余文柏（中煤科工集團重慶設(shè)計研究院有限公司，重慶 400016）

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淺談民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

余文柏
（中煤科工集團重慶設(shè)計研究院有限公司，重慶 400016）

摘 要：隨著建筑的功能以及外觀造型逐漸增加，人們對建筑的個性化要求以及實用性要求也在不斷增多，尤其是民用建筑，所以在設(shè)計民用建筑工程項目結(jié)構(gòu)時，需考慮建筑結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性以及其抗震性能，使人們多方面的需求均得到滿足。本文主要分析了提升民用建筑工程項目多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。

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

1 前言

隨著社會的發(fā)展，人們的物質(zhì)需求已得到了基本的滿足，人們對建筑的功能以及造型需求變得越來越高，這使得建筑越來越多樣化，其復(fù)雜性越來越高。對于民用建筑來說，人們更加關(guān)注其實用性以及個性，所以為了確保民用建筑項目質(zhì)量達到要求，設(shè)計人員需要對民用建筑項目的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化處理設(shè)計，提升民用建筑的安全性、可靠性，使其更能滿足人們的日常生活需求。下面對增強民用建筑工程項目多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法進行詳細論述。

2 選取有效的設(shè)計參數(shù)，并做好抗震性能設(shè)計

一般在設(shè)計多層框架結(jié)構(gòu)時，需計算好建筑的抗震等級。對于民用建筑來說，其抗震等級的確定是極為重要的。一般民用建筑的抗震等級需根據(jù)建筑類型、結(jié)構(gòu)類型、場地類別以及結(jié)構(gòu)高度等確定。根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》，民宅以及辦公樓等普通建筑歸屬于丙類建筑，因此需根據(jù)丙類建筑的要求開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；振型組合數(shù)。振型組合數(shù)和結(jié)構(gòu)層數(shù)之間存在正比關(guān)系，其同樣為民用建筑項目結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成參數(shù)。一般隨著建筑層數(shù)的逐漸增多，振型組合數(shù)會隨之增大，反之振型組合數(shù)會逐漸減少；科學(xué)制定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計周期折減系數(shù)。由于框架結(jié)構(gòu)的建筑需設(shè)置填充墻，這導(dǎo)致計算出的剛度要略小于實際剛度。另外由于計算周期一般會超過實際周期，若基于計算周期計算民用建筑的地震剪力大小，往往會導(dǎo)致民用建筑的抗震性能遠小于預(yù)期。因此可通過降低民用建筑計算周期，來達到提升民用建筑項目建構(gòu)強度的目的，除此之外在計算過程中需科學(xué)計算，并注意比例；基礎(chǔ)拉梁。為了保證多層框架結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計質(zhì)量，需考慮到結(jié)構(gòu)的拉梁設(shè)計。一般基礎(chǔ)拉梁設(shè)計需結(jié)合建筑的實際情況確定。其中若建筑的埋設(shè)深度較深，可通過短柱的設(shè)置來提升建筑的抗震性，若埋設(shè)深度較淺，可根據(jù)建筑的主軸方向設(shè)置拉梁，拉梁截面需基于建筑深度以及實際情況確定。

另外在地震出現(xiàn)之后，整個多層框架結(jié)構(gòu)建筑的部分位置可能會出現(xiàn)損壞情況，所以為了保證多層框架結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定程度，一定要保證其抗震性能。一般來說，除了要選擇有利于抗震的建筑場地，以及明確、簡潔的框架傳力體系，均勻布置兩個方向的框架抗側(cè)力構(gòu)建之外，還需要以“強柱弱梁、強剪弱彎”等概念設(shè)計原則，預(yù)判塑性鉸的大致位置。在框架結(jié)構(gòu)中，如果塑性鉸出現(xiàn)在柱中，則結(jié)構(gòu)屬于脆性破壞，結(jié)構(gòu)倒塌前，變形較小，抗震性能較弱。若出現(xiàn)在梁端，由于結(jié)構(gòu)在受到破壞之前本身存在一定的變形，可以吸收以及消耗大量地震能量，從而通過增加結(jié)構(gòu)的延性，減輕結(jié)構(gòu)破壞程度，使得結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能。另外通過相關(guān)實驗調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)澆樓蓋框架，可能存在設(shè)計因素或者施工因素，造成了強梁弱柱，使得框架的破壞模式改變，由此可以得知強梁弱柱會導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的地震損壞。所以設(shè)計人員在設(shè)計過程中，要注意結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計。不要人為地加強梁端縱向配筋，從而導(dǎo)致強梁弱柱。在設(shè)計過程中適當(dāng)加強橫向抗側(cè)力構(gòu)建框架柱，有意識地針對個別框架柱加強，如角柱、樓梯間四周框架柱等。

3 科學(xué)調(diào)整民用建筑結(jié)構(gòu)的框架柱配筋

為了保證多層框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，需科學(xué)調(diào)整框架結(jié)構(gòu)的框架柱配筋。這是由于框架柱結(jié)構(gòu)在受到地震作用時，其不同部分會受到不同的扭轉(zhuǎn)剪力，特別是角柱，角柱遭遇雙向地震作用，屬雙向偏心受力構(gòu)件且扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對內(nèi)力影響較大，受力復(fù)雜，再加上橫梁的約束相對來說比較弱，導(dǎo)致框架柱的震害程度要高于內(nèi)柱。所以為了保證框架的抗震性能達到預(yù)期，需根據(jù)最不利的方向計算確定建筑的框架。其次還可以在計算好框架橫方向配筋值以及縱方向配筋值之后，選擇較大的配筋值，同時使用對稱配筋這一基本原則，保證框架柱的配筋。一般在進行配筋計算工作時，需考慮以下情況：在地震的影響之下，抗震墻端柱、角柱以及邊柱極易出現(xiàn)偏心受拉，就此柱內(nèi)縱筋總截面需超過計算值的25%；另外框架柱的配筋需根據(jù)實際情況增大至計算值的1.2～1.6倍，一般中柱需要增大至計算值的1.2倍，邊柱要增大至1.3倍，角柱要增大至1.4倍；為了使箍筋更好地捆綁約束所澆筑的混凝土，框架柱的箍筋手段需設(shè)置為井字形復(fù)合箍或者是菱形；需使用焊接方式連接二級與三級框架結(jié)構(gòu)的底部加強結(jié)構(gòu)以及底層柱底的縱筋，如果柱縱向鋼筋結(jié)構(gòu)的總配筋率大于3%，所使用的箍筋直徑需超過8mm；由于多層框架在進行電算過程中，往往會忽略基礎(chǔ)存在的不均勻沉降問題以及溫度應(yīng)力，所以如果地基土質(zhì)不均勻或者是軟弱土層較厚，與多層框架的垂直以及水平尺寸相對來說比較大時，需合理提升框架柱的配筋，同時于框架的縱向以及橫向建立基礎(chǔ)梁，需注意的是該處的配筋需根據(jù)框架梁加以規(guī)劃設(shè)計，同時根據(jù)規(guī)范要求規(guī)定建立箍筋加密區(qū)，不可根據(jù)構(gòu)造設(shè)置。

4 對框架梁裂縫寬度以及斜截面配筋進行有效調(diào)整

民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要著重處理框梁的裂縫寬度大小，一般裂縫的寬度會受到兩方面因素的影響，也就是受力筋的直徑大小以及縱筋配筋率，與構(gòu)建所澆筑使用混凝土的強度等級影響，設(shè)計人員需要基于這兩種因素，適當(dāng)提升梁的配筋，同時合理地提升梁的橫截面尺寸大小。另外，在使用計算機方法開展結(jié)構(gòu)模型設(shè)計時，為了更好地計算內(nèi)力組合以及裂縫寬度，需分開輸入各個恒活載數(shù)值。為了更合理、科學(xué)地使用彎矩調(diào)幅，以保證電算結(jié)果的可靠性，可使用以下兩種措施，也就是在對梁端固定彎矩進行調(diào)幅處理后，再合理分配力矩，也可以先以力矩分配方法為基礎(chǔ)，將梁端彎矩準(zhǔn)確計算出，再將結(jié)果和調(diào)幅的系數(shù)相乘，如此就能夠更為合理、有效地應(yīng)用彎矩調(diào)幅。

5 框架結(jié)構(gòu)類型一定要保持一致

在對建筑工程項目的多層框架結(jié)構(gòu)展開設(shè)計時，一定要確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)類型相同，避免框架結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)兩種或者是兩種以上的結(jié)構(gòu)類型，尤其是電梯間、樓梯或其他特殊房間不可使用磚墻結(jié)構(gòu)。這是由于框架結(jié)構(gòu)一般為柔性結(jié)構(gòu)，但是磚混結(jié)構(gòu)通常為剛性結(jié)構(gòu)，上述兩種結(jié)構(gòu)之間具有互不相融的特性，所以在對多層框架結(jié)構(gòu)加以確定時，一定要確保多層框架結(jié)構(gòu)變形的協(xié)調(diào)性，避免選擇混合結(jié)構(gòu)，從而提升建筑的安全程度。

6 做好基礎(chǔ)聯(lián)系梁的設(shè)計

由于部分建筑項目的基礎(chǔ)埋設(shè)相對較深，就此可通過基礎(chǔ)聯(lián)系梁的使用，達到縮短底層柱結(jié)構(gòu)計算長度的目的。因為大部分建筑均存在有抗震設(shè)計要求，就此需要基于兩個主軸的方向開展基礎(chǔ)聯(lián)系梁的設(shè)計作業(yè)，與此同時還應(yīng)當(dāng)使基礎(chǔ)聯(lián)系梁結(jié)構(gòu)的配筋符合梁的受力要求。通?；A(chǔ)聯(lián)系梁結(jié)構(gòu)所具有的標(biāo)高需要與基礎(chǔ)頂端標(biāo)高相同，若是建筑結(jié)構(gòu)屬于獨立擴展基礎(chǔ)形式，則需要通過混凝土材料密封好獨立基礎(chǔ)以及基礎(chǔ)聯(lián)系梁結(jié)構(gòu)之間所具有的縫隙，并做好基礎(chǔ)聯(lián)系梁結(jié)構(gòu)的澆筑施工。在對基礎(chǔ)聯(lián)系梁結(jié)構(gòu)展開設(shè)計時，可以通過基礎(chǔ)聯(lián)系梁結(jié)構(gòu)的運用，使得柱底彎矩達到平衡，就此設(shè)計人員應(yīng)基于框架梁設(shè)計來確定基礎(chǔ)聯(lián)系梁結(jié)構(gòu)的配筋與其截面尺寸，并確保于框架柱中，基礎(chǔ)聯(lián)系梁結(jié)構(gòu)縱筋的加密程度以及錨固程度。

結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計本身具有一定的復(fù)雜性以及多方面性，設(shè)計人員在對多層框架結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計時，需利用自身的豐富經(jīng)驗，扎實的理論知識，本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，以及設(shè)計計算結(jié)果確定民用建筑結(jié)構(gòu)體系，并對設(shè)計過程中出現(xiàn)的各種問題進行合理地處理，使得民用建筑工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量達到建筑使用要求，以提升其安全性、可靠性。

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