是活荷載較大時，是否進行活荷的最不利布置對計算結果影響較大。即使選用程序中給定的梁設計彎矩放大系數，也不一定能反映出工程的實際受力情況，有可能造成結構不安全或過于保守。考慮目前的計算機計算速度都比較快，作者建議所有工程都應進行活荷載的最不利布置計算。

3、獨立基礎設計荷載取值

鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨立基礎，《抗震規范》（GB50011-2010）第4.2.1 條指出，當地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層時，不超過8 層且高度在24m 以下的一般民用框架房屋或荷載相當的多層框架廠房，可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。這就是說，在8 度以下地震區，大多數鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。但這些房屋在基礎設計時應考慮風荷載的影響。因此，在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計算分析中，必須輸入風荷載，不能因為在地震區高層建筑以外的一般建筑風荷載不起控制作用就不輸入。

另一種情況是，在設計獨立基礎時，作用在基礎頂面上的外荷載（柱腳內力設計值）只取軸力設計值和彎矩設計值，無剪力設計值，或者甚至只取軸力設計值。以上兩種情況都會導致基礎設計尺寸偏小，配筋偏少，影響基礎本向和上部結構的安全。

4 設計構造方面的問題

4.1 框架節點核芯區箍筋配置應滿足要求對于規范中規定的框架柱箍筋加密區的箍筋最小體積配箍率的要求，絕大部分設計人員都能給予足夠的重視，但對于《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中6.3.10條規定的“一、二、三級框架節點核芯區配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10、0.08 且體積配箍率分別不宜小于0.6%、0.5%，0.4%。”設計中經常被忽視，尤其是柱軸壓比不大時，常常不滿足要求。這一規定是保證節點核芯區延性的重要構造措施，應嚴格遵守。

4.2 底層框架柱箍筋加密區范圍應滿足《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定：“底層柱，柱根處箍筋加密區范圍為不小于柱凈高的1/3”。

四、結束語

隨著科學技術的發展，建筑工程的設計方案更加合理，但是對于建筑結構設計中，一些不可忽視的問題仍然需要我們足夠的重視，通過對本文的分析，讓我們在鋼筋混凝土框架結構的設計中，多了一份細心，多了一份了解，為此設計出更加合理的工程結構。

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