多層框架建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度及注意事項

潘曉康

摘要：框架結(jié)構(gòu)是多層建筑中常見的一種結(jié)構(gòu)形式。在框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，由于設(shè)計人員對規(guī)范理解及經(jīng)驗的不同，在設(shè)計時就會采取不同的方法。本文結(jié)合工程實例，對該項目的技術(shù)難點進行了剖析，提出了相應(yīng)的解決措施，并分析了框架結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的確定和設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：多層框架結(jié)構(gòu);原則;計算參數(shù)

一、 工程概況

某建筑群包括三棟7層住宅、6棟2層商業(yè)及2層地下室。多層住宅采用混凝土異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)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(yè)采用框架結(jié)構(gòu)體系，框架抗震等級為三級，多層住宅基礎(chǔ)采用筏板樁基，其余部分基礎(chǔ)采用承臺樁基。本工程設(shè)防烈度為7度，設(shè)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(shè)計地震分組為一組。

二、項目的技術(shù)難點

該項目主要技術(shù)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(yè)，建筑商業(yè)部分需要較大開間，因此采用了框架結(jié)構(gòu)體系，部分結(jié)構(gòu)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(guī)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(jié)構(gòu)，由于柱截面寬度較小，在計算時，易出現(xiàn)柱節(jié)點域抗剪不滿足。

三、多層框架建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些注意事項

（一）調(diào)整框架柱配筋的設(shè)計分析

為了提高框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)固度，需要對框架柱配筋進行調(diào)整?？蚣苤卣鹱饔孟?，角柱等位置受到的扭轉(zhuǎn)作用力較強，雙向偏心作用下增加了扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對內(nèi)力負面影響大，橫梁約束效果差、導(dǎo)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(xiàn)偏心受拉，就此柱內(nèi)縱筋總截面需超過計算值的25%;另外框架柱的配筋需根據(jù)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(shè)計處理;焊接方式采取二級、三級底部結(jié)構(gòu)。保證縱向鋼筋設(shè)計的配筋率高于3%，箍筋直徑需要大于8mm。

（二） 做好地基設(shè)計

多層民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員需要從實際工程勘察資料、地質(zhì)水文條件等出發(fā)考慮，分析對應(yīng)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(yīng)用。持力層設(shè)計前需要分析基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)計工作、民用建筑的合理性具有重大意義。針對現(xiàn)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(chǔ)作為高層框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，設(shè)計人員在對基礎(chǔ)進行設(shè)計時，有必要將地基承載力及變形測量出來，計算出基礎(chǔ)底面尺寸計，在此基礎(chǔ)上，計算出基礎(chǔ)截面，布置好承重框架，根據(jù)承重框架布置的方向也不同。

（三）做好框架結(jié)構(gòu)柱的設(shè)計

在進行框架結(jié)構(gòu)柱設(shè)計時，如果地上部分設(shè)計是圓柱，設(shè)計人員要盡量將地下部分設(shè)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(shè)計人員要保證其最少在8根以上，同時為有效地增加結(jié)構(gòu)的整體性和結(jié)構(gòu)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(shè)計人員要盡量采用井字復(fù)合箍的方式進行箍筋，如果建筑結(jié)構(gòu)對抗震有要求，設(shè)計人員要嚴格的按照抗震設(shè)計規(guī)范對其進行加密處理，從而確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)柱的抗震性能滿足相關(guān)規(guī)定。一般情況下，框架結(jié)構(gòu)柱的截面需要滿足以下要求：對于非抗震要求，框架結(jié)構(gòu)柱的截面邊長不能小于250mm;對于四級抗震要求的建筑結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)柱的截面邊長不能小于400mm。

（四）做好框架結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的確定

1、地震加速度值的設(shè)計

建筑抗震設(shè)計規(guī)范要求：在抗震設(shè)防烈度是7度時，設(shè)計基本地震加速度值可分別為0.1g與0.15g兩種，而抗震設(shè)防烈度8度時，設(shè)計基本地震加速度值各位0.2g與0.3g兩種。明確規(guī)范的要求，對地震區(qū)的劃分嚴加注意，從而選取合理的設(shè)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(yīng)的影響非常大。

2、結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)的設(shè)計

框架結(jié)構(gòu)中的填充墻，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)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(yīng)變小，結(jié)構(gòu)變得不安全，因此必須對結(jié)構(gòu)的計算周期進行折減。根據(jù)填充墻的數(shù)量及材料來選取折減系數(shù)，一般為0.7～0.9。

3、梁剛度放大系數(shù)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(xiàn)的剛度增大，使結(jié)構(gòu)的計算剛度小于實際剛度，設(shè)計出的地震剪力變小，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全。所以進行計算時應(yīng)對梁的剛度進行放大，邊梁放大系數(shù)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(jié)構(gòu)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(jié)果的影響很大。在選用的程序中給定的梁的設(shè)計彎矩放大系數(shù)，也不一定能夠?qū)こ痰氖芰η闆r進行實際反映，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)應(yīng)該進行復(fù)核，規(guī)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(jié)語：

設(shè)計人員，在進行框架結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計時，要熟練理解掌握設(shè)計規(guī)范，同時根據(jù)自己工作中的經(jīng)驗，選擇出合理的結(jié)構(gòu)體系。以上所述是我進行工程設(shè)計的一些體會，希望能給眾多設(shè)計人員帶來一定的幫助，設(shè)計出更加合理安全的框架結(jié)構(gòu)房屋。

參考文獻：

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[3]楊宗敏.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計分析 [J].科技信息，2009.