多層框架結構設計中存在的問題分析

孫曉寧++岳龍龍??

【摘要】隨著我國建筑行業的發展，鋼筋混凝土多層框架結構在建筑工程建設中已經被廣泛應用。文章將多層框架房屋結構設計中需要注意的幾個問題予以分析總結，以期為相關人員提供參考。

【關鍵詞】多層框架房屋；結構設計；鋼筋混凝土；荷載計算

Multi-frame structural design analysis of the problems

Sun Xiao-ning，Yue Long-long

（Luoyang delayed Huajian Engineering Co.， LtdLuoyangHenan471000）

【Abstract】With the development of China's construction industry， multi-layered reinforced concrete frame structure in building construction has been widely used. Multi-frame structure design house several issues that need attention articles will be analyzed and summarized in order to provide a reference for the relevant personnel.

【Key words】Multi-frame house；Structural design；Reinforced concrete；Load Calculation

鋼筋混凝土多層框架結構由于具有結構傳力明確、結構靈活、整體性強、抗震能力強等諸多優點，因此被廣泛應用于現代建筑中。雖然該種結構形式看上去比較簡單，但是在設計時，若把握不好，將會出現很多問題，以下是本人根據多年的設計經驗總結出來的幾個多層框架結構設計中值得我們思考的問題，以供大家參考。

1. 獨立基礎設計荷載取值

通常情況下，多層框架房屋采用的是柱下獨立基礎的形式，而《抗震規范》中明確指出，在地基的主要持力層沒有軟弱粘性土層的情況下，當建筑高度在25米以內且層數在8層以內的一般民用建筑，可以不對地基和基礎的抗震承載力進行驗算。但是在進行基礎設計時應該要將風荷載考慮進去。所以，不能因為一般建筑在地震區風荷載不是控制荷載而忽略了。還有些設計師在進行獨立基礎設計時，柱腳內力設計值取值不合理，只對軸力與彎曲采取了設計值，而未能考慮剪力，還有些甚至只取了軸力設計值。若獨立基礎的設計荷載取值不合理，將會導致建筑結構的不安全或者材料浪費。

2. 基礎拉梁層的計算模型問題

基礎拉梁層進行框架整體計算一般都是采用TAT或者SATWE等程序，由于基礎拉梁層無樓板，因此計算時樓板厚度應取零，并且定義彈性節點，分析計算式應該采用總剛分析方法。另外尤其是要注房屋平面不規則這一點。

3. 基礎拉梁設計問題

當多層框架房屋基礎埋深較大時，可以在±0.000以下的合適的位置設置基礎拉梁，以減小底層柱的計算長度以及底層位移。設計時可按照框架梁的要求，按照規范要求設置箍筋加密區。以抗震的角度來考慮，應該采用短柱基礎方案。通常情況，若獨立基礎埋置深度較小，或者以前埋置較深且已經采用了短柱基礎，但是當地基不良或者柱子荷載差異較大時，可設置構造基礎拉梁，其方位為沿著兩主軸方向。基礎拉梁的截面尺寸為：寬、高分別為1/20～1/30，1/12～1/18倍柱中心距。而構造基礎拉梁的截面的寬、高則可以可取其下限值，也就是1/30與1/18柱中心距離，縱向受力鋼筋計算時則可以取其連接的柱子最大軸力設計值的十分之一，構造配筋的配筋率必須滿足規范要求，同時，還要保證不得小于上下各214，鋼筋直徑不得小于8mm，間距為200mm。當填充墻或者樓梯柱直接支撐于拉梁上時，則應該將拉梁的界面適當的增大，其配筋也應該適當的增加。若框架底層高度不高或者基礎過去埋深不大時，可以利用拉梁平衡柱底彎矩，這時應該將基礎拉梁的結構尺寸設計大點。此時，應正彎矩鋼筋全跨拉通，而負彎矩鋼筋至少應在半跨拉通。其余要求均與上部框架梁完全相同。

4. 框架結構帶樓電梯小井筒

井筒將會吸收地震剪力，以至于框架結構承受的地震剪減小。因此框架結構應該盡可能的不要設置鋼筋砼樓電梯小井筒。若實在不可避免時，應該適當的減薄井筒的壁厚，并且可以通過豎縫，結構洞等方法將其剛度減弱。計算時，除按框架計算外，還應該按照帶井筒的框架進行復核，并且將與井墻連接的柱子的配筋進行加強。另外，尤其要注意，出屋頂的樓電梯間與水箱間等結構物的承重結構必須采用框架梁結構，而不能采用砌體墻；雨篷等構件不能夠從承重墻挑出，而是應該從承重梁上挑出；樓梯梁與夾層梁等不可以支承于填充墻上，而應該由承重柱來支承。

5. 結構計算中幾個重要參數選取問題

《抗震規范》中明確指出，采用計算機計算出來的所有結果，都必須在經過對其合理性、有效性認真分析判斷后才能適用于工程設計。一般，電算的結果主要包括結構的自振周期，樓層彈性層間位移、樓層地震剪力系數、樓層的彈塑性層間位移。樓層的側向剛度比，振型參與質量系數，墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋，底層墻和柱底部截面的內力設計值。框架——抗震墻結構中抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。要想對電算結果的合理性有一個正確的判斷，這就要求計算時必須選用正確的計算簡圖與合理的結構方案，還得分別將抗震設防烈度以及場地類別正確的輸入，除此之外，還必須將電算程序中的其他參數準確合理的輸入。

5.1結構的抗震等級的確定。

在建筑工程設計中，按照抗震設防來分類，一般的民用住宅建筑、公寓、辦公樓等，很多房屋建筑是屬于丙類建筑。當我確定這些建筑的抗震等級時，通常是根據本地區的抗震設防烈度、結構類型以及建筑高度，來查《抗震規范》中的6.1.2表來確的。但是對于交通、電訊、消防、能源以及醫療類建筑，大型商場與體育場館等公共建筑，首先，就應該確定其中哪些建筑物是乙類建筑。我們通常按照抗震設防烈度來計算乙、丙類建筑的地震作用。通常情況，乙類建筑，當抗震設防烈度在6～8度時，應該采取抗震措施。一般是在本地區的抗震設防烈度的基礎上再增加一度，再查表來確定其抗震等級。若該乙類建筑處于7度地區，而其高度又超過規定的范圍，此時，就應該采取更為有效的其他抗震措施。

5.2地震力的振型組合數。

多層建筑結構，若不需要進行扭轉耦聯計算，其地震力的振型組合數不應小于3；若振型組合數大于3，則應該取3的倍數，但與小于建筑物的層數；若房屋層數少于3層，振型組合數就取層數。不規則的高層建筑，當需要考慮扭轉耦聯時，其振型數不應小于9。建筑結構層數比較多或者其剛度變化較大時，其振型組合數應越大，比如有轉換、小塔樓等建筑，其振型組合數不應小于12，但是也不得多于3倍層數。我們一般可以采取振型參與質量為總質量的90%時所需要的振型數作為合適的振型數。在應用SATWE 等程序進行電算時，便可以將這種參與質量的比值輸入進去。但是，有些設計人員重視程度不夠，往往比較隨意的選取振型數，這是不行的。另外，只有在建筑結構的扭轉比較明顯時，才采用耦聯計算，若必要時還是需要補充非耦聯計算。

5.3結構周期折減系數的確定。

框架結構建筑結構中，因為存在填充墻，其實際剛度往往比計算剛度大。計算周期比實際周期大，因而，計算出來的地震剪力偏小，顯得結構的安全性較差，所以應該對結構的計算周期進行適當的折減，但是折減系數不得過大。若框架結構采用砌體填充墻，則其計算周期折減系數為0.6～0.7；若采用輕質砌體或者砌體填充墻較少則可取0.7～0.8；當全部用輕質墻體板材時，折減系數為0.9。而只有無填充墻的純框架，才可以不進行計算周期折減。

6. 結語

隨著我國建筑行業的發展，鋼筋混凝土多層框架結構由于具有結構傳力明確、結構靈活、整體性強、抗震能力強等諸多優點，因此被廣泛的應用于現代建筑中。雖然，其結構形式看上去比較簡單，但是設計時若考慮不周全、不仔細就會出現這樣或者那樣的錯誤，給建筑工程的建設造成不良的影響，有些錯誤甚至會給建筑結構的安全造成影響，因此我們在進行設計時，必須針對以上問題逐一進行落實，確保建筑結構設計質量。

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[文章編號]1619-2737（2017）01-20-098

[作者簡介] 孫曉寧，學歷：大學本科，職稱：助理工程師，工作單位：洛陽一拖華建工程設計有限公司，結構設計專業。

岳龍龍，學歷：大學本科，職稱：助理工程師，工作單位：洛陽一拖華建工程設計有限公司，結構設計專業。