探析民用建筑多層框架結構設計

摘要：通過本文的研究，分別從建筑框架結構設計原則、建筑多層框架結構設計存在的問題以及多層鋼筋混凝土框架結構設計三個方面總結了民用建筑多層框架結構設計的重要性，并針對其中出現的問題提出了應對措施和方法，以促進民用建筑多層框架結構設計水平的提高。

關鍵詞：民用建筑，多層框架結，設計

1.多層框架結構設計原則

1.1剛柔相濟

建筑物框架結構不宜太柔，太柔的結構由于變形能力強，可以很好的抵御和削減外力，但是如果外力持續襲來，則會導致變形過大而使全體傾覆;也不宜太剛，太剛會導致結構變形能力差，如果承受瞬間巨大破壞力，容易使局部受損進而導致全部毀壞。

1.2層層設防

結構安全體系需要層層設防，當強大的外力襲來，所有抵抗外力的結構通力合作抵御外力。如果把抵御外力的任務寄托在一個結構上，是非常危險的。如土建結構中多肢墻比單片墻好，框架剪力墻比純框架好等等，就是體現了多道防線的設計思路。

1.3抓大放小

絕對安全的結構是沒有的。各個構件擔任的角色不盡相同，按照其重要性也就有輕重之分，他們共同構成協調統一的整體。一旦巨大的破壞力量突然襲來，各個構件協作抵抗的目的，就是為了保住最重要的構件免遭摧毀。例如，在鋼框架結構中，柱承擔的責任比梁大，柱不能先倒。為了保證柱是在最后失效，我們故意把梁設計成相對薄弱的環節，使其破壞在先，以最大限度減少可能出現的損失。

2.民用建筑多層框架結構設計中出現的問題

2.1多層框架的計算簡圖不合理

現在民用建筑多層框架結構設計中出現的問題主要是計算簡圖不合理，舉例來說，由于是多層框架結構，建筑的獨立基礎計算是按照中心受壓計算的，另外沒有考慮有無地下室等。這種按照中心受壓計算是不合理的。因為：首先民用建筑的多層框架結構設計的拉梁不能平衡柱腳的彎矩。根據我國的《混凝土結構設計規范》，框架結構地柱的高度應取基礎頂面至首層樓蓋頂面的高度，也就是要求這樣的多層框架結構應該按照整體進行計算，要將基礎層加入計算，要將荷載一起輸入計算。而且當設計拉梁層時，要通過比較得出底層柱的配筋是由基礎拉梁頂面的截面控制還是由基礎頂面的截面控制而決定的。因此，如果民用建筑多層框架結構計算簡圖不合理，會影響民用建筑的多層框架設計的安全性和穩定性。

2.2多層框架柱配筋調整不合理

由于多層框架柱的配筋率普遍較低，并且在實際建筑工程中可能不按照電算結果來進行構造配筋。如果發生地震時，框架柱受到的扭轉剪力會很大，又會受到雙向的彎矩作用，會嚴重的傷害到橫梁以及內柱，特別是對質量不均的框架傷害更大。另外，由于配筋調配不合理，在進行民用建筑多層框架電算過程中，容易忽略掉溫度和基礎不均勻的沉降等的影響。因此，多層框架柱配筋的調整不合理會影響到民用建筑整體框架等。

2.3對框架梁裂縫寬度的忽視

由于框架梁的裂縫寬度是受混凝土的強度等級以及鋼筋的直徑和類型等影響，框架梁的裂縫寬度是和混凝土的強度以及鋼筋直接相關的，而結構工程設計師往往會忽略框架梁的裂縫寬度。這會嚴重的影響到民用建筑的安全性，影響民用多層框架結構建筑對于災害的抵抗性等。

3.加強多層框架結構設計的要點

3.1截面尺寸的選擇

梁、柱的截面尺寸的選擇是框架結構設計的前提，除應滿足規范《混凝土結構設計規范GB50010-2002》所要求的取值范圍，還應注意盡可能使柱的線剛度與梁的線剛度的比值大于1，以達到在罕遇地震作用下，梁端形成塑性鉸時，柱端處于非彈性工作狀態而沒有屈服，節點仍處于彈性工作階段的目的。即規范所要求的“強柱弱梁強節點”。

3.2梁、柱的適宜配筋率

框架梁的配筋在設計中應掌握“適中”的原則，一般情況下其配筋率宜取0.4%～1.5%框架柱的全部縱向受力鋼筋的配筋率宜取1%～3%。另外當梁端的縱向受拉鋼筋最小配筋率大于2%時，其箍筋的最小直徑應增大2mm。但是無論在何種情況下，均應滿足規范《混凝土結構設計規范GB50010-2002》所規定的最大、最小配筋率的要求。

另外框架梁的縱向受拉鋼筋配筋率，應注意規范《混凝土結構設計規范GB50010-2002》與規范《混凝土結構設計規范GBJ-89》中的區別。規范《混凝土結構設計規范GBJ-89》中梁的縱向受拉鋼筋最小配筋率只和框架的抗震等級有關，而在規范《混凝土結構設計規范GB50010-2002》中梁的最小配筋率除和框架的抗震等級有關外，還和混凝土的軸心抗拉強度設計值與鋼筋的抗拉強度設計值的比值有關，所以在設計中應依據規范來確定梁的最小配筋。

3.3調整框架柱的配筋

針對角柱和邊柱等在地震作用下會出現偏心受拉的現象，要保證各種柱中內的縱筋總截面要比計算值增大25%;另外框架柱箍筋的配筋的形式要用井字或者菱形，來增加對混凝土的約束力;對于需要加強的底部和柱的底層，配筋需要進行焊接，來保證底部的穩定性;針對不同的溫度和基礎土層，要因地制宜，當基礎土層分布不均勻時，要根據情況放大框架配筋，并根據情況進行加密箍筋配筋。

3.4框架梁裂縫寬度、斜截面配筋調整

首先，結構設計師要重視框梁的裂縫寬度，不能忽視這個問題，要根據影響裂縫寬度的兩個因素進行增加梁的配筋，和增加梁的橫截面尺寸。其次，在借助計算機進行結構建設模型的數據輸入時，一定要把恒活載數值分開輸入，以便進行內力組合和裂縫寬度的計算。最后，還要在電算過程中要準確、合理的應用彎矩調幅，有兩種方法可以采用：即先將梁端固定彎矩進行調幅之后，然后對力矩進行分配，或者根據力矩分配的方法計算出的梁端彎矩來乘以調幅的系數。這樣可以合理準確的運用彎矩的調幅。

4.其他需要注意的問題

4.1在設計過程中注意規范的強制性

對于房屋的設計工作者來說，要嚴格按照相關規范進行設計工作。我國的規范有著強制性的特點，在設計工作中，只要嚴格依據規范進行設計，無論設計中出現了什么樣的問題，設計人員都不會對其承擔任何的責任。而在西方的一些發達國家，即使設計時嚴格按照規范來進行，但是一旦出現了問題，設計者還需要對其承擔一定的責任，這種差異出現的原因就是在西方國家的規范中，是屬于推薦指導的性質，而不是強制的性質，從這里就可以看出我國的規范制定還不夠完善，需要進一步的改善及更新。而規范改進需要一個過程，在這期間就需要設計人員增強自身的靈活性、變通性，在實際工作中要按照房屋的實際情況進行設計，同時相關部門還要加強設計人員的宣傳及監管工作，避免因為少數設計人員鉆設計規范的空子而使得房屋的質量及施工單位的利益受到損失。

4.2要在設計過程中避免浪費

一個合格的房屋設計工作者，不僅要能夠設計出安全、規范的房屋，還需要通過對材料的合理選取使工程以最少的材料達到預期的建設目標，從而發揮出最大的經濟收益。在實際設計工作中，要嚴防設計的浪費現象，在我國目前的多層框架房屋設計中，建筑的主要材料鋼筋與混凝土的使用量已經遠遠超過了國外同級別建筑的標準，產生了巨大的設計浪費。

所以相關部門對此還要針對設計人員進行宣傳教育工作，在設計規范達求要求的情況下，避免材料的浪費，這樣無論是對建筑業而言還是相關施工單位而言，都能夠避免無謂的支出，從而獲取更多的利益。

5.結語

總而言之，民用建筑多層框架結構是一個比較復雜的結構系統，所以在對建筑進行施工的時候很多方法會出現問題，要想對該問題進行更好的解決，這就要求建筑設計師們時刻學習國外發達國家先進的設計經驗以及專業能力，并且在投入設計時應該做到全身心的不存在任何雜念的工作，只有這樣我國的建筑結構設計水平才能得到有效的提高，能夠進一步推動我國民用建筑結構設計的發展。

參考文獻：

[1]劉文峰.淺談民用建筑多層框架結構設計[J].河南科技，2010，16：256.

[2]任和雄.多層框架民用建筑結構設計常見的問題[J].科技創新與應用，2013，13：24