民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則與要點探析

岳曉愿　韓哲

摘要：多層框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計、施工相對靈活，在民用房屋建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。本文將針對多層框架結(jié)構(gòu)進行細致分析，通過其結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，針對性的對民用建筑的多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行分析，為相關(guān)同行提供參考。

關(guān)鍵詞：民用建筑；多層框架；結(jié)構(gòu)設(shè)計

目前，大多數(shù)的民用建筑采用多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，為了確保多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的高質(zhì)量和高安全性，研究其所存在的潛在問題，并針對問題提出相對應(yīng)的解決方案勢在必行。

1 多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

（1）類型必須保持一致。

構(gòu)建一個合理的民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)，其核心關(guān)鍵在于保障框架結(jié)構(gòu)類型為同一類型，如果使用不同的框架結(jié)構(gòu)，由于其本身較為柔性的特性，很難和較剛硬的磚混結(jié)構(gòu)融合，導(dǎo)致建筑物整體結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)，不統(tǒng)一，帶來不可預(yù)估的安全隱患。

（2）合理安排框架梁設(shè)計。

民用建筑中，框架梁十分重要，進行框架設(shè)計時，一定要考慮懸臂梁梁端的變形情況，合理處理梁、柱之間的節(jié)點關(guān)系，剔除潛在的安全風險。

綜上，民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須充分論證各種設(shè)計可能對建筑產(chǎn)生的影響，采用科學的計算方法，啟用專業(yè)的設(shè)計人員。

2 基于實例分析民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）做好地基基礎(chǔ)的設(shè)計。

設(shè)計人員需測量地基承載力及變形情況設(shè)，通過科學的計算方法，對基礎(chǔ)地面尺寸、基礎(chǔ)界面等信息計算，最終布置好承重的框架結(jié)構(gòu)。

（2）梁的設(shè)計。

目前部分民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，梁板出現(xiàn)整體設(shè)計相對錯位的情況，例如，某小區(qū)的局部結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：

某小區(qū)的局部結(jié)構(gòu)圖

L1是主梁結(jié)構(gòu)，L2是次梁結(jié)構(gòu)，柱A為主梁L1的支座，而B為主梁和次梁的相交點。通過本圖可看到，主梁、次梁交點B靠近主梁支座，次梁L2荷載作用并沒未全部作用在L1上，而是和L1共同承擔。次梁L2下部鋼筋必須全部錨入主梁中，會造成主梁L1受扭的不良局面，所以要配置抗扭鋼筋。但是，當A與B這段主梁結(jié)構(gòu)的扭矩非常大時，會造成超筋的情況出現(xiàn)。對此，為保證建筑結(jié)構(gòu)安全性，設(shè)計時需采取以下措施：只將次梁的一端做成鉸接，這樣會使得次梁支撐在主梁上面，主梁L1的配筋相對減少，次梁L2下部的鋼筋相對增大，AB之間的扭矩將降低為零。

因此，在多層民用建筑設(shè)計中，應(yīng)當注重扭矩的作用，通過測算扭矩的大小，采用科學的方法設(shè)計相對應(yīng)的解決措施。

（3）柱的設(shè)計。

①軸壓比：民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)中，柱設(shè)計時，可采取將底層框架柱混凝土強度增大一級的方式，控制軸壓比和層間位移角，通過不斷調(diào)整柱子的截面尺寸，最終獲得一個較為合理的數(shù)值。

②短柱：當柱子的長細比不大于4時，稱作為短柱。多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為提高建筑抗震性能，要特別注意短柱設(shè)計。常見的短柱是：樓梯間的梯柱、錯層處的框架柱。短柱設(shè)計時，要注意一個指標數(shù)據(jù)：剪跨比，即反應(yīng)柱截面承受的彎矩與剪力之比。

a.剪跨比≥2，柱的破壞為壓彎型，這種情況下，基本上合理的構(gòu)造就可滿足抗震要求，且柱具有一定的變性能力。

b.剪跨比≥1.5，且小于2時，柱的破壞為剪切型，應(yīng)采取以下措施：提高混凝土強度等級，或者增加箍筋。

c.剪跨比<1.5，柱的破壞為脆性剪切型，這種情況，建筑物的抗震性能很差，結(jié)構(gòu)相對不穩(wěn)定，在設(shè)計時要充分考慮，杜絕出現(xiàn)此類柱的出現(xiàn)。

（4）調(diào)整框架柱配筋。

通過前文對柱的設(shè)計分析提到，通過框架柱配筋的科學調(diào)整，可增強多層框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。為確保框架柱的配筋安全，必須使用對稱配件，同時在計算框架水平和垂直方向的配筋值后，應(yīng)再按雙向偏心計算復(fù)核配筋。一般情況下，在計算配筋時，還應(yīng)考慮以下情況：

①柱內(nèi)縱筋總截面在計算時，為了保障抗震墻的部分結(jié)構(gòu)不受偏心的影響，應(yīng)超過計算值的25%；

② 計算得出的相對數(shù)據(jù)需要一定比例的擴大，才能運營到實際情況當中，具體比例如下表所示：

③框架柱的箍筋的形狀應(yīng)設(shè)置為：井字形復(fù)合箍或者是菱形；這樣可以確保箍筋對混凝土的捆綁約束達到最佳的效果；

④對于層柱底的縱筋，框架結(jié)構(gòu)的底部結(jié)構(gòu)（抗震等級為二級、三級時），需要采用機械連接或焊接方式進行連接。一般柱筋直徑大于等于22以上時應(yīng)采用機械連接方式。

（5）調(diào)整好框架梁裂縫寬度以及斜截面配筋。

框梁的裂縫寬度大小會影響到民用建筑本身的穩(wěn)定性和安全性，實際人員需要著重關(guān)注這一數(shù)值。一般情況下，受力筋的直徑大小以及縱筋配筋率是導(dǎo)致框梁的裂縫寬度大小的關(guān)鍵指標。可以通過提升梁的配筋或者橫截面大小等數(shù)據(jù)，來控制框梁的裂縫寬度大小。同時應(yīng)滿足抗震時強柱弱梁的要求。

另外，如果使用電腦構(gòu)建多層框架結(jié)構(gòu)的模型，需要將恒活載數(shù)值分開輸入，這樣可以更加便于計算裂縫寬度。同時，為了保障電腦計算結(jié)果的準確性，可以采用以下兩種方法：

a.先對梁端固端負彎矩進行處理，主要采用調(diào)幅的方式，然后針對力矩，進行合理計算，合理分配。

b.首先進行力矩分配，確定了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，然后計算梁端彎矩，最后對比結(jié)果和調(diào)幅的系數(shù)，將兩者相乘。

3 結(jié)語

綜上所述，在進行民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須遵守各種設(shè)計規(guī)范，正確的解決遇到的設(shè)計問題，并做好問題記錄和經(jīng)驗分享工作，為我國的建筑設(shè)計工作提供參考借鑒，幫助相同的工作者共同進步，全面提升民用建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平。

參考文獻：

[1]陳瓊虹.民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].科技與生活，2012（12）：122.

[2]姜岳.淺析民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].居業(yè)，2016（10）：69-70.

[3]建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010（2016年版）.