多層框架建筑結構設計的難度及注意事項

潘曉康

摘要：框架結構是多層建筑中常見的一種結構形式。在框架結構的設計中，由于設計人員對規范理解及經驗的不同，在設計時就會采取不同的方法。本文結合工程實例，對該項目的技術難點進行了剖析，提出了相應的解決措施，并分析了框架結構計算參數的確定和設計過程中的一些注意事項，從而更好的提高多層框架建筑結構設計的質量。

關鍵詞：多層框架結構;原則;計算參數

一、 工程概況

某建筑群包括三棟7層住宅、6棟2層商業及2層地下室。多層住宅采用混凝土異形柱框架剪力墻結構體系，其中框架部分抗震等級為三級，剪力墻部分抗震等級為二級，2層商業采用框架結構體系，框架抗震等級為三級，多層住宅基礎采用筏板樁基，其余部分基礎采用承臺樁基。本工程設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，建筑場地類別為Ⅳ類，場地特征周期為0.90s，設計地震分組為一組。

二、項目的技術難點

該項目主要技術難點如下：（一）該項目方案階段，由于所有住宅下部均有兩層商業，建筑商業部分需要較大開間，因此采用了框架結構體系，部分結構框架柱及梁尺寸較大，嚴重影響上部住宅建筑使用效果。（二）建筑平面不規則，整體呈三折線式，且平面長度過大，不利于抗震。（三）異形柱結構，由于柱截面寬度較小，在計算時，易出現柱節點域抗剪不滿足。

三、多層框架建筑結構設計的一些注意事項

（一）調整框架柱配筋的設計分析

為了提高框架結構穩固度，需要對框架柱配筋進行調整。框架柱地震作用下，角柱等位置受到的扭轉作用力較強，雙向偏心作用下增加了扭轉效應，對內力負面影響大，橫梁約束效果差、導致框架柱體的受危害程度過高。為此，需要加強不利方向的框架計算處理，提高其橫向配筋、縱向配筋的合理控制效果。

針對配筋計算中，需要加強下述問題控制，在地震的影響之下，抗震墻端柱、角柱以及邊柱極易出現偏心受拉，就此柱內縱筋總截面需超過計算值的25%;另外框架柱的配筋需根據實際情況增大至計算值的1.2～1.6倍，一般中柱需要增大至計算值的1.2倍，邊柱要增大至1.3倍，角柱要增大至1.4倍。此外，為了保證澆筑混凝土具有良好的約束限制能力，需要對框架柱的箍筋機械井字形設計處理;焊接方式采取二級、三級底部結構。保證縱向鋼筋設計的配筋率高于3%，箍筋直徑需要大于8mm。

（二） 做好地基設計

多層民用建筑的結構設計中，設計人員需要從實際工程勘察資料、地質水文條件等出發考慮，分析對應地基變形、承載控制要求等要素，針對天然地基，需要加強淺地基的合理應用。持力層設計前需要分析基礎、上部結構的合理性，加強影響要素的分析，如載荷、土層物性、力學要求等，再者針對建筑結構類型、地下水、以及建筑體型等各方面因素也需要加強考慮。綜合各個影響要素再進行分析計算，對后期設計工作、民用建筑的合理性具有重大意義。針對現代施工而言，對于民用及工用的建筑，其均會將獨立或者條形基礎作為高層框架結構的基礎，設計人員在對基礎進行設計時，有必要將地基承載力及變形測量出來，計算出基礎底面尺寸計，在此基礎上，計算出基礎截面，布置好承重框架，根據承重框架布置的方向也不同。

（三）做好框架結構柱的設計

在進行框架結構柱設計時，如果地上部分設計是圓柱，設計人員要盡量將地下部分設計成矩形，這樣在施工過程中，能有效地減少施工工序，對于地上部分的圓柱配筋，設計人員要保證其最少在8根以上，同時為有效地增加結構的整體性和結構柱的承載力，要盡量采用螺旋式箍筋。對于地下部分的矩形柱，設計人員要盡量采用井字復合箍的方式進行箍筋，如果建筑結構對抗震有要求，設計人員要嚴格的按照抗震設計規范對其進行加密處理，從而確保框架結構柱的抗震性能滿足相關規定。一般情況下，框架結構柱的截面需要滿足以下要求：對于非抗震要求，框架結構柱的截面邊長不能小于250mm;對于四級抗震要求的建筑結構，框架結構柱的截面邊長不能小于300mm;對于一、二、三級抗震要求的建筑結構，框架結構柱的截面邊長不能小于400mm。

（四）做好框架結構計算參數的確定

1、地震加速度值的設計

建筑抗震設計規范要求：在抗震設防烈度是7度時，設計基本地震加速度值可分別為0.1g與0.15g兩種，而抗震設防烈度8度時，設計基本地震加速度值各位0.2g與0.3g兩種。明確規范的要求，對地震區的劃分嚴加注意，從而選取合理的設計基本地震加速度值。地震加速度值得選取對地震作用效應的影響非常大。

2、結構周期折減系數的設計

框架結構中的填充墻，導致結構的實際剛度比計算剛度要大，實際周期小于計算周期，所以，這樣計算出來的地震作用效應變小，結構變得不安全，因此必須對結構的計算周期進行折減。根據填充墻的數量及材料來選取折減系數，一般為0.7～0.9。

3、梁剛度放大系數的確定

利用SATWE或TAT等軟件輸入的梁模型都是矩形截面，沒有考慮到由于樓板處T型截面而出現的剛度增大，使結構的計算剛度小于實際剛度，設計出的地震剪力變小，導致結構不安全。所以進行計算時應對梁的剛度進行放大，邊梁放大系數宜取1.5，而中梁為2.0.

4、活荷載的最不利布置

在多層框架結構中，特別是活荷載較大時，是否對活荷載進行最不利布置，對計算結果的影響很大。在選用的程序中給定的梁的設計彎矩放大系數，也不一定能夠對工程的受力情況進行實際反映，會導致結構不安全或者偏于保守。因此最好進行活荷載的最不利布置。獨立梁的箍筋計算結構應該進行復核，規范要求：集中荷載下的獨立梁，按公式進行計算，荷載作用點到支座間的箍筋需均勻布置。

四、結語：

設計人員，在進行框架結構房屋的設計時，要熟練理解掌握設計規范，同時根據自己工作中的經驗，選擇出合理的結構體系。以上所述是我進行工程設計的一些體會，希望能給眾多設計人員帶來一定的幫助，設計出更加合理安全的框架結構房屋。

參考文獻：

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