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浅谈民用建筑多层框架结构设计及注意事项

发表时间：2020/9/28 来源：《基层建设》2020年第17期作者：陈智财

[导读] 摘要：多层建筑多层框架结构设计中涉及到的内容较多，为了保证建筑结构的性能，需要对框架结构进行合理设计，通过有效的设计加强框架的稳定性，使其抵抗地震情况下产生的影响。

        深圳市华阳国际工程设计股份有限公司广州分公司 510000
        摘要：多层建筑多层框架结构设计中涉及到的内容较多，为了保证建筑结构的性能，需要对框架结构进行合理设计，通过有效的设计加强框架的稳定性，使其抵抗地震情况下产生的影响。通过对多层框架结构设计的要求的明确，可保证设计的有效性，避免框架结构设计中出现问题，使设计能够满足实际的需求，并且给民用建筑的建设带来保障，提升建筑的整体安全性。
        关键词：民用建筑；多层框架结构设计；注意事项
        引言
        随着建筑行业的快速发展，人们的生活水平得到了提升，民用建筑多层框架结构得到了广泛应用，通过对多层框架结构的合理设计，可使建筑的造型及功能需求得到满足，发挥出建筑的个性化及实用化作用。在当前的建筑结构设计中，应明确设计的要求及注意内容，避免对建筑结构产生影响。因此，需要深入研究多层框架结构的特点，采取有效的方式进行设计，保证建筑结构的性能。
        1框架结构概述
        框架结构指的是由梁刚接柱以及梁刚接或者胶接形成的建筑框架，在多层建筑的设计中发挥了重要的作用，能够承载建设中的水平荷载及竖向荷载，整体框架体系的受力构件包括梁及柱，借助钢筋的结合来承受荷载。在施工中，墙是对室内进行空间划分，减少建筑的承载力，使框架所要承受的荷载减少，大部分墙采用新型保温材料进行施工。框架在施工中的成本比较低，但是有着重要的作用，应用范围比较大，因此，应对框架结构设计产生重视。

        图1 多层框架结构
        2多层框架结构设计的基本原则
        首先，应多层框架结构设计应符合类型一致的原则，建立有效的多层框架结构应保证框架的结构类型相同，当使用不同的框架结构的时候，其自身有着柔性特点，难以与刚硬的砖进行结合，这使建筑的整体结构产生了不协调的问题，会造成难以预料的安全隐患。其次，应符合合理安排框架梁设计的要求，在建筑中框架梁起到了重要的作用，设计中需要考虑到悬臂梁梁端的变形问题，有效处理梁、柱之间的节点关系，将风险排除。因此，在设计多层框架结构的时候，应论证设计对建筑可能产生的影响，利用科学的计算方法进行准确计算。
        3民用建筑多层框架结构设计中出现的问题
        3.1框架计算简图不合理
        在框架计算中，当计算无地下室的建筑的时候，基础计算是按照中心受压进行的，这种方式并不合理。结合我国混凝土结构设计要求中的规定，框架结构底柱的高度应取基础顶面到首层楼盖顶面高度，根据整体进行计算，将基础层加入到计算中，当拉梁有荷载作用，需要将荷载输入一起进行计算。在设计拉梁层的时候，通常需要比较底层柱的配筋是基础拉梁顶面的截面控制及基础顶面的截面控制两者之间哪个决定的。所以当发生了建筑多层框架结构计算简图不合理的情况会影响结构的设计。
        3.2柱配筋调整不合理
        一般框架柱的配筋率比较低，虽然电算结果为构造配筋但是实际上不会根据结果进行施工。在发生了地震的情况下，框架柱受到的扭转剪力比较大，还会受到双向的弯矩作用，横梁约束效，在工作中处于双向偏心受压的状态，对内柱及横梁产生了不良的影响。另外，配筋调整不合理产生不均匀沉降的问题。如果不能有效进行多层框架柱配筋的调整，会使建筑整体的框架结构造成不良的影响，造成结构不稳定的问题，对建筑的整体性能产生影响。
        3.3忽略了框架梁裂问题
        在民用建筑多层框架结构设计中，框架梁裂缝宽度问题有着较大的影响，裂缝宽度与混凝土、钢筋之间存在着密切的联系，由于混凝土强度等级与钢筋直径、类型会对框架梁的裂缝产生影响。在当前的建筑多层框架结构设计中裂缝宽度容易受到忽视，这使建筑结构抵抗灾害的能力减弱，难以保证建筑结构的安全性。
        4民用建筑多层框架结构设计的注意事项
        4.1合理选择截面尺寸及计算简图
        民用建筑多层框架结构的框架计算简图不合理会对结构设计产生影响，应在结构设计中对梁、柱截面尺寸的选择中合理进行取值。为了加强建筑在地震中的抵抗能力，应保证柱线刚度及梁线刚度的比值大于1，合理选择梁及柱截面尺寸。另外，民用建筑多层框架结构的计算简图应保证合理性，科学地进行基础计算，无地下室的钢筋混凝土多层框架建筑基础拉梁应按照层数输入计算，输入不同的层数，进行多次检查，使计算简图达到要求。
        4.2有效调整框架柱配筋
        框架柱的配筋率一般都很低，电算结果往往是构造配筋即可。按柱的构造配筋率0.8%配筋，只相当于定额指标的1/2-2/3，有经验的设计者是不会采用的。因为受地震作用的框架柱，尤其是角柱和大开间、大进深的边柱，一般均处于双向偏心受压状态，而电算程序则是按两个方向分别为单向偏心受压的平面框架计算配筋，结果往往导致配筋不足。框架柱配筋的调整可做以下几项：第一是应选择最不利的方向进行框架计算，也可两个方向均进行计算后比较各柱的配筋，取其较大值，并采用对称配筋。第二是调整柱单边钢筋的最小根数：柱宽≤450mm时3根，450mm＜柱宽≤750mm时4根，750mm＜柱宽≤900mm时5根。第三是将框架柱的配筋放大1.2-1.6倍。其中角柱放大多些（不小于1.4倍），边柱次之，中柱放大小些（1.2倍）。
        4.3对框架梁，、柱截面尺寸、斜截面配筋进行适当调整
        满足梁柱截面尺寸及配筋率的情况下，在计算配筋之后需要进行梁的裂缝宽度验算，对梁端配筋进行合理的调整。首先，设计人员需要结合要求对构件的大小进行明确，应使柱的线刚度及梁的线刚度大于1，当遇到了地震的时候，梁端形成塑性铰的时候，柱端能够处于非弹性的工作状态之中并且没有屈服，但是节点还处于弹性工作阶段。明确了尺寸大小之后进行试算，包括以下几种结构，第一是部分梁、柱仅为构造配筋，可结合电算得到的梁的裂缝宽度及柱的轴压比大小减少梁、柱的截面尺寸。第二是部分梁显示超筋，部分柱的轴压比超限或者配筋率较多，这种情况可放大部分梁、柱的截面尺寸。第三是梁、柱的截面尺寸符合要求，需要进行观察，判断配筋率是否符合要求。
        表1 扩大比例表

        4.4根据实际情况调整梁端斜截面的配筋
        在多层框架结构设计中，应保证在地震作用下框架梁的梁端斜截面手剪承载力高度正截面受弯承载力，在对梁的配筋进行调整的时候，可按照以下要求操作第一是梁端负弯矩钢筋可缩小，系数采用0.85。第二是梁的跨中受拉钢筋能够放大1.1-1.3倍。第三是梁端箍筋的直径可扩大2mm。根据构造的要求，针对跨度大于6m的框架梁设弯起钢筋，可达到设计的要求。
        4.5准确进行弯矩的调幅
        在竖向力作用下可对梁端弯矩进行调幅，而在水平力作用下不能进行调幅，在计算的过程中应先对竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅，之后将水平荷载产生的梁端弯矩叠加。在这个过程中可采用以下几种方法。第一是将梁端的固定弯矩调幅，之后进行力矩分配。第二是由力矩分配法计算得到的梁端负弯矩乘以调幅系数。
        结语
        民用建筑的质量及安全是人们重视的内容，结构的设计影响着建筑的整体性能，通过对结构进行科学有效的设计可为之后的建设工作带来保障，提升建筑的质量。进行结构设计的过程中，需要按照相应的原则开展工作，其中多层框架结构设计应注意容易出现的问题，通过对截面尺寸及计算简图、框架柱配筋、框架梁，、柱截面尺寸、斜截面配筋以及梁端斜截面的配筋进行合理规范，能够保证设计的效果，加强建筑结构的性能。
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