多層混凝土框架結構設計優化研究

摘 要：在建筑行業生產領域中，框架結構概念相當重要，例如多層混凝土框架結構就被充分應用于建筑工程項目設計規劃與施工中。為此，本文中希望首先結合多層混凝土框架結構的基本概念與特征表現，思考多層混凝土框架結構設計中的某些問題，并根據結構設計中的梁、柱截面、配筋情況、性能抗震情況展開全面分析，特別是深入了解多層混凝土框架結構設計中的抗震基本原理，基于位移反應譜、目標側移曲線、設計步驟等等展開分析，并分析提出多層混凝土框架結構設計中的抗震設計案例內容。

關鍵詞：多層混凝土框架；結構設計；關鍵問題；抗震設計

前言

多層混凝土框架結構復雜，它包含了梁、柱結構構件，多方面組合連接構成的承重結構體系技術內容完善，整體穩定性表現理想。在建筑工程設計施工中，多層混凝土框架結構的平面布局的受限程度也較小，其較優秀的分隔和圍護功能可以一定程度上提高工程的整體質量，同時可以為項目獲取更多的使用空間。

一、多層混凝土框架結構設計思路

在多層混凝土框架結構設計中問題多多，下文也需要思考提出諸多有價值應對策略。主要結合多層混凝土框架結構設計中的梁柱截面、梁柱配筋以及性能化抗震三大方面展開分析。

（一）梁柱截面設計優化

要確定多層混凝土框架結構中的梁柱截面設計內容，并確定這些設計技術內容。具體來講，需要參考相關施工經驗對梁、柱截面尺寸進行分析，初步擬定相關操作技術內容。一般需要結合初步擬定過程分析梁柱線剛度比重問題，思考其中比重1.0，滿足強柱弱梁節點問題，滿足設計要求。結合初步擬定梁、柱截面尺寸分析應用PKPM軟件，結合結構計算過程來分析處理計算結果。在本文看來，多層混凝土框架結構設計中確定梁柱截面設計內容展開分析，思考提出三點問題：第一，需要保證梁的裂縫寬度＞0.3，配合梁的超配筋情況進行調整，了解其中的撓度值變化問題，確保這一撓度值能夠直接大于允許值。在本文看來，需要了解到梁柱超配筋以及軸壓比超限情況得以有效調整，分析其中的關鍵技術應用問題。必須提高混凝土的標號鋼筋強度等級變化，思考梁柱截面尺寸變化情況，再進行進一步計算優化。第二，需要保證多層混凝土框架問題展開分析，確保梁、柱構造配筋優化到位，結合梁柱界面尺寸計算分析滿足設計要求，最大限度縮小裂縫寬度，同時減小梁、柱界面尺寸，做好試算工作即可。第三，需要保證梁柱界面尺寸計算到位，滿足設計要求，確保梁柱配筋率仔細審查工作到位，確保提高多層混凝土框架結構設計的經濟性與安全水平。

（二）梁柱配筋設計優化

在分析多層混凝土框架結構中，結合框架結構量縱向鋼筋分析配筋率控制水平，確保其控制在0.5%～1.5%范圍內。在確保一定配筋率水平提高基礎上，則需要選擇采用直徑較小鋼筋，有效增加混凝土的握裹面積，最大限度減小梁的裂縫寬度。如果是在地震作用影響下，則需要追求達到一種結構強剪力，同時調整弱彎要求，配合梁端斜截面受剪力承載力大于正截面情況分析受彎承載力。在分析配筋設計過程中，則需要保證梁端設計調整到位，滿足斜截面受到剪切承載力大于正截面受彎承載力變化情況。在設計過程中，需要保證梁端的負彎矩達到0.85～1.20范圍內，同時結合梁中正彎矩展開分析，將其系數控制在1.1～1.3范圍內。結合梁端箍筋情況增加至少2mm左右，確保多層混凝土框架結構設計配筋設計來調整抗震強度，滿足強柱弱梁設計要求。當然，也要在設計過程中適當增加構造配筋情況，適當減小梁的構造配筋情況。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，滿足設計施工要求。

（三）抗震設計優化

多層混凝土框架結構設計，需要了解抗震設計內容，結合位移合作內容分析設計變量，對結構抗震設計內容展開分析，確保變形強度有所變化，控制多層混凝土框架結構內容，基于地震中的破壞狀態展開分析，結合設計結構內容真實體現結構地震中的實際性能變化。在本文看來，下文需要對多層混凝土框架結構設計中的抗震設計原理、抗震設計位移反應譜、抗震設計步驟展開分析，最終提出抗震設計案例。

1.抗震設計原理的提出

首先，需要提出抗震設計原理，充分考慮到多層混凝土結構設計中的n個自由度MDOF體系，結合等效SDOF體系來分析二者等效過程內容，并提出多個基本假定內容。在分析MDOF體系過程中，需要結合側移曲線所產生的地震反應展開分析，深入了解MDOF體系變化，思考SDOF體系內容，確保基底剪力被有效調整到位。

其次，要結合水平地震力情況展開分析，結合多點技術體系來建立功相等分析機制，結合結果初始側移函數來展開假定分析。要將原結構建筑樓層的側移分析內容來展開結果基底剪力情況，思考結構質量點變化情況。在結合分配機制展開技術分析過程中，也需要充分考慮到高振型影響變化，必要時也要引入高階振型影響因子內容。

2.抗震設計位移反應譜提出

在分析抗震設計位移過程，也需要由此建立位移反應譜，了解反應譜設計內容變化，有效確定等效體系周期變化，建立Teff周期。實際上，目前國內還未能規范建立基于場地類型的多層混凝土結構設計位移譜，所以說基于彈性加速度設計圖譜來展開分析，有效簡化設計工作內容，有效提高設計效率，直接結合規范操作來展開分析，建立不同圖譜之間的相互關聯關系，思考其中的誤差變化問題。就目前來看，需要分析統計數據內容，結合諸多技術方式優化結構位移設計內容，避免圖譜問題處理不當。所以說，抗震設計位移過程是強調簡單高效率的，其技術解決方法實用性相對較高。

3.抗震設計步驟分析

要采用直接位移法展開分析，了解原型MDOF結構來設計等效SDOF體系，確保假定二者之間相同延性需求有效調整到位，同時分析屈服后剛度系數變化。在假定二者之間的延性需求變化過程中，也需要分析剛度系數問題，結合相關技術說明分析低側向剛度變化，同時考量剛度退化問題、材料劣化問題以及結構損傷問題。與此同時，要配合高阻尼比例來對多層次混凝土結構設計過程進行非線性對比，分析模擬結構內容，減輕地震反應影響問題。在分析諸多結構抗震設計問題過程中，也需要基于位移設計方法來分析強度設計方法變化，確保設計過程中剛度最大位移變化有所調整，結合割線剛度分析目標位移情況，結合預期延性需求展開分析，評估設計結構非線性反映問題，了解阻尼結構設計情況，合理把握材料種類與類型，確保構造形式相關問題有效調整到位。在本文看來，必須基于相關方法設計目的分析結果給定地震設防水平過程，結合預期性能極限狀態分析設計中的現實需求內容。要結合設計步驟內容來分析直接位移法，結合概念清晰情況分析明確步驟，結合復雜性等效體系特征、目標位移計算過程來分析位移設計譜，建立相關操作技術機制。結合諸多設計步驟展開分析，了解位移法概念清晰、步驟明確過程分析復雜性問題，確保目標位移計算到位，了解設計譜建立過程。

4.抗震設計案例簡析

需要結合抗震設計案例展開分析，某建筑有6層，采用多層混凝土框架結構，其設計建筑平面圖與結果布置圖展開分析，確保結構中一榀橫向框架的計算簡圖。結構總高H 為 22.5m，首層層高為4.5m，其他層均為 3.6m，該結構的建筑抗震設防類別是丙類，環境類別為二 a 類，設防 烈度是 8 度（0.20g），地震分組為第一組，場地類別為第Ⅱ類，場地的特征周期Tg =0.35s。

某建筑工程項目主要采用直接位移方法，結合結構不同地震設防水準性能來展開分析，思考目標抗震設計內容，根據相關強度、剛度、延性要求展開分析，了解經驗確定結構構件的具體截面尺寸，選擇截面內力分析情況，做好配筋設計。另外，也需要設計結果抗震性能評估，保證設計結構滿足分析相關性能目標要求，結合抗震性能設計內容來做好相關調整工作，保證重新設計到位。從這一點來講，也需要結合RC框架結構設計中梁的截面高度展開分析，確保梁的計算跨度優化到位，滿足建筑設計構造要求，確定梁的截面跨度問題展開分析，思考柱的截面尺寸分析，憑借經驗確定內容，思考受載面積展開估算，確定梁柱的具體截面尺寸。

二、多層混凝土框架結構設計的注意事項

（一）確定多層混凝土框架結構設計的抗震等級

在結合上述多層混凝土框架結構設計相關方法基礎上，也需要思考諸多注意事項，首先就是深入了解多層混凝土框架結構設計的抗震等級。就具體的工程項目設計過程中，也需要結合多數房屋建筑抗震設計分類來分析抗震等級。其中也要判斷烈度、結構類型、房屋高度問題，這些都要迎合《建筑抗震設計規范》，確保諸多技術內容有效優化，根據《建筑抗震設防分類標準》來建立分析機制， 確保地震作用過程分析抗震設計烈度計算內容。具體來講，其抗震設防烈度應該控制在6度～8度，確保抗震措施負荷地區抗震設防烈度要求，提高相關技術操作內容。要根據《建筑抗震設防分類標準》來展開分析，確保諸多技術內容都能有效優化，滿足抗震烈度設計要求。在這一過程中，需要結合抗震設防烈度展開分析，確保設防烈度不斷提高。

（二）確定多層混凝土框架結構設計的地震力振型組合數

要確定多層混凝土框架結構設計的地震力振型組合數調整到位，保證多層建筑充分考量扭轉耦合計算內容，其中取值應該為3。如果振型數大于3，或者為3N時，還需要結合多個層數展開分析。如果房屋層數小于等于2，則需要結合可取層數分析其中的不規則結構內容。在這一過程中，考慮扭轉耦聯時需要分析多層建筑振型，保證結構層數的結構剛度突變較大情況展開分析，保證結構設計內容有效優化。在這里，需要分析電算程序變化，了解其中功能內容，結合參與質量比值展開進一步分析，確保程序手冊內容優化到位，結合選取振型數隨意性問題展開分析，及時改進相關操作。當然，也要對建筑多層混凝土結構所存在的影響問題展開分析，了解耦聯計算內容，分析非耦聯計算是不可或缺的。

（三）確定結構周期折減系數

需要結合多層混凝土框架結構的周期折減系數展開確定分析，了解框架結構抗震墻結構展開分析，了解填充墻存在情況。基于結構實際剛度分析計算剛度問題，保證計算周期實際上大于實際周期。在這一過程中，也需要結合地震剪力偏小問題展開分析，確保結構實際剛度設計大于計算剛度。在計算出地震剪力偏小情況下，也需要了解其結構不安全問題。在分析結構計算周期過程中，也要思考其中折減問題，確保框架結構計算到位，避免折減系數產生較大的偏差。在對框架結構采用砌體進行填充過程中，也需要分析周期折減系數并不妥當問題，采用砌體填充墻變化情況，了解周期折減系數控制在0.6～0.8范圍內。在分析采用輕質砌塊過程中，其取值也達到0.7～0.8，確保采用輕質墻體板材，取值0.9為最佳。在無墻純框架設計過程中，也需要保證計算周期不折減情況穩妥。

（四）確定框架梁、柱箍筋間距

需要確定框架梁、柱箍筋間距有效控制，保證建筑抗震設計規范化。在這一過程中，需要基于不同抗震等級分析框架梁柱、箍筋加密區，明確規定其中的工程設計內容，確保其加密區域間距控制在100mm范圍內，非加密區域控制在200mm范圍內。整體來講，需要結合電算程序總信息分析內定梁、柱箍筋加密區間，控制間距調整在100mm范圍內。結合計算加密區域箍筋面積來規范、確定箍筋直徑與肢數，必須參考框架柱來分析框架內定柱箍筋間距控制在100mm。

總結

本文中詳細討論了多層混凝土框架結構設計，結合設計者較好設計與施工內容來分析混凝土框架結構設計優化。在本文看來，需要結合相關要求與規定，設計內容優化到位，基于設計人員學習先進設計技術內容，形成理論實踐框架，確保框架結構設計安全性與經濟水平均能有所提高。所以在未來，還需要對多層混凝土框架結構設計技術展開進一步研究。

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