多层建筑框架结构设计的几点研究

1、多层建筑框架结构设计的几点研究    摘要：结构设计中，多层建筑框架结构的设计比较基础，实际的设计过程中，应当根据相关的规范要求进行科学合理的设计，当然其中不可避免将遇到各式各样的问题。本文探讨了多层建筑框架结构设计的计常见问题和相应措施。 关键词：多层建筑框架；结构设计；问题；措施 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 随着经济的发展、人们生活水平的提高、建筑要求的提升和建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种难题也日益增多。笔者通过多年的工作实践总结，并对框架结构设计中的几个问题进行分析，提出框

2、架结构设计建筑结构设计中应注意的事项和解决问题的方案。 一、建筑框架结构设计要求 1、 建筑结构类型及概况， 建筑结构安全等级和设计使用年限，建筑抗震设防分类、抗震设防烈度(设计基本地震加速度及设计地震分组)，场地类别和钢筋混凝土结构抗震等级、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度，人防工程抗力等级等。 2、 设计±0、000 标高所对应的绝对标高， 持力层土层类型及承载力特征值，地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位，地基液化，湿陷及其他不良地质作用，地基土冻结深度。 3、设计活荷载值。 4、混凝土结构的环境类别、材料等级、强度等级、材料性

3、能(包括钢材强屈比等性能指标)和施工质量的特别要求等。 5、受力钢筋混凝土保护层厚度， 结构的统一做法和构造要求，现行规范规程及标准图选用，以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。 6、建筑物耐火等级、构件耐火等级。 二、多层建筑框架结构设计常见问题和相应措施 1、基础系梁的设置问题 当基础埋置深度较深时，可用基础系梁减少底层柱的计算长度。系梁宜按一层框架梁进行设计，同时系梁以下的柱应当按短柱处理。如果工程条件符合相关规定，应当设基础系梁。为满足抗震要求，可以沿着两个主轴方向设构造基础系梁。对于构造基础系梁纵向受力钢筋，可以按照连接柱的最大轴力设定值的10%，按拉力或者压力进行计算。如果是

4、构造配筋，应当满足最小配筋率。 如果基础系梁上作用有来自填充墙或楼梯柱等的荷载，应该和所连接柱子的最大轴力设定值的10%进行叠加计算。基础系梁截面也应当适当地增加，计算出来的配筋，应当充分满足受力要求以及构造配筋要求。对于构造基础系梁顶标高，它一般都和基础顶标高保持一致。为了使基础系梁计算跨度减少，可以采取把基础梁下和独立基础台阶或者锥形斜坡间的那些空隙部分，用素混凝土浇筑，直到和基础顶面保持平齐，然后再进行基础系梁的浇筑。 当用基础系梁平衡柱底弯矩时，其截面尺寸和配筋，需要按照框架梁来设计。拉梁正弯矩钢筋，应当全部都拉通，而负弯矩钢筋则至少应该在二分之一跨拉通，基础系梁的纵筋在框架柱内的锚固

5、、箍筋的加密及其余抗震构造要求，应当和上部框架梁保持一致，而且此时拉梁应当设在基础顶部。 总之，不设基础系梁时，填充墙可用素混凝土条形基础。设基础拉梁时，可以设在框架柱间，不在框架柱间的墙体基础则可以使用素混凝土基础。 2、对框架结构薄弱层的判定和处理 所谓薄弱层，就是强烈地震作用下，结构发生较大的弹塑性位移的那些部位，它们承载力需要满足抗震承载力要求，在地震烈度不小于7度的地区才会发生。 有三种方式可判断薄弱层，分别是个人指定、计算判定以及强制认定。在PKPM的SATWE软件里，可以根据相关规范规定或是技术人员的个人经验，直接指定薄弱层，此为个人指定。软件计算时，当结构的抗侧移刚度出现不规则

6、现象，某层的抗侧移刚度比相邻上一层的70%小，或比其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%小，或是楼层承载力发生突变，软件将自动指定该层为薄弱层，此为计算判定。当结构存在转换层，也就是竖向抗侧力构件不连续，不管该层刚度或楼层承载力如何，该层都将被强制认为薄弱层，此为强制认定。 薄弱层，大大不利于抗震，建筑中原则上应当避免薄弱层的存在，最基本的办法是加大该层的抗侧移刚度，也就是加大这层的柱截面或者梁截面。在条件允许下，可通过改变该层的层高或是减少基础埋置的深度，来实现。 如果薄弱层无法避免，在进行结构计算和出图时需要严格按照规范规定，针对具体情况，采取相应的措施，除了对薄弱层地震剪力乘以1、15倍

7、的放大系数外，还应当验算结构的楼层屈服强度系数。应当对结构也进行弹塑性变形验算。不符合要求的话，应当及时调整结构布置。 3、楼板开大洞结构计算时应注意的问题 楼板开洞的结构比较普通，如果开洞面积大于该层楼面面积的30%，就属于平面不规则，计算时必须进行处理。以PKPM软件为例，TAT和SATWE分别采用了两种方式处理。TAT软件中，无楼板的节点被定义为弹性节点，该节点。即梁柱交点，不受刚性楼板假定的限制，其平动自由度独立。SATWE软件中，所有楼板被定义为弹性膜，软件真实计算楼板的平面内刚度，对楼板的片面外刚度则忽略处理。当某层洞口面积为楼层面积的30%以上时，应当把全楼所有楼板都定义为弹性膜

8、，或者也可以不考虑楼板的刚度，把该层洞口边缘节点定义为弹性节点，当屋面是钢结构网架时，应当输入板厚，将其定义为弹性膜，真实计算楼板的平面内刚度，这样和实际比较相符。 对弹性节点或弹性膜进行正确定义后，后续计算中应严格按照总刚计算法进行计算，要不然，侧刚度计算法仍会按照刚性楼板，对结构内力和配筋进行计算。此点，需要特别注意。 4、框架梁柱偏心问题 实践工程中，出于建筑专业需要，外墙和柱边需保持平齐，就容易出现框架梁柱偏心问题，可供选择的措施有2个：要么设挑耳，要么与柱偏心。选择前者，可保证框架梁和框架柱中心保持对齐，有利于梁和柱受力，但容易导致填充墙的构造柱下部和上部纵筋难以锚固。若选择后者，地

9、震作用下容易引起梁柱节点核芯区受剪面积严重不足，柱易产生扭转效应。所以，针对外框架梁，建议采用设挑耳解决外填充墙偏心。 5、短柱问题 框架结构中，所谓短柱，其柱净高与柱截面高度比不大于4，或者剪跨比不大于2。地震作用容易导致短柱的脆性破坏。短柱的受剪承载力和变形能力，严重不足，容易引发建筑物严重破坏，设计时需要尽可能避免短柱。 短柱的形成成因主要有两个：一是，楼梯间的半休息平台或者结构局部错层，导致两个框架梁间的框架柱净高比较小；二是，填充墙的设置不正确，造成某层的框架柱的两侧中一部分没有填充墙，另部分有填充墙，而没有填充墙的那侧，柱净高与柱截面之比通常不大于4，从而形成短柱。 可以通过增加柱

10、的抗剪承载力、改善变形能力，来处理短柱。通常情况下，使用复合箍筋，箍筋沿全高加密，可以保证短柱的纵向钢筋形成对称布置。 6、使用平法图集时应当注意的问题 应用图集时应当注意以下几个问题。 一是框架柱，若用剖面列表法来表示配筋，应当注意每一层的楼面标高以下的箍筋加密区的长度，必须是框架梁高和规范要求的箍筋加密区长度之和，规范要求的加密区长度在1/6柱净高、柱截面高度、500mm三个数值中取较大值。由于PKPM软件出图的时候，加密区长度并没有把梁高包含在内，容易造成施工错误，导致箍筋加密区的高度不够。 二是一层建筑地面，在浇筑主体结构浇筑结束之后才开始施工，若一层地面是刚性地面，根据相关规定，柱箍筋应当在刚性地面上下各500mm范围内进行加密，而这一点容易被忽视，设计图纸中最好对此有明确交待。 三是当梁截面过于小，或者承载力比较大的时候，框架梁如果需要设置三排纵筋的话，建议可以对梁截面或是纵筋直径进行调整，改为两排。如果没有采取此种措施，那么对于第三排纵筋的外伸长度，应当做出明确交待。 总之，在进行多层建筑框架结构的设计时，应当首先判断此结构设计方案的可行性，预测可能出现的问题，并提前采取措施，所有的计算结构都应当认真