多层建筑框架结构设计要点研究分析

摘要：随着经济的高速发展，我国多层建筑发展迅速，其设计思想在不断更新，建筑平面布置与竖向体形也越来越复杂，给多层结构设计提出更高的要求。多层建筑采用框架结构形式，可形成内部大空间，同时也能进行灵活的建筑平面布置。因此，框架结构体系在结构设计中应用甚广。本文在此从计算和构造对多层建筑框架结构设计要点做了详细的研究。

关键词：多层建筑;框架结构;构造

一、优化结构设计

在结构设计中要考虑优化设计，综合考虑各方面因素，尽量采用最为经济和合理的方案。全面考虑各个受力构件的可能承受的各种荷载，竖向承重构件把竖向荷载传递到基础上，还承受风和地震等水平荷载，以及温度应力，这些都要考虑到，布置时要把承重构件放在有利于承受水平荷载和温度应力的位置。要限制剪力墙的间距，确定楼板刚度满足整体工作的要求。水平承重构件的布置，也要综合考虑多方面因素，力争做到传力路径简短，以最快的方式将楼面上的荷载传递到主梁上，再由柱和剪力墙传递到基础和地基。在设计地基基础时，要根据基本理论知识，结合丰富的实际经验，预见可能出现的各种问题，并分析出合理的解决方案。计算过程要牢记“强柱弱粱、强剪弱弯、强压弱拉”的原则，不可随意加大配筋量，要考虑构件的延性性能，对薄弱部位注意加强。对于钢筋的锚固长度尤其是直线段锚固长度，要注意温度应力的影响。平面和立面的布置，要按照均匀、对称和规整原则进行，考虑多道防线，力争避免出现薄弱层。结构的选型和布置及计算的整个设计过程，要综合考虑各方面因素，并进行极限状态的验算，以保证结构设计的方案安全合理。

二、注重结构刚度的控制

1、结构整体刚度和构件的相对刚度控制设计

在结构布置和结构计算分析时，结构工程师一般比较关注的是荷载的产生及其数值大小，即比较注重“力”的概念，而往往容易忽视或轻视结构或构件抵抗外力的变形能力、反映结构构件内在联系、影响构件内力及变形相互关系的“刚度”。事实上，结构中力的平衡、变形的协调以及由此产生的构件内力都是通过构件自身的线刚度，以及连接构件之间的相对刚度的大小来体现的。因此，结构工程师应十分重视、透彻理解结构刚度理论。在结构设计中对刚度理论科学地运用，不仅能够避免结构产生不安全因素，消除结构隐患，而且可以保证构件以至于整个结构在荷载作用下，受力合理并获得最佳的经济效益。

2、结构设计的刚度控制应贯穿于结构设计的全过程

如将楼面刚度设计为无穷大，可使计算出的各抗侧力构件的内力较为准确，保证结构的安全性;将高层建筑设计成竖向刚度均匀连续变化，在任何楼层处不会产生位移突变，也就不会形成薄弱部位，在遭受罕遇地震时就不至于倒塌或发生危及人们生命的严重破坏;将建筑结构两个主轴方向的侧向刚度协调均衡，使建筑结构两向，甚至多方向的动力特性相近，可抑制结构的扭转效应，使结构变形简单，较好地保证结构的安全;在平面刚度发生突变、产生薄弱部位的地方，在采用“精确”计算和多种构造措施都难于满足抗震要求的部位，通过合理的设置防震缝，解决平面刚度突变的问题等。

三、从结构计算和构造上满足规范要求

1、从结构计算角度，看结构计算应注意的问题

避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符，基础底板上多算或少算土重。底框砌体结构验算时就应注意：底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构，对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变形集中的影响，通常对底层地震剪力乘以1.2—1.5的增大系数;底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙，应采用双保险的方法，抗震墙承担全部剪力，框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时，框架不折减，抗震墙折减到弹性刚度的20%一30%;应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。避免楼板计算中不正确方法。连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替;双向板查表计算时，不能忽略材料泊松比的影响，否则，由于跨巾弯矩未进行调整，将使计算值偏小。

对电算结果的正确性进行正确评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算，如何对计算结果进行分析、评价，是一个非常重要的方面。必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断，根据其正确与否，决定能否作为施工图设计的依据。

2、从构造上应注意的问题

2.1独立基础设计荷载取值问题

通常情况下，多层框架房屋采用的是柱下独立基础的形式，而 《抗震规范》中明确指出，在地基的主要持力层没有软弱粘性土层的情况下，当建筑高度在25米以内且层数在8层以内的一般民用建筑，可以不对地基和基础的抗震承载力进行验算。但是在进行基础设计时应该要将风荷载考虑进去。所以，不能因为一般建筑在地震区风荷载不是控制荷载而忽略了。还有些设计师在进行独立基础设计时，柱脚内力设计值取值不合理，只对轴力与弯曲采取了设计值，而未能考虑剪力，还有些甚至只取了轴力设计值。若独立基础的设计荷载取值不合理，将会导致建筑结构的不安全或者材料浪费。

2.2基础系梁的设置问题

如果基础埋置深度较深时，可以用基础系梁减少底层柱的计算长度。在±0.000以下设置系梁，此时系梁宜按一层框架梁进行设计，同时系梁以下的柱应按短柱处理。如果工程条件符合lt;建筑抗震设计规范gt;第 6.1.11 条规定，应设基础系梁。根据抗震要求，可沿两个主轴方向设置构造基础系梁。基础系梁截面高度可取柱中心距的1/12～1/15。构造基础系梁纵向受力钢筋可取上述所连接柱的最大轴力设计值的10%作为拉力或压力来计算。当为构造配筋时，应满足最小配筋率;当基础系梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时，应与所连接柱子的最大轴力设计值的10%叠加计算。基础系梁截面也应适当增加，算出的配筋应满足受力要求和构造配筋要求。构造基础系梁顶标高通常与基础顶标高相同。为减少基础系梁计算跨度，可以将基础梁下与独立基础的台阶或锥形斜坡之间的空隙部分用素混凝土浇筑至与基础顶面平齐，再浇筑基础系梁。

如果用基础系梁平衡柱底弯矩，基础系梁的截面尺寸与配筋应按框架梁设计。这时，拉梁正弯矩钢筋应全部拉通，负弯矩钢筋至少应在 1/2 跨拉通，基础系梁的纵筋在框架柱内的锚固、箍筋的加密及其余抗震构造要求应与上部框架梁完全相同，且此时拉梁应设置在基础顶部。

综上所述，如不设置基础系梁，填充墙可以采用素混凝土条形基础;如设置基础拉梁，宜在框架柱之间设置，对于不在框架柱之间的墙体基础可采用素混凝土基础。

2.3框架结构梁设计的问题与处理

在框架结构梁的设计中，如果梁上存在次梁（包括挑梁端部）应该考虑附加箍筋和吊筋，同时优先考虑采用附加箍筋。在梁上的小柱和水箱下，如果梁架在板上，在设计的时候不必加附加筋。同时为了表达清楚，在做施工图的时候可以考虑在结构设计总说明处，画一节点，有次梁处两侧各加3根主梁箍筋作为补充。

如果次梁的端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上，梁的端支座我们可以按照简支梁来处理，但是梁的端箍筋应该考虑加密。在设计考虑抗扭的梁时，纵筋的间距不应大于300mm并且不能大于梁的宽度，即我们在设计的时候要求加腰筋来增加梁的抗扭，并且纵筋和腰筋锚入支座内的长度要达到锚固长度。箍筋要求同抗震设防时的要求保持一致。反梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋来承受，或适当的增大箍筋的间距，梁支承偏心布置墙时宜做下挑沿。

框架梁的高度宜取梁跨度的1/10- 1/15，扁梁的宽度可以取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应该延伸至另一方向的梁的边缘。

2.4竖向布置上，在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通;能不使用转换层的就应避免使用，以减小结构分析和设计上的困难，另外也不经济，还容易造成应力集中;竖向刚度最好不要突变，而要渐变，否则突变处在水平荷载作用下会出现严重的应力集中现象，这对结构抵抗水平动力荷载是十分不利的，是设计中避免和注意的。

参考文献：

[1]齐永泉，董翠娟.多层框架房屋建筑结构设计问题探讨[J].科技创新导报，2009，（25）

[2]王冠伟.框架结构设计常见问题及措施[J].河北建筑工程学院报，2006，6：24.