多層建筑框架結構設計要點研究分析

摘要：隨著經濟的高速發展，我國多層建筑發展迅速，其設計思想在不斷更新，建筑平面布置與豎向體形也越來越復雜，給多層結構設計提出更高的要求。多層建筑采用框架結構形式，可形成內部大空間，同時也能進行靈活的建筑平面布置。因此，框架結構體系在結構設計中應用甚廣。本文在此從計算和構造對多層建筑框架結構設計要點做了詳細的研究。

關鍵詞：多層建筑;框架結構;構造

一、優化結構設計

在結構設計中要考慮優化設計，綜合考慮各方面因素，盡量采用最為經濟和合理的方案。全面考慮各個受力構件的可能承受的各種荷載，豎向承重構件把豎向荷載傳遞到基礎上，還承受風和地震等水平荷載，以及溫度應力，這些都要考慮到，布置時要把承重構件放在有利于承受水平荷載和溫度應力的位置。要限制剪力墻的間距，確定樓板剛度滿足整體工作的要求。水平承重構件的布置，也要綜合考慮多方面因素，力爭做到傳力路徑簡短，以最快的方式將樓面上的荷載傳遞到主梁上，再由柱和剪力墻傳遞到基礎和地基。在設計地基基礎時，要根據基本理論知識，結合豐富的實際經驗，預見可能出現的各種問題，并分析出合理的解決方案。計算過程要牢記“強柱弱粱、強剪弱彎、強壓弱拉”的原則，不可隨意加大配筋量，要考慮構件的延性性能，對薄弱部位注意加強。對于鋼筋的錨固長度尤其是直線段錨固長度，要注意溫度應力的影響。平面和立面的布置，要按照均勻、對稱和規整原則進行，考慮多道防線，力爭避免出現薄弱層。結構的選型和布置及計算的整個設計過程，要綜合考慮各方面因素，并進行極限狀態的驗算，以保證結構設計的方案安全合理。

二、注重結構剛度的控制

1、結構整體剛度和構件的相對剛度控制設計

在結構布置和結構計算分析時，結構工程師一般比較關注的是荷載的產生及其數值大小，即比較注重“力”的概念，而往往容易忽視或輕視結構或構件抵抗外力的變形能力、反映結構構件內在聯系、影響構件內力及變形相互關系的“剛度”。事實上，結構中力的平衡、變形的協調以及由此產生的構件內力都是通過構件自身的線剛度，以及連接構件之間的相對剛度的大小來體現的。因此，結構工程師應十分重視、透徹理解結構剛度理論。在結構設計中對剛度理論科學地運用，不僅能夠避免結構產生不安全因素，消除結構隱患，而且可以保證構件以至于整個結構在荷載作用下，受力合理并獲得最佳的經濟效益。

2、結構設計的剛度控制應貫穿于結構設計的全過程

如將樓面剛度設計為無窮大，可使計算出的各抗側力構件的內力較為準確，保證結構的安全性;將高層建筑設計成豎向剛度均勻連續變化，在任何樓層處不會產生位移突變，也就不會形成薄弱部位，在遭受罕遇地震時就不至于倒塌或發生危及人們生命的嚴重破壞;將建筑結構兩個主軸方向的側向剛度協調均衡，使建筑結構兩向，甚至多方向的動力特性相近，可抑制結構的扭轉效應，使結構變形簡單，較好地保證結構的安全;在平面剛度發生突變、產生薄弱部位的地方，在采用“精確”計算和多種構造措施都難于滿足抗震要求的部位，通過合理的設置防震縫，解決平面剛度突變的問題等。

三、從結構計算和構造上滿足規范要求

1、從結構計算角度，看結構計算應注意的問題

避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符，基礎底板上多算或少算土重。底框砌體結構驗算時就應注意：底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構，對具有薄弱層的底層框架混合結構，應考慮塑性變形集中的影響，通常對底層地震剪力乘以1.2—1.5的增大系數;底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底框架結構中只有底層框架抗震墻，應采用雙保險的方法，抗震墻承擔全部剪力，框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時，框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的20%一30%;應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。避免樓板計算中不正確方法。連續板計算不能簡單地用單向板計算方法代替;雙向板查表計算時，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨巾彎矩未進行調整，將使計算值偏小。

對電算結果的正確性進行正確評價。目前結構計算大多采用結構設計計算程序進行計算，如何對計算結果進行分析、評價，是一個非常重要的方面。必須根據工程設計的經驗對計算結果進行分析、判斷，根據其正確與否，決定能否作為施工圖設計的依據。

2、從構造上應注意的問題

2.1獨立基礎設計荷載取值問題

通常情況下，多層框架房屋采用的是柱下獨立基礎的形式，而 《抗震規范》中明確指出，在地基的主要持力層沒有軟弱粘性土層的情況下，當建筑高度在25米以內且層數在8層以內的一般民用建筑，可以不對地基和基礎的抗震承載力進行驗算。但是在進行基礎設計時應該要將風荷載考慮進去。所以，不能因為一般建筑在地震區風荷載不是控制荷載而忽略了。還有些設計師在進行獨立基礎設計時，柱腳內力設計值取值不合理，只對軸力與彎曲采取了設計值，而未能考慮剪力，還有些甚至只取了軸力設計值。若獨立基礎的設計荷載取值不合理，將會導致建筑結構的不安全或者材料浪費。

2.2基礎系梁的設置問題

如果基礎埋置深度較深時，可以用基礎系梁減少底層柱的計算長度。在±0.000以下設置系梁，此時系梁宜按一層框架梁進行設計，同時系梁以下的柱應按短柱處理。如果工程條件符合lt;建筑抗震設計規范gt;第 6.1.11 條規定，應設基礎系梁。根據抗震要求，可沿兩個主軸方向設置構造基礎系梁。基礎系梁截面高度可取柱中心距的1/12～1/15。構造基礎系梁縱向受力鋼筋可取上述所連接柱的最大軸力設計值的10%作為拉力或壓力來計算。當為構造配筋時，應滿足最小配筋率;當基礎系梁上作用有填充墻或樓梯柱等傳來的荷載時，應與所連接柱子的最大軸力設計值的10%疊加計算。基礎系梁截面也應適當增加，算出的配筋應滿足受力要求和構造配筋要求。構造基礎系梁頂標高通常與基礎頂標高相同。為減少基礎系梁計算跨度，可以將基礎梁下與獨立基礎的臺階或錐形斜坡之間的空隙部分用素混凝土澆筑至與基礎頂面平齊，再澆筑基礎系梁。

如果用基礎系梁平衡柱底彎矩，基礎系梁的截面尺寸與配筋應按框架梁設計。這時，拉梁正彎矩鋼筋應全部拉通，負彎矩鋼筋至少應在 1/2 跨拉通，基礎系梁的縱筋在框架柱內的錨固、箍筋的加密及其余抗震構造要求應與上部框架梁完全相同，且此時拉梁應設置在基礎頂部。

綜上所述，如不設置基礎系梁，填充墻可以采用素混凝土條形基礎;如設置基礎拉梁，宜在框架柱之間設置，對于不在框架柱之間的墻體基礎可采用素混凝土基礎。

2.3框架結構梁設計的問題與處理

在框架結構梁的設計中，如果梁上存在次梁（包括挑梁端部）應該考慮附加箍筋和吊筋，同時優先考慮采用附加箍筋。在梁上的小柱和水箱下，如果梁架在板上，在設計的時候不必加附加筋。同時為了表達清楚，在做施工圖的時候可以考慮在結構設計總說明處，畫一節點，有次梁處兩側各加3根主梁箍筋作為補充。

如果次梁的端部與框架梁相交或彈性支承在墻體上，梁的端支座我們可以按照簡支梁來處理，但是梁的端箍筋應該考慮加密。在設計考慮抗扭的梁時，縱筋的間距不應大于300mm并且不能大于梁的寬度，即我們在設計的時候要求加腰筋來增加梁的抗扭，并且縱筋和腰筋錨入支座內的長度要達到錨固長度。箍筋要求同抗震設防時的要求保持一致。反梁的板吊在梁底下，板荷載宜由箍筋來承受，或適當的增大箍筋的間距，梁支承偏心布置墻時宜做下挑沿。

框架梁的高度宜取梁跨度的1/10- 1/15，扁梁的寬度可以取到柱寬的兩倍。扁梁的箍筋應該延伸至另一方向的梁的邊緣。

2.4豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構件上下貫通;能不使用轉換層的就應避免使用，以減小結構分析和設計上的困難，另外也不經濟，還容易造成應力集中;豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會出現嚴重的應力集中現象，這對結構抵抗水平動力荷載是十分不利的，是設計中避免和注意的。

參考文獻：

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