基于多層砼框架房屋的結構設計探討

湖北東楚園林古建有限公司 湖北大冶 435100

摘要：近些年我國建筑行業的發展步伐逐步加快，建筑施工技術更是日新月異，建筑外觀結構設計類型逐漸增加，其中混凝土多層框架結構因其優點被廣泛應用。結構設計的質量決定著建筑工程施工順利與否，一個好的機構設計更能完好的表現建筑工程的使用功能等。本文主要探討結構設計在多層砼框架房屋中的分析。

關鍵詞：結構設計；多層；框架；房屋

因混凝土框架結構設計具有結構傳力明確、靈活、整體抗震能力強等優點，被廣泛應用于建筑工程設計中。施工技術是建筑工程質量的關鍵點，而結構設計是施工的前提和基礎。混凝土框架結構從房屋外觀與其他建筑設計較為簡單，但簡單當中更多的是復雜，如果在前期對混凝土框架結構建筑設計不當，在后期的修繕工程中會存在更多不必要的麻煩。

一、混凝土框架結構設計

1、框架結構的豎向、水平作用（如右圖示）。

2、框架結構是由梁、柱構件通過節點連接構成，如整棟房屋建筑都采用這種結構形式，則稱為框架結構體系或框架結構房屋。按照施工技術的不同框架結構可以分為現澆式、裝配式、裝配整體式三種。框架結構是由水平力引起的樓層剪力，使梁、柱構件產生彎曲變形，進而形成框架結構的整體剪切變形。由水平力引起的傾覆力矩使框架柱產生軸向變形（一側柱拉伸另一側柱壓縮），形成框架結構的整體彎曲變形。在混凝土框架結構房屋建筑中建筑層數不多時，其側移主要表現為整體剪切變形，整體彎曲變形的影響很小。

框架結構側移如右圖示。

3、多層混凝土框架結構體系優點：（1）建筑平面布置靈活能獲得較大的空間（適用于商場、餐廳、大型超市等），也可以按照適用需求做成小房間；（2）建筑立面處理簡便，結構自重較輕；（3）計算理論比較成熟；（4）在一定范圍內造價較低；（5）整體性能較好。多層混凝土框架結構體系缺點：框架結構的側向剛度較小，而水平荷載作用下側移較大，有時會影響正常使用，如果框架結構房屋的高寬比較大，則水平荷載作用下的側移也較大，而且引起的傾覆作用也比較嚴重。

4、混凝土框架結構設計：為了避免梁支座處抵抗負彎矩的鋼筋過分擁擠，以及在抗震結構中形成梁鉸破壞機構增加結構的延性，可以考慮框架梁端塑性變形內力重分布，對豎向荷載作用下梁端負彎矩進行調幅。對現澆框架梁、梁端負彎矩調幅系數可取0.8-0.9。對于裝配整體式框架梁，由于梁柱節點處鋼筋焊接、錨固、接縫不密實等原因，受力后節點各桿件產生相對角變，其節點的整體性不如現澆框架，故其梁端負彎矩調整系數可取0.7-0.8。框架梁端截面負彎矩調幅后，梁跨中截面彎矩應按平衡條件相應增大。截面設計時，框架梁跨中截面正彎矩設計值不應小于豎向荷載作用下按簡支梁計算的跨中截面彎矩設計值的50%。應先對豎向荷載作用下的框架梁彎矩進行調幅，再與水平荷載產生的框架梁彎矩進行組合。在柱的配筋計算中需要確定柱的計算長度l0，在《混凝土結構設計規范》中規定，l0必須按照下列規定進行：（1）一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結構，各層柱的計算長度l0按相關規定進行取用；（2）當水平荷載產生的彎矩設計值占總彎矩設計值的75%以上時，框架柱的計算長度l0可按相關計算公式進行計算，并取其中最小值。

二、多層混凝土框架結構設計的構造要求

1、梁縱向鋼筋、梁箍筋的構造要求：梁縱向受拉鋼筋的數量除按計算確定外，還必須考慮溫度、收縮應力所需要的鋼筋數量，以防止梁發生脆性破壞和控制裂縫寬度。縱向受拉鋼筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全長頂面和底面應至少各配置兩根縱向鋼筋，鋼筋的直徑不應小于12mm。框架梁的縱向鋼筋不應與箍筋、拉筋、預埋件等焊接；梁箍筋的構造要求：應沿框架梁全長設置箍筋。箍筋的直徑、間距及配筋率等要求與一般梁的相同，可參見《混凝土結構設計原理》中的內容。框架柱圖如右所示。

2、現澆梁柱、裝配整體式梁柱節點：梁柱節點處于剪壓復合受力狀態，為保證節點具有足夠的受剪承載力，防止節點產生剪切脆性破壞，必須在節點內配置足夠數量的水平箍筋。節點內的箍筋除應符合上述框架柱箍筋的構造要求外，其箍筋間距不宜大于250mm，對四邊有梁與之相連的節點，可僅沿節點周邊設置矩形箍筋。裝配整體式梁柱節點設計是框架機構設計的關鍵環節，設計過程中應當保證節點的整體性，同時進行施工階段和使用階段的承載力計算。在保證結構整體受力性能的前提下，連接形式盡量避免復雜、傳力直接、受力明確、安裝方便。誤差易于調整，在安裝后能較早承受荷載，以便于上部結構的繼續施工。

3、結構設計主要要點：（1）框架結構是多層、高層建筑的一種主要結構形式。結構設計時，需首先進行結構布置和擬定梁、柱截面尺寸，確定機構計算簡圖；（2）設計框架結構房屋的梁、柱、基礎時，應將樓面活荷載乘以折減系數，一考慮活荷載滿布在各層樓面上的可能性程度。計算作用在框架結構房屋上的風荷載時，對主要承重結構和圍護結構應分別計算；（3）豎向荷載作用下框架結構的內力可用分層法、彎矩二次分配法、系數法等進似法計算；（4）水平荷載作用下框架內力可用D值法、反彎點法、門架法等近似方法計算，其中D值法的計算精度較高；（5）D值是框架結構層間柱產生單位相對側移所需施加的水平剪力，可用于框架結構的側移計算和各柱間的剪力分配。

三、結語

通過以上文章敘述可見，多層混凝土框架結構設計伴隨建筑行業的發展也在逐步發展，國內建筑行業的迅速發展，建筑設計中混凝土框架結構被廣泛應用，也在應用中逐步完善。

參考文獻：

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