鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計核心問題要議

丁愛民

湖南藍都工程設計咨詢有限公司（415700）

綜合論述

鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計核心問題要議

丁愛民

湖南藍都工程設計咨詢有限公司（415700）

這里從獨立基礎設計、框架簡圖設計、基礎拉梁設計、框架結構設計及結構參數等問題出發，對鋼筋混凝土多層框架房屋結構的設計內容進行了分析，深入挖掘了鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計中存在的問題，對其設計內容進行了全面反思。

鋼筋混凝土；多層框架結構；設計；核心問題

1 獨立基礎設計荷載取值問題

獨立基礎設計荷載選取時要依照《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）中的計算標準。我國鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計過程中常選取柱下獨立基礎作為主體結構，在該結構計算中當地基受力范圍內不存在軟弱黏性土層或鋼筋混凝土多層框架房屋結構高度低于25m時,獨立基礎設計荷載不需要進行抗震力的計算和檢驗，只需要進行風荷載分析即可。在這種情況下，設計人員要依照混凝土多層框架房屋環境對其外部框架體系進行構建，依照計算標準形成對應計算模型，將風荷載輸入到模型體系中，從而確定最終獨立基礎設計荷載取值。基礎頂面上獨立基礎設計荷載取值，主要由其內角設計值確定，即軸力設計值和彎矩設計值。常規設計中人員經常只選取單一設計值，這種狀況非常容易造成設計荷載取值偏小，造成結構安全受到影響。因此，在取值過程中，設計人員要依照具體設計要求及環境狀況對軸力設計值和彎矩設計值進行合理選取，進行模擬檢驗，從本質上提升獨立基礎設計荷載取值的有效性和準確性。

2 框架簡圖計算問題

框架簡圖是鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計的重要內容。在對框架簡圖進行設計的過程中，設計人員要對環境進行全面把握，依照具體結構進行適當設計計算。在無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋結構框架中，獨立結構一般位置較深，拉梁設置位置在-0.05m左右。在對框架簡圖進行設計時要應盡量按照層1框架輸入，由層1框架確定最終框架簡圖計算數據。例如，在3層鋼筋混凝土多層框架房屋結構的學生宿舍樓框架簡圖設計計算中，建筑高3.3m，基礎高度0.8m，埋深4.0m，基礎拉梁深0.05m，室內外高差0.45m，抗震等級二級，建筑場地為三類。該宿舍樓框架簡圖計算中的首層層高H1=3.15m；層2層高H2=3.35m；層3層高H3= 3.3m；層4層高H4=3.3m。得到層高數據后要對框架柱底層柱腳彎矩設計值進行明確，在原設計值上乘以增大系數。

當基礎埋深較淺時為了避免梁下部框架形成短柱，要將拉梁頂面標高于基礎標高保持一致。在數據選取過程中要在拉梁上部框架高度上加入一層層高，將其作為第一層計算高度。除此之外，還要對框架簡圖截面進行明確，依照框架數據構建電算程序系統,對上述數據進行電算化處理，得到最終計算數據。

3 基礎拉梁層中的模型選取問題

鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計中要對基礎拉梁層模型進行全面分析。只有充分把握好基礎拉梁層模型,房屋結構設計才能夠達到建設指標。常規基礎拉梁設計過程中可以依照計算要求對其樓板進行轉化處理，通過TAT或SATWE電算化程序對基礎拉梁層數據進行計算，形成對應模型體系。計算中可以將樓板厚度視為0，從其彈性節點著手，進行總剛計算和分析，最終形成科學化基礎拉梁層模型。與此同時，設計人員還可以在分析過程中假設樓面剛性狀況對其進行預判，依照剛性狀況及總剛分析結果對基礎拉梁層平面規則狀況進行明確，從而提高鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計效益。

4 基礎拉梁設計問題

基礎梁設計過程中要對其基礎埋深數據進行全面把握，要保證埋深設計與應力一致，防止影響拉梁穩定性。設計過程中，當基礎埋深值較大時要盡量選取短柱基礎方案，在其±0.000以下設置基礎拉梁位置。在保證符合構造要求的情況下，對基礎拉梁結構進行調整，構建梁加固結構，保證鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計的有效性，具體結構見圖1。常規設計中基礎拉梁截面中心距可以選取為柱中心距的1/20左右，高度可以選取為1/12左右，且保證滿足最小配筋率。適當情況下還可以對配筋進行疊加，依照結構構造及短柱標高確定配筋疊加數據。

圖1 梁加固平面結構布置示意圖

5 框架結構問題

在傳統鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計的過程中，設計人員常在框架結構中設置樓電梯小井筒。這種設計在很大程度上影響了框架結構穩定性，對鋼筋混凝土多層框架房屋安全質量具有一定的影響。樓電梯小井筒可以造成框架結構地震剪力下降，加大鋼筋混凝土多層框架房屋施工難度。在施工過程中，設計人員需要設置隔墻，適當進行開洞、隔縫等，容易造成框架結構剛性受到影響。因此,在框架結構設計時要避免設置樓電梯小井筒，通過鋼筋結構代替小井筒，依照框架抗震等級及抗震要求確定框架配筋，構建對應框架結構。在框架鋼筋結構中的樓電梯及水箱間進行設置時要對其框架承重進行全面分析，依照墻體承重指標確定該部分結構框架承重系數。

6 結構計算參數選取問題

6.1 結構抗震等級參數選取

結構抗震等級選取時要與鋼筋混凝土多層框架房屋結構環境及功用一致。常規民用住宅、辦公樓等建筑主要為丙類抗震設防等級；交通、消防、醫療機構等建筑主要為乙類抗震設防等級或甲類設防等級。設計人員要依照我國《建筑工程抗震設防分類標準》（GB50223-95）確定其進展結構類型，明確建筑抗震等級。確定抗震等級后，設計人員要對本區域抗震烈度進行計算，依照抗震烈度適當構建對應抗震等級防震措施。

6.2 結構周期折減系數選取

結構周期折減系數在選取時要與主體結構一致，依照填充墻狀況對其系數進行明確。當鋼筋混凝土多層框架房屋結構為砌體填充墻時折減系數為0.6～0.7，當為部分輕質砌塊填充墻時折減系數為0.7～0.8,當為全部輕質砌塊填充墻時折減系數為0.9。

6.3 梁、柱箍筋間距選取

鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計中梁、柱箍筋間距要與《建筑抗震設計規范》中的規范間距一致。一般設計中，梁、柱箍筋加密區間距可以為100 mm左右，非加密區間距可以為200mm左右。在計算過程中設計人員要依照梁、柱箍筋體系及梁、柱結構狀況對系統進行明確,對數據進行電算化計算，確定梁、柱箍筋直徑及數目。梁、柱箍筋直徑在加密區要高于非加密區，且保證高于最小構造直徑2mm左右。梁體中心箍筋可以依照鋼筋混凝土多層框架房屋結構需求對其密度進行適當調整。

6.4 地震力振型組合數選取

地震力振型組合數主要與鋼筋混凝土多層框架房屋高度有關。當房屋為高層建筑時其組合數可以選取為3，而建筑層數低于2時，其組合數可以與層數保持一致。除與鋼筋混凝土多層框架房屋高度有關外，地震力振型組合數在一定程度上還受房屋結構及總剛的影響。在不規則鋼筋混凝土多層框架房屋結構中，當扭轉耦聯存在時其振型組合數可以選為9或高于9，當房屋結構剛度發生突變時其振型組合數要盡量多選，一般要高于12，但不可以超過房屋層數的3倍。我國《建筑抗震設計規范》中明確指出，振型組合數要與建筑結構一致，常規振型個數要達到總質量90%的振型數。計算振型數時，可以從電算化體系出發，由電算體系進行耦聯及非耦聯計算，提升振型組合數選取的準確性。

7 總結

作為我國建筑結構的重要組成部分，鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計效果直接影響著建筑安全效益，影響著建筑使用質量，已經成為人們關注的焦點。我國鋼筋混凝土多層框架房屋結構起步較晚，設計內容還不完善，框架結構中還存在一些問題，這在很大程度上限制了我國多層框架房屋結構的發展。從設計核心問題著手提升結構設計效果，加大結構設計分析力度已經成為鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計研究工作中的重中之重。

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