鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計要點探析

程一帆

（黃山市城市建筑勘察設計院　安徽　黃山　245000）

鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計要點探析

程一帆

（黃山市城市建筑勘察設計院安徽黃山245000）

隨著我國建筑行業的發展，鋼筋混凝土多層框架房屋結構已經成為了我國建筑結構中的重要組成部分。其設計效果直接影響著建筑安全質量，也影響著建筑使用功能和經濟效益，已經成為人們關注的焦點。本文根據鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計的工程實例，綜合闡述了框架計算、基礎拉梁層等幾項要點中應注意的幾個問題。

鋼筋混凝土；多層框架房屋；結構設計；要點

1　引言

隨著我國現代化的推進，建筑行業也取得了很大的發展。其中鋼筋混凝土多層框架房屋結構，因其結構靈活、傳力明確、抗震能力強以及整體性強等特點，在現代建筑中廣泛應用。但由于我國鋼筋混凝土多層框架房屋結構起步較晚，如果在設計時，不能進行充分全面地考慮，則很容易出現問題。不利于建筑工程的正常開展，甚至對建筑結構的質量與安全造成威脅。因此我們要對鋼筋混凝土多層框架房屋結構框架設計過程中的問題進行分析，保證建筑結構設計質量和安全。

2　框架計算簡圖不合理

框架計算簡圖是鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計的重要內容。在對設計過程中，設計人員應充分考慮現場情況，依照具體結構進行設計計算。在無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋結構框架中，獨立結構位置較深時，基礎梁位置一般設置在-0.05m左右。以某3層住宅樓為例，在鋼筋混凝土多層框架房屋結構的框架簡圖設計計算中，建筑高3.3m，基礎高度0.8m，埋深4.0m，基礎拉梁深0.05m，室內外高差0.45m，抗震烈度小于Ⅵ度，建筑場地為二類。該住宅樓框架簡圖計算中的首層層高H1= 3.15m；層2層高H2=3.35m；層3層高H3=3.3m；層4層高H4= 3.3m。得到層高數據后要對框架柱底層柱腳彎矩設計值進行明確，在原設計值上乘以增大系數。

當基礎埋深較淺時為了避免梁下部框架柱形成短柱，要將拉梁頂面標高于基礎標高保持一致。在數據選取過程中要在拉梁上部框架高度上加入一層層高，將其作為第一層標準層計算高度。除此之外，還要對框架簡圖截面進行明確，依照框架數據構建電算程序系統，對上述數據進行電算化處理，得到最終計算數據。

3　基礎拉梁層的計算模型不符合實際情況

在地梁層無鋼筋混凝土樓板地面，采用SATWE或者SATWE-8等程序在計算框架的整體過程中，地面層樓板應采取0值為厚度單位，而并非直接定義全房間洞口。并對其彈性的節點進行定義，采用總剛分析法對其整體進行計算總結。在程序進行分析過程中，如果依據假定剛性樓面自動進行計算，則會與實際情況不符。梁加強平面結構示意圖如圖1所示。

圖1　梁加固平面結構示意圖

4　獨立基礎設計荷載取值不當

鋼筋混凝土多層框架房屋結構通常選取柱下獨立基礎方式。高度在25m范圍內并且不超過8層的情況下，如果軟弱粘性土層不存在于主要地基持力層。通常情況下，一般民用框架房屋及與其基礎荷載相當的多層框架廠房不需要驗算其基礎和地基的抗震承載力。但仍需對風荷載的影響進行充分考慮。所以在計算分析鋼筋混凝土多層框架房屋時，必須將風荷載輸入，否則將會導致基礎設計配筋較少以及尺寸較小問題出現，對上部結構和基礎本向的質量安全產生影響。

5　基礎拉梁設計問題

在進行基礎梁設計時，應對其基礎埋深數據進行充分全面的考慮，使應力和埋深設計保持一致，避免對拉梁穩定性造成影響。設計時，如果基礎埋深值較大時要盡量選取短柱基礎方案，在其±0.000以下設置基礎拉梁位置。在保證符合構造要求的情況下，對基礎拉梁結構進行調整，構建梁加強結構，保證鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計的有效性，具體結構見圖1。常規設計中基礎拉梁截面中心距可以選取為柱中心距的1/20左右，高度可以選取為1/12～1/16左右，且保證滿足最小配筋率。適當情況下還可以對配筋進行疊加，依照結構構造及短柱標高確定配筋疊加數據。

6　框架結構問題

在傳統鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計的過程中，設計人員常在框架結構中設置樓電梯小井筒。這種設計在很大程度上影響了框架結構穩定性，對鋼筋混凝土多層框架房屋安全質量具有一定的影響。樓電梯小井筒可以造成框架結構地震剪力下降，加大鋼筋混凝土多層框架房屋施工難度。在施工過程中，設計人員需要設置隔墻，適當進行開洞、隔縫等，容易造成框架結構剛性受到影響。因此在框架結構設計時要避免設置樓電梯小井筒，通過鋼筋結構代替小井筒。依照框架抗震等級及抗震要求確定框架配筋，構建對應框架結構。在框架鋼筋結構中的樓電梯及水箱間進行設置時要對其框架承重進行全面分析，依照墻體承重指標確定該部分結構框架承重系數。

7　結構計算中幾個重要參數的合理選取

所有的計算機計算結果，應經分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。通常情況下，計算機的計算結果具體與樓層側向剛度比和地震剪力系數、結構的自振周期、質量和振型參系數、梁、柱、墻和板的配筋和墻柱的軸壓、框架抗震墻結構抗震墻承受的地震傾覆力矩、柱底部截面和底層墻的內力設計值、超筋超限信息以及總地震傾覆力矩的比值等。應依據在施工圖設計過程中的實際工程狀況，并結合空間設計程SATWE和有限元為例進行計算，科學合理的對參數進行選擇。

7.1梁、柱箍筋間距選取

鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計中梁、柱箍筋間距要與《建筑抗震設計規范》中的規范間距一致。一般設計中，梁、柱箍筋加密區間距可以為100mm左右，非加密區間距可以為200mm左右。在計算過程中設計人員要依照梁、柱箍筋體系及梁、柱結構狀況對系統進行明確，對數據進行電算化計算，確定柱箍筋、梁的數目和直徑。加密區梁、柱箍筋直徑與非加密區相比，相對要較高，并保證其最小構造配筋要求。梁體中心箍筋應結合鋼筋混凝土多層框架房屋結構的抗扭和抗剪需求，并適當調整其密度。

7.2地震力的振型組合數

高層建筑中，在進行計算考扭轉耦聯過程中，假設不能全面充分的考慮地震力的振型組合數的情況時，振型組合數數值做少要取到3；如果房屋的層數小于2時，振型數直接取層數。如果振型數大于3，振型組合數最好小于層數且取3的倍數；假設結構剛度較大或層數較多時，應直接取振型數。當出現多塔結構、結構有轉換層以及頂部有小塔樓時，振型數取值應大于12，但與房屋層數相比，不能多于3倍；當結構存在不規則情況時，應結合扭轉耦聯進行全面考慮，振型數的取值最好大于9；依照相關規定，可按照振型參與質量達到總質量（即有效質量系數）的90%以上，確定所需的振型數。選取正確的振型個數具體可采SATWE等程序進行參與質量的比值進行輸入。

7.3地下室層數的輸入處理

地下室大多也設置于鋼筋混凝土多層框架房屋結構中。因為其隔墻較少，一般多選用筏板式作為基礎。在地下室參數電算過程中，應同時輸入上部結構和地下室層數，并依據實際地下室層數在總信息進行填寫。此外進行抗震計算過程中，框架底層柱底截面的彎矩設計值，計算程序會自動對乘，從而使系數增大。并且比較分析對每層的側移剛度，以便可對房屋的嵌固位置進行準確的判斷，并作出調增，通過有針對性的抗震構造措施，從而對樓板的最小配筋率及厚度進行保障等；當出現豎向不規側的結構時，不單要對薄弱層進行驗算，還需使其地震剪力，與1.15的增大系數相乘。在結構總體計算過程中，如果實際輸入的層數多于填寫在總信息中層數，則會使彎矩設計值的增大系數乘錯位置。

7.4結構周期折減系數

因為存在填充墻，抗震墻及框架結構的實際剛度，計算周期與計算剛度比實際相比，相對較大。所以，地震剪力的計算結果也就相對偏小，致使結構存在安全隱患。所以有必要對在結構中折減計算周期，但要對計算周期的折減系數進行適當控制，不能過大。進行砌體填充墻時如果全部采用輕質墻體板材進行填充時，折減系數應為0.9。假設只采用純框架，無墻，可以不折減計算的周期。砌體填充墻選用輕質砌塊或較少的情況使，數值選取可在0.7～0.8左右；并且周期折減系數的選取范圍應在0.6～0.7的范圍內。

8　結束語

鋼筋混凝土多層框架房屋結構已經成為了我國建筑結構中的重要組成部分。其設計效果直接影響著建筑安全質量，也影響著建筑使用功能和經濟效益，已經成為人們關注的焦點。但由于鋼筋混凝土多層框架房屋結構在我國的發展時間較短，設計內容還不完善，框架結構中還存在一些問題，這在很大程度上限制了我國多層框架房屋結構的發展。從設計核心問題著手提升結構設計效果，加大結構設計分析力度已經成為鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計研究工作中的重中之重。

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[3]丁愛民.鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計核心問題要議[J].河南建材，2014（5）.

TU375.4

A

1673-0038（2015）41-0096-02

2015-9-28

程一帆（1985-），男，助理工程師，本科，從事結構設計工作。