戴海波
中国医药集团联合工程有限公司上海公司 200235
摘要：混凝土框架结构中的墙体不作为承重构件承受竖向和水平荷载而只是起到填充分隔作用，所以此结构自重较轻分隔灵活且节省材料，在实际中的建设上运用广泛。本文即结合具体工程案例详细阐述了多层混凝土框架结构设计中的关键问题及对策。
关键词：多层混凝土；框架结构；
一、多层混凝土框架结构的特点
框架结构是最常见的竖向承重结构，具有以下优点：（1）结构轻巧，便于布置；（2）整体性比砖混结构和内框架承重结构好；（3）可形成大的使用空间；（4）施工较方便；（5）较为经济。框架结构是由横梁和立柱组成的杆件体系，
梁-柱通过节点构成承重骨架，刚性连接，共同承受水平荷载，竖向荷载。混凝土框架结构中的墙体不作为承重构件承受竖向和水平荷载而只是起到填充分隔作用，所以此结构自重较轻分隔灵活且节省材料，在实际中的建设上运用广泛。但框架结构也存在一定的缺点，在力学上则会表现出抵抗水平荷载能力差、侧向刚度小、侧移大、应力集中、当框架结构房屋的高宽比较大，则水平荷载作用下的侧移也比较大，引起的颠覆作用也是比较严重，受地基的不均匀沉降也比较严重，以及受外界环境影响较大的特点。
二、工程概况
在设计工业厂房建筑结构期间，某多层厂房实际占地面积有 3000 平方米，厂房建筑以钢筋混凝土为主，防火等级设计为一级。厂房共四层，总高度为23m总面积为12000平方米，抗震等级为三级，以工业厂房实际生产需求为基础，开展建筑结构优化设计。
三、多层混凝土框架结构设计中的关键问题及对策
（一）结构设计要点
1、结构荷载设计
为了保证工业厂房在实际应用过程中的质量，同时还要为其日常生产作业的顺利开展提供安全的环境作为支持，必须要意识到钢筋混凝土框架结构设计在其中的重要性。在结构设计工作的具体开展过程中，设计人员要与实际情况进行结合，同时还要对各种不同类型的荷载进行综合分析，其中包括竖向、水平等荷载类型。只有对荷载进行深入分析，才能够根据现有的荷载实现对结构的有效设计，为厂房结构的稳定性和安全性提供有效保证。通常情况下，钢筋混凝土框架结构在实际应用过程中，需要保证竖向荷载和水平荷载的同时承担，这样才能够保证结构自身良好的稳定性。所以在对结构进行设计时，要将重点放在竖向以及水平荷载这两个方面，由于竖向荷载会受到重力的影响，所以必须要对该问题进行综合分析。需要注意的一点就是水平荷载对整个厂房的结构设计而言具有非常重要的意义。所以设计人员必须要对水平、竖向荷载在其中的意义进行确定，这样才能够保证设计工作的有序开展，同时还可以保证结构设计的合理性和有效性。
2、结构结构变形设计
钢筋混凝土框架结构在实际应用过程中，由于其本身具有一定的特殊性，所以很容易在轴向方面出现严重的变形现象，这也是在对厂房结构进行设计时必须要重点思考的问题。通常情况下，框架边柱的轴压力应当比中柱轴的压力要小一些，这样与其相对应的轴向变形程度也会比较低。这种现象其实在部分高层的工业厂房中比较常见，所以必须要引起设计人员的关注和重视，保证该问题能够在实践中得到及时有效的处理，这样才能够避免不良因素带来的一系列影响。因此，在针对厂房的框架结构进行设计时，必须要注意边柱、中柱的轴向变形差问题，这样才能够从根本上保证结构设计的效果。
3、结构设计的细节问题
进行结构方案的比较，结构布置和构件选型，选取一榀主框架进行设计计算，先进行标准层结构平面布置，然后进行梁柱结构布置，包括梁柱尺寸粗估与验算，然后就是进行现浇楼板的设计与计算，楼梯的设计与计算，接下来就是进行横向框架在竖向荷载作用下的计算简图和计算，为了便于设计计算，在计算模型和受力分析进行不同程度的简化，在手算横向框架时进行的基本假定包括：结构分析的弹性静力假定，一般情况下不考虑结构进入弹塑性状态引起的内力重分布；平面结构假定，在柱网正交布置情况下，可以认为每一方向的水平力只有该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。楼板在自身平面内的刚性假定，由刚性楼板的假定，同一标高处，所有抗侧力结构的水平位移相等。横向框架在恒荷载作用下的计算，首层单独计算，第二层至第三层所受的荷载一致，由于屋顶的作用另外计算求解。计算框架在活荷载作用下的计算简图，通过详细的受力分析及荷载折算，求解方法与恒荷载一致。横向框架在重力荷载代表值作用下的计算简图，在有地震作用的荷载效应组合时要用到重力荷载代表值，对于楼层，重力荷载代表值取全部的荷载和80%的楼面活荷载，对于屋面，重力荷载代表值取全部的恒荷载和50%的屋面活荷载。内力的计算与内力组合，通过手算恒荷载产生的弯矩，轴力和剪力，其余内力的计算取用结构力学求解器进行计算加快进度，节省时间。内力组合，选择最不利内力进行配筋计算。
四、结构抗震设计
首先必须以严格的抗震规范为前提，才能够进行相关的抗震设计，梁、柱的截面尺寸的选择是框架结构设计的前提，除应满足规范所要求的取值范围，还需根据承受竖向荷载的大小、梁的跨度、框梁的间距、及选用的混凝土材料强度等诸多因素综合考虑确定，还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1，以达到在罕遇地震作用下，梁端形成塑性铰时，柱端处于非弹性工作状态而没有屈服，节点仍处于弹性工作阶段的目的。即规范所要求的“强柱弱梁强节点”。限制轴压比
《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）中规定偏心受压构件的受剪承载力随着轴压力的增大，承载力也逐渐增大，当轴压比达到某一特定数值，受剪承载力就达到了最大值。此时这种正性相关达到限度后，随着轴压比的继续增大，受剪承载力反而降低。因此规定偏心受压的框架结构受剪承载力应该提供 0.056N，当N（柱底轴力）＞0.3fcA时，取 0.3fcA。此外，规定抗震承载力在轴压比小于 0.3 时，框架柱在抗震能力上可以得到一定的提升。因此，单跨框架结构的厂房在设计时一定要限制轴压比，通过限制轴压比可以提高建筑的抗剪能力和防止建筑提前受剪切破坏。
1、设置芯柱
单跨框架结构可以通过设置芯柱来提高结构的抗震能力，芯柱能够在一定程度上增加建筑的荷载能力，并起到一定的支持作用，这样仍然可以抵抗结构的自重和荷载，使结构在地震下仍然可以有效地发挥作用。其实芯柱发挥抗震性能的原理是一般柱截面的钢筋主要承受弯矩作用，使作用在芯柱上的弯矩作用大大减小，这使混凝土破坏开裂之后，芯柱的设置增加核心钢筋和混凝土之间的黏结能力，增强建筑稳定性，大大提高了单跨框架结构的抗震能力。
结语
综上，在多层混凝土框架结构设计过程中，应从经济性、安全性角度进行综合分析，设计方案除了要满足使用性能，还应充分保证建筑结构的整体性，为结构设计与分析提供参考依据，最终确定的设计方案符合规范要求的性能设计目标及业主方的经济效益目标。
参考文献
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