多層混凝土框架結構設計中的關鍵問題及對策

周 少 偉

(山西筑城建筑設計有限公司，山西 太原 030006)

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多層混凝土框架結構設計中的關鍵問題及對策

周 少 偉

(山西筑城建筑設計有限公司，山西 太原 030006)

介紹了框架結構的定義，根據多層混凝土框架結構的特點，分析了多層混凝土框架結構設計中的關鍵問題，并提出了針對性的解決策略，保證了多層混凝土框架結構設計的安全性和經濟性。

框架結構，結構設計，砌體墻，配筋

1 多層混凝土框架結構的概述

1.1 框架結構的定義

框架結構是指由梁、柱結構等構件組合連接成的一種承重結構體系；這種由梁、柱連接形成的框架結構不僅穩定性好，平面布置靈活，還可以形成較大的建筑空間，并對建筑空間有著良好的分隔和圍護作用，使建筑工程的質量和功能得到了進一步的提高。

1.2 多層混凝土框架結構的特點

在實際建筑施工中多層混凝土框架結構得到了廣泛的使用，框架結構的主要特點有：

1)施工成本相對合理。采用框架結構設計的建筑物，施工企業可以對其工程造價進行有效的控制，降低工程施工的成本，提高工程建設的質量，并在保證其質量的同時具有較好的經濟性。2)設計具有一定的靈活性。采用框架結構設計可以對建筑平面空間進行更為合理的調整，以滿足業主不同的需求。框架結構不僅能夠使建筑物的空間結構得到充分的利用，同時還可以對其空間面積進行一定程度的擴展，大大提高了建筑空間的利用率，使建筑物的內部結構布局更加和諧。3)建筑結構的穩定性得到有效的提高。在實際施工中，框架結構對其構件的要求更高，促使其構件的制作更規范、更標準；同時也要求施工人員有更高的技術水平。

2 多層混凝土框架結構設計中的關鍵問題分析

2.1 梁、柱中心線重合的問題

在框架結構設計中，我們應嚴格按照相關的規范和標準要求，設計的梁、柱中心線必須保持完全重合的關系，若在設計時兩者中心線的位置關系發生了變動，在對框架結構進行計算時，就必須將梁、柱節點在偏心作用下的受力進行全面的分析。如果兩者的中心線產生的偏心距大于梁寬度的25%，我們必須對其進行科學合理的調整和處理，以保證設計達到相關的設計標準和要求。考慮到多層混凝土框架結構抗震作用，若梁、柱中心線之間的偏心距大于柱體寬度的25%，在梁、柱的節點位置便會出現斜向裂縫和豎向裂縫，降低了建筑工程的質量和性能，并對框架結構的外觀造成不利影響。針對以上的問題，設計人員應根據實際的工程情況進行相應的處理，確保整個建筑工程的質量和功能。

2.2 多層混凝土框架結構設計中的短柱問題

在多層混凝土框架結構中，其柱端存在一定的彎矩M和剪力V。在設計過程中，柱的長短是根據柱的剪跨來確定的，其中剪跨比的計算公式為：

λ=M/Vh0。

其中，λ為剪跨比；M為彎矩；V為剪力；h0為柱與彎矩水平方向上柱截面的有效高度。

當λ≤1.5時，該柱為極短柱；當1.5<λ≤2時，該柱宜按照短柱計算；當λ>2時，該柱為長柱。相關試驗表明極短柱易發生剪切斜拉破壞，短柱常發生剪切破壞，短柱的破壞為脆性破壞，直接影響著框架結構的質量；而長柱一般發生彎曲破壞，對框架結構的功能及外觀造成一定的影響。

需要特別注意的是在多層混凝土框架結構設計中常常由于樓梯間休息平臺高矮不同或樓層層高不同等原因，難免會把某一層的柱設計成短柱形式。所以在實際設計過程中，應對這些短柱的受力情況進行全面分析，保證其安全性。

2.3 雙向梁、柱抗側力體系的布置問題

多層混凝土框架結構在施工過程中需要承受水平方向和垂直方向的荷載，所以在進行框架結構的設計時為了進一步提高設計的質量，必須設置雙向的梁、柱支撐體系，且這個體系能夠具備較好的抗側力能力。除此之外，側向支撐體系的剛度需要通過一定的計算來確定，以保證建筑工程在各個不同的方面都能達到設計要求。

2.4 部分砌體墻承重問題

根據我國現行的規范和相關標準要求，在對多層混凝土框架結構自身的抗震性能進行計算時，設計者不宜采用砌體承重混合的形式對結構進行設計。在對樓梯間、電梯機房等位置進行承重設計時，設計者應采用框架承重方式，而不使用砌體墻承重的方式。若在實際工程中由于某種特殊原因難以避免使用砌體墻承重時，設計者應充分考慮砌體墻的剛度，若結構的抗力剛度不能達到地震時所產生的應力時，砌體墻在地震力的作用下便會發生明顯的破壞現象。因此，在框架結構的設計中，設計者必須根據建筑工程的實際情況和相關規定對結構的內力和配筋問題進行調整和控制，以確保設計的合理性和科學性。

3 多層混凝土結構設計的應對策略

3.1 多層混凝土框架結構設計中梁、柱截面的確定

在多層混凝土框架結構的設計過程中，應根據相關的經驗對梁、柱的截面尺寸進行初步擬定，在初步擬定時應盡可能使柱的線剛度與梁的線剛度之比大于1.0，使其滿足強柱弱梁、強節點的設計要求。在初步擬定梁、柱的截面尺寸并經PKPM軟件進行結構計算后，對計算結果進行處理：

1)梁的裂縫寬度大于0.3或梁超配筋或梁的撓度值大于了允許值；柱超配筋或柱的軸壓比超限等，若出現上述情況，我們應提高混凝土的標號或提高鋼筋的強度等級或放大梁柱的截面尺寸，再進行試算；2)對于部分梁、柱的構造配筋，可根據柱的軸壓比和梁的裂縫寬度適當減小梁、柱截面尺寸后再進行試算；3)當梁、柱截面尺寸在計算后均滿足設計要求時，應對梁、柱的配筋率進行仔細的審查，以保證設計的安全性和經濟性。

3.2 多層混凝土框架結構設計中梁、柱的配筋

在對多層混凝土框架結構梁進行配筋設計時，框架結構梁的縱向鋼筋的配筋率應控制在0.5%～1.5%之間，在保持一定的配筋率時，可選用直徑較小的鋼筋，以增加混凝土的握裹面積，減小梁的裂縫寬度。在地震作用下，為了達到強剪弱彎的要求，應使梁端的斜截面受剪承載力大于正截面的受彎承載力。在實際設計中，可將梁端的負彎矩乘以0.85～1.0的系數，且將梁中的正彎矩乘以1.1～1.3的系數，同時還可以將梁端箍筋直徑增加2 mm。

在進行多層混凝土框架結構柱的配筋設計時，為滿足抗震的強柱弱梁要求，在設計時應適當的增大柱的構造配筋而適當減小梁的構造配筋，由此可見，框架結構的柱承擔了更大的荷載，以達到梁的設計強度小于柱的強度的效果。當地震發生時，使梁的破壞發生在柱破壞之前，以減少損失。所以在進行點算時，參數的調整十分重要，對框架結構的縱向構造鋼筋的配筋結果乘以1.2～1.6的系數，以滿足要求。

4 結語

在多層混凝土框架結構設計中，設計者應更好的把握混凝土框架結構設計的關鍵問題，嚴格按照相關的要求和規定進行設計。作為設計人員還應學會應用先進的設計技術和理念對框架結構的設計進行優化，保證框架結構設計的安全性和經濟性。

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[3] 丁愛民.鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計核心問題要議[J].河南建材,2014(5):100-102.

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On key problems in multi-layer concrete framework structural design and its strategies

Zhou Shaowei

(ShanxiZhuchengArchitecturalDesignCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The paper introduces the definition of the framework structure, analyzes the key problems in the multi-layer concrete framework structural design according to the features of the multi-layer concrete framework, and points out the solutions accordingly, so as to ensure the safety and money-saving feature of the multi-layer concrete framework structural design.

framework structure, structural design, masonry wall, reinforcement

1009-6825(2016)05-0050-02

2015-12-08

周少偉(1985- )，男，助理工程師

TU318

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