淺談民用建筑多層框架結構設計

余文柏（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司，重慶 400016）

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淺談民用建筑多層框架結構設計

余文柏
（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司，重慶 400016）

摘 要：隨著建筑的功能以及外觀造型逐漸增加，人們對建筑的個性化要求以及實用性要求也在不斷增多，尤其是民用建筑，所以在設計民用建筑工程項目結構時，需考慮建筑結構的安全性、可靠性以及其抗震性能，使人們多方面的需求均得到滿足。本文主要分析了提升民用建筑工程項目多層框架結構的設計方法。

關鍵詞：民用；建筑多層框架結構；設計

1 前言

隨著社會的發展，人們的物質需求已得到了基本的滿足，人們對建筑的功能以及造型需求變得越來越高，這使得建筑越來越多樣化，其復雜性越來越高。對于民用建筑來說，人們更加關注其實用性以及個性，所以為了確保民用建筑項目質量達到要求，設計人員需要對民用建筑項目的結構進行優化處理設計，提升民用建筑的安全性、可靠性，使其更能滿足人們的日常生活需求。下面對增強民用建筑工程項目多層框架結構的設計方法進行詳細論述。

2 選取有效的設計參數，并做好抗震性能設計

一般在設計多層框架結構時，需計算好建筑的抗震等級。對于民用建筑來說，其抗震等級的確定是極為重要的。一般民用建筑的抗震等級需根據建筑類型、結構類型、場地類別以及結構高度等確定。根據《建筑工程抗震設防分類標準》，民宅以及辦公樓等普通建筑歸屬于丙類建筑，因此需根據丙類建筑的要求開展建筑結構設計；振型組合數。振型組合數和結構層數之間存在正比關系，其同樣為民用建筑項目結構設計的重要組成參數。一般隨著建筑層數的逐漸增多，振型組合數會隨之增大，反之振型組合數會逐漸減少；科學制定建筑結構設計周期折減系數。由于框架結構的建筑需設置填充墻，這導致計算出的剛度要略小于實際剛度。另外由于計算周期一般會超過實際周期，若基于計算周期計算民用建筑的地震剪力大小，往往會導致民用建筑的抗震性能遠小于預期。因此可通過降低民用建筑計算周期，來達到提升民用建筑項目建構強度的目的，除此之外在計算過程中需科學計算，并注意比例；基礎拉梁。為了保證多層框架結構建筑的設計質量，需考慮到結構的拉梁設計。一般基礎拉梁設計需結合建筑的實際情況確定。其中若建筑的埋設深度較深，可通過短柱的設置來提升建筑的抗震性，若埋設深度較淺，可根據建筑的主軸方向設置拉梁，拉梁截面需基于建筑深度以及實際情況確定。

另外在地震出現之后，整個多層框架結構建筑的部分位置可能會出現損壞情況，所以為了保證多層框架結構建筑的穩定程度，一定要保證其抗震性能。一般來說，除了要選擇有利于抗震的建筑場地，以及明確、簡潔的框架傳力體系，均勻布置兩個方向的框架抗側力構建之外，還需要以“強柱弱梁、強剪弱彎”等概念設計原則，預判塑性鉸的大致位置。在框架結構中，如果塑性鉸出現在柱中，則結構屬于脆性破壞，結構倒塌前，變形較小，抗震性能較弱。若出現在梁端，由于結構在受到破壞之前本身存在一定的變形，可以吸收以及消耗大量地震能量，從而通過增加結構的延性，減輕結構破壞程度，使得結構具有較好的抗震性能。另外通過相關實驗調查發現，由于現澆樓蓋框架，可能存在設計因素或者施工因素，造成了強梁弱柱，使得框架的破壞模式改變，由此可以得知強梁弱柱會導致框架結構出現嚴重的地震損壞。所以設計人員在設計過程中，要注意結構的概念設計。不要人為地加強梁端縱向配筋，從而導致強梁弱柱。在設計過程中適當加強橫向抗側力構建框架柱，有意識地針對個別框架柱加強，如角柱、樓梯間四周框架柱等。

3 科學調整民用建筑結構的框架柱配筋

為了保證多層框架結構的抗震性能，需科學調整框架結構的框架柱配筋。這是由于框架柱結構在受到地震作用時，其不同部分會受到不同的扭轉剪力，特別是角柱，角柱遭遇雙向地震作用，屬雙向偏心受力構件且扭轉效應對內力影響較大，受力復雜，再加上橫梁的約束相對來說比較弱，導致框架柱的震害程度要高于內柱。所以為了保證框架的抗震性能達到預期，需根據最不利的方向計算確定建筑的框架。其次還可以在計算好框架橫方向配筋值以及縱方向配筋值之后，選擇較大的配筋值，同時使用對稱配筋這一基本原則，保證框架柱的配筋。一般在進行配筋計算工作時，需考慮以下情況：在地震的影響之下，抗震墻端柱、角柱以及邊柱極易出現偏心受拉，就此柱內縱筋總截面需超過計算值的25%；另外框架柱的配筋需根據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；為了使箍筋更好地捆綁約束所澆筑的混凝土，框架柱的箍筋手段需設置為井字形復合箍或者是菱形；需使用焊接方式連接二級與三級框架結構的底部加強結構以及底層柱底的縱筋，如果柱縱向鋼筋結構的總配筋率大于3%，所使用的箍筋直徑需超過8mm；由于多層框架在進行電算過程中，往往會忽略基礎存在的不均勻沉降問題以及溫度應力，所以如果地基土質不均勻或者是軟弱土層較厚，與多層框架的垂直以及水平尺寸相對來說比較大時，需合理提升框架柱的配筋，同時于框架的縱向以及橫向建立基礎梁，需注意的是該處的配筋需根據框架梁加以規劃設計，同時根據規范要求規定建立箍筋加密區，不可根據構造設置。

4 對框架梁裂縫寬度以及斜截面配筋進行有效調整

民用建筑結構設計人員需要著重處理框梁的裂縫寬度大小，一般裂縫的寬度會受到兩方面因素的影響，也就是受力筋的直徑大小以及縱筋配筋率，與構建所澆筑使用混凝土的強度等級影響，設計人員需要基于這兩種因素，適當提升梁的配筋，同時合理地提升梁的橫截面尺寸大小。另外，在使用計算機方法開展結構模型設計時，為了更好地計算內力組合以及裂縫寬度，需分開輸入各個恒活載數值。為了更合理、科學地使用彎矩調幅，以保證電算結果的可靠性，可使用以下兩種措施，也就是在對梁端固定彎矩進行調幅處理后，再合理分配力矩，也可以先以力矩分配方法為基礎，將梁端彎矩準確計算出，再將結果和調幅的系數相乘，如此就能夠更為合理、有效地應用彎矩調幅。

5 框架結構類型一定要保持一致

在對建筑工程項目的多層框架結構展開設計時，一定要確?？蚣芙Y構類型相同，避免框架結構中出現兩種或者是兩種以上的結構類型，尤其是電梯間、樓梯或其他特殊房間不可使用磚墻結構。這是由于框架結構一般為柔性結構，但是磚混結構通常為剛性結構，上述兩種結構之間具有互不相融的特性，所以在對多層框架結構加以確定時，一定要確保多層框架結構變形的協調性，避免選擇混合結構，從而提升建筑的安全程度。

6 做好基礎聯系梁的設計

由于部分建筑項目的基礎埋設相對較深，就此可通過基礎聯系梁的使用，達到縮短底層柱結構計算長度的目的。因為大部分建筑均存在有抗震設計要求，就此需要基于兩個主軸的方向開展基礎聯系梁的設計作業，與此同時還應當使基礎聯系梁結構的配筋符合梁的受力要求。通常基礎聯系梁結構所具有的標高需要與基礎頂端標高相同，若是建筑結構屬于獨立擴展基礎形式，則需要通過混凝土材料密封好獨立基礎以及基礎聯系梁結構之間所具有的縫隙，并做好基礎聯系梁結構的澆筑施工。在對基礎聯系梁結構展開設計時，可以通過基礎聯系梁結構的運用，使得柱底彎矩達到平衡，就此設計人員應基于框架梁設計來確定基礎聯系梁結構的配筋與其截面尺寸，并確保于框架柱中，基礎聯系梁結構縱筋的加密程度以及錨固程度。

結語

建筑結構設計本身具有一定的復雜性以及多方面性，設計人員在對多層框架結構進行優化設計時，需利用自身的豐富經驗，扎實的理論知識，本著認真負責的態度，根據相關設計規范要求，以及設計計算結果確定民用建筑結構體系，并對設計過程中出現的各種問題進行合理地處理，使得民用建筑工程項目結構設計質量達到建筑使用要求，以提升其安全性、可靠性。

參考文獻

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