关于多层混凝土框架结构设计的研究

摘要：

近年来，我国的建筑业有了长足的发展，其中钢筋混凝土多层框架结构的设计形式也被广泛地运用到建筑施工中。本文就多层混凝土框架结构的建筑形式作一具体分析，根据以往的框架结构的设计理念和设计规范，对现行的多层钢筋混凝土框架结构施工设计中存在的一些问题给予相关指导，并提出进一步改进的有效措施，以期该种设计方案能更广泛地被运用到施工中，推动建筑业进一步发展，为广大的结构设计人员提供一定的理论参考依据。

关键词：钢筋混凝土框架结构；设计；方案；措施

随着当代建筑业的飞速发展,钢筋混凝土多层框架结构的建筑随处可见，由于钢筋混凝土多层结构具有承载力相对较大、自身重量轻、抗震效果明显、工业化程度高等优点，所以被广泛运用到建筑施工中来。一般来说，普通的多层框架结构主要由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成，这四种构件组合而成的框架结构有较大的建筑空间，而且其空间布置也相对灵活，适用于不同类型的工艺需求。但是,在框架结构的设计过程中,仍然存在着一些急需施工技术人员解决的设计问题，主要表现在以下几个方面：

一、结构计算的问题

在建筑施工过程中，在有合理结构方案的前提下，结构设计的计算除了基本的数据以外，还要对结构计算简图进行正确的计算。而且，选择正确的抗震设防度和场地类别及合理的电算软件也是十分必要的。

1、结构设计中抗震等级的正确选取

建筑工程的施工设计中,各类建筑的防震等级是必选项之一，具体操作程序如下：根据《建筑抗震设计规范》中对建筑类别的具体规定，属于丙类的建筑,其抗震等级均按其所在地区的抗震设防烈度来计算。而对于乙类范畴的建筑,其抗震等级除必须符合所在地区的抗震设防烈度的具体要求外,对其抗震措施还有一定的要求，一般情况下,当抗震设防烈度在6—8度之间时,应在符合本区抗震设防烈度的基础上，再提高一度；当达到9度时,则应达到9度以上的抗震设防要求。但是，在实际的施工设计过程中经常出现抗震等级选错的情况，这就需要结构设计人员给予相关重视。

2、基本地震加速度的规范化设计

《建筑抗震设计规范》中明确规定:当抗震的设防烈度为7度时,基本地震加速度值应设计为0.1g和0.15g两种,而当抗震设防烈度达到8度时,基本地震加速度值的设计应分别为0.2g和0.3g。所以，在计算中，要严格地遵从地震区的划分,这样才能正确的选取基本地震的加速度值。

3、地震力振型组合数的选取

对于较层次较高的建筑, 《建筑抗震设计

规范》中规定：当其扭转耦联不再考虑范围之内时,期地震力振型组合数应大于3；多取为3的倍数,但必须少于建筑物的层数；当层数不大于2时,振型数可取与层数相符。同时，对于相对不规则的建筑,当扭转耦联需要考虑时,其振型数应不小于9；若建筑结构的层数较多时亦或者框架结构的刚度存在较大的突变时,振型数应尽量多取；如部分结构设计有转换层时,振型数必须大于12,但一定要小于建筑物层数的3倍；只有在对弹性楼板进行定义时，才可以取更多的振型组合数。

二、框架柱设计中应注意的问题

1、框架柱配筋的有效调整

多层钢筋混凝土框架柱的配筋率一般都不是很高,由于角柱在地震的影响下，又受双向弯矩的作用,而横梁的约束力又相对较小,使其一直处于双向偏心受压的状态下，故其是多层钢筋混凝土框架柱受扭转剪力最大的构件，所以，我们通常不采用电算结果作为框架柱配筋的有效数据，同时，为了使框架柱能相应地满足不同内力组合条件下所产生的强度要求,在配筋计算的过程中我们需要注意以下问题:

（1）要分别从两个最不利的方向对框架计算值进行选择,一般情况下，采用采用较大方向的框架结构配筋值计算得出的数据,然后开始对称配筋。

（2）注意控制柱单边方向纵筋根数的最少数目。

（3）将框架柱的配筋适当地放大,一般控制在1.2—1.6倍之间。其中，角柱通常采取1.4倍,边柱为1.3倍,中柱则为1.2倍。

（4）框架柱的箍筋形式多采用井字形,这样可以箍筋对混凝土的有效约束。

（5）二、三级的框架纵筋多采用焊接技术,若当纵筋的配筋率超过3%时,箍筋的直径必须大于8 mm，并进行焊接。

（6）对多层框架进行电算时,温度应力和基础的沉降通常不计,若当多层框架的尺寸较大及软土地基较厚时,可以对柱的配筋进行适当地放大,且在纵、横两处设置基础梁,同时，框架梁应作为配筋设计的依据,还应设置相应的箍筋加密区。

2、框架柱长度的计算

在建筑施工过程中，通常为了增加建筑物底部的整体有效性,进一步减少建筑物的位移,有时在地基±0.000 mm左右设置作为基础的连系梁。这是底层柱H的基础连系梁已经被分成了两个不同的部分。H的取值基础不应是连系梁顶面到一层楼盖顶面的高度值,这主要是因为基础连系梁的设计仅为构造设计,根本无法平衡底部柱脚的弯矩,更不可能成为上部结构的嵌固部分。

所以，最符合实际的做法是:基础连系梁以下的所有部分都看作是建筑物的底层,柱的H值应取基础顶面到连系梁顶面这一段的具体高度,这样就把实际建筑物的底层当做第二层来看。这时, 基础连系梁顶面和基础顶面中较大的内力就

可视为底层柱的配筋值的计算依据,同时，进一步对连系梁进行设计。

三、多层框架结构的具体设计要求

1、强柱弱梁的节点设计要求

所谓强柱弱梁的强弱,也就是指框架梁端截面的实际抗压能力的大小，它是决定当柱端截面受到强震作用后其塑性转动能力的高低的基础。由于他的存在，使得当柱截面受压后，不至压溃而形成“层侧移机构”。因此,在建筑施工过程中，一般都尽可能放大柱的截面尺寸,进一步地控制柱的轴压比使其满足具体的规范要求,以达到增加其延伸性的目的。

对于截面承载力进行验算时,可以人为地将柱的弯矩按强柱弱梁原则进行调整放大的设计,从而，对柱的配筋构造进行加强。除此之外，梁端纵向钢筋的配筋不得过高,以免造成强烈地震作用下塑性铰的转移。

2、强剪弱弯剪力墙的设计要求

为了提高抗震墙的抗震能力,避免对于截面较长的抗震墙的剪切破坏,应该将墙体分为几个小开口墙或单肢墙,并使其每个墙段的高宽之比不小于2。目前,有许多建筑物的抗震设计多采用将结构中门洞连梁、窗洞连梁的截面高度极小的二力杆件设计方式,这重做法是很不利于抗震的。

在实际的设计过程中,一般都对连梁的刚度进行折减,这主要是因为减小剪力墙在水平力作用下的强度值,通常可*的办法是先对梁进行作用，使连梁能形成塑性铰而不发生脆性破坏。强剪弱弯是保证构件的延伸性,防止脆性的破坏原则,它要求人们要不时地加大各承重构的抗弯能力,使这些部位在结构在地震等级较高时也以足以保证不出现脆性剪切失效的情形。同时，对于多层钢筋混凝土框架结构还应注意其抗剪验算的计算,以使其能满足相关规范的具体要求。