多层建筑框架结构设计

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，也是建筑结构设计中较为重要的一种形式。在设计时，如何处理各种不同的问题，如何将设计取得较好的效果，值得结构设计人员不断探讨和研究。本文就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，框架结构
Abstract: In the design, how to deal with different problems, how to design and achieve good effect, worthy of the structural designers continue to explore and study. In this paper, building frame structure design often encounter problems were analyzed and discussed specific measures.
Key words: building, structure design, frame structure
2095-2104（2012）07-0020-02
前言
多层建筑是国内较为常见的建筑结构形式，在部分城市受到很多喜欢低密度住宅的人群的追捧。目前多层住宅主要都采用框架结构，在设计中会出现如下问题值得设计者给予重视。

1、如何科学合理的设置基础系梁

如果基础埋深较大时，可以用基础系梁减少底层柱的计算长度。在±0．00以下设置系梁，此时系梁应该按照一层框架梁进行设计，同时系梁以下的柱可以按短柱处理。如果工程条件符合《 建筑抗震设计规范》 第 6.1.11 条的规定， 应设基础系梁。根据抗震要求，应该在两个主轴方向设置构造基础系梁。基础系梁截面高度，按照柱中心距的1/12～1/15取值。构造基础系梁纵向受力钢筋可取上述所连接柱的最大轴力设计值的10％作为拉力或压力来计算。基础系梁截面也应适当增加， 算出的配筋应满足受力要求和构造配筋要求。构造基础系梁顶标高通常与基础顶标高相同。为减少基础系梁计算跨度，可以将基础梁下与独立基础的台阶或锥形斜坡之间的空隙部分用与素混凝土浇筑至与基础顶面平齐， 再浇筑基础系梁。综上所述， 如不设置基础系梁， 填充墙可以采用素混凝土条形基础；如设置基础拉梁， 宜在框架柱之间设置， 对于不在框架柱之间的墙体基础可采用素混凝土基础。

2、框架结构薄弱层的判定与处理

薄弱层是指在强烈地震下， 结构首先屈服并产生较大弹塑性位移的部位， 这些部位的承载力是满足设计地震作用下抗震承载力要求的， 只有在地震烈度大于等于7度地区才会出现。

2.1如何判断薄弱层

对于薄弱层的判断， 有个人指定、计算判定、强制认定三种方式。在PKPM 的SATWE 软件里，设计人根据<建筑抗震设计规范> 第 5.5.4 条规定或个人经验可以直接指定哪一层为薄弱层；软件在计算时， 如果结构的抗侧移刚度不规则。某层的抗侧移刚度小于相邻上一层的 70 ％， 或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80 ％， 或楼层承载力突变， 满足《建筑抗震设计规范》第 3.4.2 条竖向不规则的规定，软件自动将该层指定为薄弱层；如果结构存在转换层， 即竖向抗侧力构件不连续， 那么不管该层刚度与上层或上三层的比值是否满足规范要求， 或楼层承载力是否满足规范要求， 必须强制认为该层为薄弱层。

2.2如何处理薄弱层

薄弱层是对抗震极为不利的结构层，原则上应避免出现薄弱层。避免出现薄弱层的最基本方法是加大该层的抗侧移刚度， 即加大该层的柱截面或梁截面；如果条件允许， 可以改变该层层高或减少基础埋置深度。当无法避免出现薄弱层时， 在结构计算和出图时必须按照规范规定采取相应的措施， 除对薄弱层的地震剪力乘以 1.15 倍的放大系数外， 还应对结构的楼层屈服强度系数进行验算。楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值。

3、楼板开大洞结构计算注意问题

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 1~30 ％， 就属于平面不规则了， 计算时必须进行处理以PKPM 软件为例来说，TAT和SAT、IVE分别采用了两种方式进行处理。TAT 软件是将无楼板的节点定义为弹性节点， 也就是表明该节点不受剐性楼板检测定的限制， 其平动自由度独立( 在这里所指的节点为梁柱交点)；如果屋面为刚网架时， 应输入～板厚， 定义为弹性膜。真实计算楼板的平面内刚度， 比较符合实际。在正确定义了弹性节点或弹性膜后，在后续计算中必须采用总刚计算法， 否则侧刚度计算法仍按刚性楼板计算结构内力和配筋， 计算时应特别注意这一点。

4、框架梁柱偏心问题

在实际工程中， 由于建筑专业需要， 外墙与柱边平齐。这样框架梁要么设挑耳， 要么与柱偏心， 设计人往往不知选择哪种方法。如果框架粱设挑耳， 可以保证框架梁与框架柱中心对齐．对梁、柱受力均有利，但往往会出现这样一个问题， 即填充墙的构造柱下部与上部纵筋不好锚固， 笔者一般这样处理的， 如图 1 所示。如果将框架梁与框架柱偏心， 在地震作用下， 往往会导致梁柱节点核芯区受剪面积不足， 并对柱带来扭转效应， 并且《建筑抗震设计规范》第6．1．5 条对梁的偏心距做了专门规定。因此， 建议外框架梁宜采用设挑耳的方法解决外填充墙偏心的问题。
5、短柱
在框架结构中， 如果柱净高与柱截面高度小于等于 4 或剪跨比小于等于 2， 那么该柱为短柱。短柱在地震作用下， 容易发生脆性破坏。因为短柱的受剪承载力及变形能力不足， 会引起建筑物的严重破坏， 设计上应尽可能避免。短柱的形成主要有两种原因：一是由于楼梯间半休息平台或结构局部错层造成两个框架梁之间的框架柱净高较小引起的；二是填充墙设置不当， 造成某层的框架柱两侧一部分无填充墙， 一部分有填充墙， 无填充墙的柱净高与柱截面之比往往小于等于 4， 形成短柱。处理短柱主要是增加柱的抗剪承载力及改善其变形能力， 一般采用复合箍筋， 箍筋沿全高加密；保证短柱的纵向钢筋对称布置．且每侧的纵向钢筋配筋率不宜大于

1.2 ％的方式处理， 也可以采用外包钢板、配 x 形钢筋等方式处理。

6、部分计算参数的合理选用

6.1梁扭矩的折减

现浇框架结构中．如果梁两边没有楼板或有弧形梁时．扭矩折减系数应为 1.0：如果梁两侧均有楼板， 应对梁的扭矩进行折减， 折减系数一般为 0.4 。对于～般工程， 梁的配筋应计算两次；一次对所有梁的扭矩折减， 计算出两侧都有楼板的梁的配筋；另一次对所有的梁扭矩不折减。计算出一侧有楼板或两侧都没有楼板的梁的配筋。这样计算结构比较符合实际。这一点应引起设计人员的重视。

6.2梁端负弯矩调整系数与粱弯矩放发系数

结构计算时， 框架梁在竖向荷载作用下， 梁端负弯矩往往很大， 造成钢筋太密，无法施工；同时， 由于框架结构～般为超静定结构， 框架梁在达到承载能力极限状态之前， 总会产生不同程度的塑性内力重分布， 因此可以适当降低框架梁在竖向荷载作用下的负弯矩， 通过平衡条件相应增大梁跨中弯矩。应注意这里只是降低梁在竖向荷载作用下的负弯矩， 然后再与水平作用产生的弯矩组合设计。而梁弯矩放大系数仅在没有考虑梁的活荷载不利布置时起作用．并且对梁的正负弯矩均起作用， 且不可与考虑梁的活荷载不利布置同时考虑， 这样会引起梁弯矩增大， 造成材料浪费。

7、非结构构件的设计

根据《建筑抗震设计规范》第3.7.1 条规定， 非结构构件， 包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备、自身冀其与结构主体的连接．应进行抗震设计。比如框架结构中女儿墙构造柱的设置， 尤其注意女儿墙高度大于1.0m 时，应注意采取结构构造措施， 保证女儿墙的稳定；还有建筑装饰用的砌块柱的稳定性、突出屋面的小构架内力与配筋( 应与主体结构一起输入计算) 。《建筑抗震设计规范》第 13 章对此有专门规定， 设计人遇到类似工程应严格遵守此规定。突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱的地震作用效应， 宜乘以增大系数 3， 此增大部分不应往下传递， 但与该突出部分相连的构件应计入， 具体详见< 建筑抗震设计规范》第 5.2.4 条的规定。框架结构中突出屋面的电梯间、楼梯间、水箱间应采用框架承重， 不应采用砌体承重。
8、结语
本文主要阐述了多层框架结构在设计过程中的基本问题， 当然实际设计过程中可能会遇到更多问题， 在此不再赘述。设计多层框架结构， 设计人应首先判断结构方案是否可行，应该对可能碰到的问题提前采取措施予以解决

源于：怎么发表职称论文www.udooo.com

，并对所有计算结构认真分析、判断，准确无误后方可应用于实际工程。
参考文献：
GB50011-2001，建筑抗震设计规范[S]．
杨小兵. 混凝土结构概念设计[J]. 建筑结构.2001，1．
[3] GB50010-200

2.混凝土结构设计规范[S]