多层框架结构设计要点探析

1、多层框架结构设计要点探析    摘要：多层建筑框架结构设计是结构设计中较为基础的设计，在设计时如何处理各种不同的问题值得结构设计人员不断探讨和研究。通过结合工程实践，根据相关规范作科学合理的设计，就多层建筑框架结构设计时常遇到的问题进行分析并探讨具体解决措施。 关键词：多层建筑；结构设计；构件尺寸；构件配筋 Abstract: The multi-storey building frame structure design is the design of the more basic structural design, how to handle a

2、 variety of issues worthy of the structure of designers continue to explore and study in the design. Through a combination of engineering practice in accordance with the relevant norms of scientific and rational design, the frequent problems encountered in multi-storey building frame structural desi

3、gn analysis and to explore specific solutions. Keywords: multi-storey building; structural design; scantlings; component reinforcement 中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 结构构件考虑 对于多层结构构件的梁、柱的截面尺寸的选择是框架结构设计的前提，除应满足规范混凝土结构设计规范GB50010-2010所要求的取值范围，还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1，以达到在罕遇地震作用下，梁端形成塑性铰时，柱端处于非弹性工作状态而没有屈服

4、，节点仍处于弹性工作阶段的目的，即规范所要求的“强柱弱梁强节点”。 对于多层建筑选取框架结构类型时，应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒。因为井筒的存在会吸收较大的地震剪力，相应地减少框架结构承担的地震剪力，而且井筒下基础设计也比较困难，故这些井筒多采用砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设计钢筋混凝土井筒时，井筒墙壁厚度应当减薄，并通过开竖缝、开结构洞等办法进行刚度弱化；配筋也只宜配置少量单排钢筋，以减小井筒的作用。设计计算时，除按框架确定抗震等级并计算外，还应按带井筒的框架（当平面不规则时，宜考虑耦联）复核，并加强与井墙体相连的柱子的配筋。此外，还要特别指出，对框架结构出屋顶的楼电梯间和水箱间

5、等，应采用框架承重，不得采用砌体墙承重；而且应当考虑鞭梢效应乘以增大系数；雨篷等构件应从承重梁上挑出，不得从填充墙上挑出；楼梯梁和夹层梁等应承重柱上，不得支承在填充墙上。 构件的配筋率调整技巧 进行构件结构设计时，应当合理地调整配筋率，构件的配筋率不宜过大或过小，否则应当通过调整构件截面尺寸来加以调整。从工程实践表明，对于框架梁的配筋在设计中应掌握“适中”的原则，一般情况下其配筋率宜取0.4%1.5%，框架柱的全部纵向受力钢筋的配筋率宜取1%3%。另外当梁端的纵向受拉钢筋最小配筋率大于2%时，其箍筋的最小直径应增大2mm。但是无论在何种情况下，均应满足规范混凝土结构设计规范GB50010-20

6、10所规定的最大、最小配筋率的要求。同时应当对框架梁的纵向受拉钢筋配筋率，注意规范混凝土结构设计规范GB50010-2010与规范混凝土结构设计规范GBJ-89中的区别。规范混凝土结构设计规范GBJ-89中梁的纵向受拉钢筋最小配筋率只和框架的抗震等级有关，而在规范混凝土结构设计规范GB50010-2010中梁的最小配筋率除和框架的抗震等级有关外，还和混凝土的轴心抗拉强度设计值与钢筋的抗拉强度设计值的比值有关，所以在设计中应依据规范来确定梁的最小配筋。  对于框架柱配筋的调整，从设计实践经验表明，对于多层结构的框架柱的配筋率一般都很低，有时电算结果为构造配筋，但是实际工程中均不会按此配

7、筋。因为在地震作用下的框架柱，尤其是角柱，所受的扭转剪力最大，同时又受双向弯矩作用，而横梁的约束又较小，工作状态下又处于双向偏心受压状态，所以其震害重于内柱，对于质量分布不均匀的框架尤为明显。因此应选择最不利的方向进行框架计算，另外也可分别从纵、横两个方向计算后比较同一侧面的配筋，取其较大值，并采用对称配筋的原则。通过结合工程实践，为了有效地满足框架柱在多种内力组合作用下其强度要求，在配筋计算时应注意以下问题： （1）角柱、边柱及抗震墙端柱在地震作用组合下会产生偏心受拉时，其柱内纵筋总截面面积应比计算值增大25%。 （2）框架柱的配筋可放大1.21.6倍，其中角柱1.4倍，边柱1.3倍，中柱1

8、.2倍。 （3）框架柱的箍筋形式应选用菱形或井字形，以增强箍筋对混凝土的约束。 （4）对于二、三级框架的底层柱底和底部加强部位纵筋宜采用焊接，且当柱纵向钢筋的总配筋率超过3%时，箍筋的直径不应小于8，并应焊接。 另外多层框架电算时常不考虑温度应力和基础的不均匀沉降，当多层框架水平尺寸和垂直尺寸较大以及地基软弱土层较厚或地基土质不均匀时，可以适当放大框架柱的配筋，且宜在纵、横两个方向设置基础梁，其配筋不宜按构造设置，应按框架梁进行设计，并按规范混凝土结构设计规范GB50010-2002要求设置箍筋加密区。 结构设计要点分析 在多层建筑的框架结构中不允许采用两种不同的结构型式，楼、电梯间、局部突出

9、屋顶的房间，均不得采用砖墙承重。因为框架结构是一种柔性结构体系，而砖混结构是一种刚性结构。为了使结构的变形相互协调，不应采用不同结构混合受力。加强短柱的构造措施:在工程施工过程中顶棚可能要吊顶或其它装修，甲方为了节约开支，往往要求柱间填充墙不到顶或者是在墙上任意开门窗洞口，这样往往会造成短柱。由于短柱刚度大，吸收地震作用使其受剪，当混凝土抗剪强度不足时，则产生交叉裂缝及脆性错断，从而引起建筑物或构筑物的破坏甚至倒塌。所以在设计中应采取如下措施：尽量减弱短柱的楼层约束，如降低相连梁的高度、梁与柱采用铰接等；增加箍筋的配置，在短柱范围内箍筋的间距不应大于l00mm，柱的纵向钢筋间距150mm；采用

10、良好的箍筋类型，如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等。 从目前建筑设计需要发现，有时需要框架梁外挑，且梁下设置钢筋混凝土柱。在柱的内力和配筋计算中，有些设计人员对其受力概念不清，误认为此柱为构造柱，并且其配筋为构造配筋，悬臂梁也未按计算配筋，这样有可能导致水平荷载作用下承载力不足，为事故的发生埋下隐患.实际上，在结构的整体计算中，此柱为偏心受压构件，柱与梁端交接处类似于框架梁、柱节点，应考虑悬臂梁梁端的协调变形。所以对于此柱应作为竖向构件参与结构的整体分析，并且柱与梁端交接处应按框架梁、柱的节点处理。 在计算单榀框架的内力时，应注意底层框架柱的计算高度和箍筋加密区高度在规范混凝土结构设计规范

11、GB50010-2010混凝土结构设计规范GBJ-89中的区别：规范混凝土结构设计规范GBJ-89要求底层柱遇有刚性地面时，除上端箍筋加密外，在刚性地面上、下各500mm范围内也应加密，而在规范混凝土结构设计规范GB50010-2010中规定除满足以上条件外，还应满足柱根不小于柱净高1/3范围内箍筋加密的要求。在设计框架结构和裙房时，高低跨之间不要采用主楼设牛腿、低层屋面或楼梯梁搁在牛腿上的做法，也不要用牛腿托梁的方式作为防震缝。因为在地震时各单元之间，尤其是高低层之间的震动情况不同，连接处很容易压碎、拉断。因此，凡要设缝，就要分得彻底，凡不设缝，就要连接牢固，绝不能似分非分，似连非连，否则很容易在地震中破坏。 在设计中不得随意加大主筋的面积，或为了简化构造而统一截面设计，以避免造成结构的某些部位相对薄弱。对于框架梁下部的填充墙构造措施，当填充墙长度大于5m时，墙顶与梁宜采用拉接措施；当墙高度超过4m时，宜在墙高中部设置与柱连接的通长钢筋混凝土水平墙梁。对于填充墙拉筋和预埋件等不应与框架梁、柱的纵向钢筋焊接，宜采用在柱内预留预埋件，待砌筑填充墙时再将拉结筋与之焊接的施工方法。 结语 从工程实践表明，多层建筑框架结构设计作为现行比较常用的实际模式，在结构设计中遇到的各