民用建筑多層框架結構設計需要注意的問題

摘 要：隨著計算機輔助設計軟件在建筑結構設計的普及，我們的工程技術人員越來越過分地依賴、相信計算機軟件對框架結構的內力所做出的分析和計算結果，而忽視了具體情況具體設計、具體分析，導致設計圖紙出現這樣或那樣的問題，這也就為民用建筑的安全性、發生危險埋下了隱患。

關鍵詞：民用建筑；多層框架；結構設計；注意事項

我們不否認計算機輔助設計給我們民用建筑設計帶來的快捷和數據精準，也不否認計算機應力評價軟件的科學性，但是我們也要明白軟件的設計與應用是建立在某種標準化、理想化的條件下所作出的評估結果，因此，需要工程技術人員根據一些細節的特殊性，特別是抗震的需要進行適當地改正，以保證民用建筑物的安全。

1 民用建筑物結構的概述

作為民用建筑設計的一部分，框架結構設計就是建筑物的骨骼設計，其結構要受到建筑物的外觀總體設計的影響，也必須考慮當地的地質條件，以及建筑物需要達到的抗震等級等安全要求，來進行合理地結構布置，也就是確定梁的長短、柱子的根數（當然也要考慮到實用性），以及梁與柱子的連接處節點的結構等。

2 計算機輔助設計的結構可能存在的問題

2.1 截面積尺寸大小的選擇

大小尺寸的選擇，必須在規范所要求的取值范圍內選擇，當然還應考慮到要使柱與梁的線剛度比值大于1，來應對可能發生的地震災害時，梁不至于從柱子上脫落下來，也就是節點處于彈性工作階段。當然計算機是不會變通，很有可能造成截面尺寸選擇會偏離實際的尺寸大小，也就是達不到強柱、強節點、弱梁的規范要求。

2.2 框架計算簡圖也會存在不合理現象

多層框架結構，一般用于不帶地下室的，低于8層的樓房，其框架一般采用鋼筋混凝土結構，其獨立基礎（也就是地基）埋置較深，并且在地表以下0.05m左右設有我們俗稱的圈梁。我們以一棟三層鋼筋混凝土結構的小樓為例來說明，該樓為丙類建筑，要蓋在Ⅱ類場地上，設計層高位3.3m，地基埋深度是4m，基礎（圈梁）高度是0.8m，室內比室外高0.4m。如果首層框架鑲嵌在0.05m處基礎拉梁頂面內，那么層高會增加0.05m也就是到3.35m，基礎拉梁的截面、配筋、構造設計都需要考慮防震，這是計算機軟件不易做到的。基礎（地基）應力計算以中心柱來計算，顯然有失妥當，原因如下：

（1）柱腳彎矩如果按構造來設計拉梁，那么無法得到平衡；

（2）按照GB50010：2002標準的規定：底柱的高度是基礎的頂面到首層樓蓋頂面之間的距離。也就是說將底層的圈梁按照地下一層，連同地上3層，整體按照4層進行框架結構分析計算，當然如果梁上有載荷的話，應將載荷一同考慮進行計算。

這樣就可以計算出首層（地下地基）層高為F1=4-0.8-0.05=3.15（m），2層（實際地面1層）高為3.35m，3、4層（實際為2層和3層）的高度都是為3.3m。通常我們會根據抗震規范的有關規定，來增加框架柱底層柱腳彎矩設計值，也就是在理論計算的基礎上認為加大1.25倍，當然也會考慮到地基土的約束作用，在進行計算機程序運算時，將基礎層按照地下室來計算也就是有1層地下室，進行重復計算，并依據兩側的計算結果的包絡圖進行框架結構底層（圈梁以下地基）柱的配筋。

2.3 無法考慮自然災害

對于建筑物來說，自然災害是目前建筑安全的最大威脅，作為標準化設計的計算機分析軟件是很難準確地應對復雜的環境下，建筑物抗擊自然災害引起的自身應力的變化，做到個性應對。

3 針對問題工程技術人員需要作的工作

3.1 框架柱配筋的調整

地震時作用在框架柱特別是角柱上最大的應力就是扭轉剪力，同時也要考慮到它會受到雙向彎矩的作用，這與正常工作狀態受到的雙向偏心受壓狀態是不同的。對從縱橫兩個方向計算機評估分析，對電算的結果取最大值并按照一定比例放大進行配筋，當然配筋必須采用對稱配筋的原則，力求滿足框架柱承受多種內力合成的強度要求，配筋放大倍數分別是：角柱是電算配筋總截面積的1.4倍、邊柱是1.3倍，中柱是1.2倍。

3.2 框架梁裂縫寬度、斜截面配筋調整

框架梁的的驗算以及梁端配筋調整來滿足梁端斜截面“強剪弱彎”的要求。

3.2.1 因素、措施

影響裂縫寬度因素有構件的混凝土強度等級和鋼筋的級別及直徑。改進措施只有放大梁的配筋率或擴大梁的截面尺寸。

3.2.2 梁端斜截面的配筋調整

（1）就是放大大梁中受力鋼筋的直徑；

（2）加大箍筋的直徑2mm。

3.2.3 梁端彎矩的調整

（1）先調幅后分配力矩；

（2）理論計算的結果直接與調幅系數相乘。

3.3 關于抗震性設計

3.3.1 框架結構設計的抗震性

對于抗震性能來講，首先是要根據場地的實際情況合理布局，至于框架的結構設計主要是在計算機輔助計算結果上，根據地震系數（基底剪力與結構總重的比值）以及抗震要求，來加大配筋、或擴大截面面積，至于擴大的倍數需要經過驗證才能獲得，當然也要減少結構的突變（柱梁的變化均勻），來減少應力集中，達到抗震的目的。

3.3.2 性能優化與抗震性

在抗震方面，并不是配筋越高越好，也不是柱子越粗越好，我們要考慮性能的優化，也就是哪兒需要用高配筋就在哪里用高配筋，柱子要適當，否則會增加地基的負擔。

4 框架結構設計其他問題

開發商為了節約成本，往往要求施工方在墻上任意開門窗洞，或柱間填充墻不到頂，而造成短柱，而短柱剛度大，然而混凝土抗剪強度小于地震產生的剪切強度時，短柱就有交叉裂縫出現，致使建筑物損壞甚至倒塌，因此在設計時要采取一定的措施：

（1）降高、減壓（降低高度，減少壓力）、節點鉸接；

（2）多布箍筋，一般間距小于100mm，；

（3）采用良好的箍筋類型。

建筑框架梁外延），梁下并有鋼筋混凝土柱，對于這個柱子，有些工程技術人員，錯誤地以構造柱來配筋，而忽視對構建柱的受力情況的分析和配筋計算時忽視了可能承受水平荷載作用對柱子的傷害，這也是發生事故的隱患之一。

5 小 結

只有靠人才能設計出高水平的產品、只有靠人才能建設高質量的產品，讓計算機真正回歸工具的行列，來輔助工程技術人員進行計算和分析，至于計算的結果的怎么用，我們的工程技術人員會根據有關的標準、自己的經驗、以及現場的實際情況（場地、氣候、物質條件）綜合考慮，進行適當的調整，使設計出的結構、安全、美觀、經濟。

參考文獻

[1]《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001）.

[2]《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）.

[3]《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）.

[4]《建筑結構設計術語和符號標準》（GB/T50083-97）.

[5]章天恩編著，《實用建筑結構設計手冊》，機械工業出版社，1995.