基于建筑框架结构设计要点的探析
来源:用户上传
作者:
摘 要：框架混凝土结构是当前结构设计常见结构体系，由于框架混凝土结构体系主要包括框架柱、框架梁等构件，这些构件形成了超静定受力结构形式，在地震作用下该结构具有延性体系特点，因此能够吸收外部能量，确保框架结构满足受弯抗剪要求，满足框架结构对安全的需求。
关键词;多层框架结构;设计关键点;有效措施
1 前言
多层框架体系在我国城市建设大潮中得到广泛应用，该结构体系不仅在确保建筑主体结构可靠方面还在外立面造型方面都发挥重要作用，而结构设计人员，应当优先判断建筑结构设计方案经济性、可操作性，对常见一些问题需要采取科学有效措施，同时对结构的设计演算结构复核，直至确认没有问题后才能应用建筑工程中为建设单位服务。本文结合笔者多年结构设计工作经验，对于框架结构的关键点进行详细阐述，并阐述积极有效对策，以供同仁参考之用。
2 多层框架结构基础设计关键点
（1）要正确地阅读和使用地质报告。熟悉勘察报告的主要内容，了解勘察结论和计算指标的可靠程度，进而判断报告中的建议对该项工程的适用性。这里，要把场地的工程地质条件与拟建建筑物的具体情况和要求联系起来进行综合分析。
（2）在满足承载力和变形的基本要求下，尽量采用比较经济的天然地基上的浅基础。地基持力层的选择应从地基基础和上部结构的整体性出发，综合考虑场地土层的分布情况及稳定性，土层的物理力学性质，建筑物的体型、结构类型和荷载性质与大小，还要考虑地下水的影响。
（3）多层房屋一般采用条形基础或独立基础。一般先由地基承载力和变形确定基础底面尺寸，然后再进行基础截面设计验算。基础高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定，基础配筋则由基础验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要求以外，还要满足一些规范规定的构造要求。要注意的是，在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用;而在进行基础截面设计中，应采用不计上覆土重力作用时的地基净反力进行计算。
（4）在地基处理时，要针对地质报告条件和水文地质条件选用合适的地基处理方法。要特别注意所选的方法必须符合土力学的基本原理和重视当地的实际工程经验。
3 框架柱与梁的连接设计要点
多层框架结构在抗震计算过程中，受力构件的矩计算主要是由框架梁、柱的刚度来决定，即哪个受力构件分配刚度较大大，其对应弯矩计算数值也就越大，因此，當建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上，注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。
除此以外，大部分结构设计人员一开始确定结构设计方案时采用弹性受力分析法，然而框架梁作为受弯构件则采用的弹塑性受力分析法。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中对于框架结构体系的框梁弯矩调幅方面进行详细叙述，通常取0.8～1，笔者通常在结构计算中取值0.85，这在某种意义上控制框架梁支座抗弯能力，形成我们结构常见的塑性铰，增强了结构受弯构件的变形能力，这就在抗震作用下，框架结构体系主要特点就是能将结构构件发生形变从而能够转化内部能量甚至逐步消耗，实现震预计目标。
4 框架柱设计关键点
在多层框架结构设计过程中，为了造型需要将上部框架柱布置为圆柱，为了便于实际施工，地下部分仍可使用方柱，圆柱钢筋纵向数量不得少于8根，并采用螺旋箍，在圆柱端部要布置水平箍筋段，对于方形框柱其箍筋应采用井字箍，并结合规范要求对齐加密处理，对角柱、梯柱不仅需要对纵筋适当放大，箍筋更是全场加密，在设计中对框柱纵筋间距、规格有明确要求，即其不得大于200mm。对于框架柱内埋设管道，其管道小于框柱4%，对于框架柱其混凝土标号也有所规定，不得低于C25级。对于异型柱框架结构，梁钢筋纵筋较多的情况无需一排布置，否则造成混凝土在连接部位浇筑困难，同时异形柱与框架刚度要注意控制，其偏差不要过大。在框架混凝土结构体系中，框架柱高度与截面尺寸比值少于4且框架结构的剪跨比不大于2，该框架柱则为短柱，笔者认为短柱容易在地震条件下，造成构件出现脆性破坏，除此以外构件的变形情况受到限值，必然造成建筑物产生破坏，笔者建议在设计过程中应当杜绝采用短柱，而造成短柱主要由于楼梯平台以及结构错层造成净高受限。一旦在混凝土框架结构体系中布置短柱需要提高框柱自身抗剪能力与变形保留数值，还需要布置复合箍筋，沿短柱全长加密，确保短柱钢筋布置合理对称。
5 混凝土框架结构薄弱层注意要点
混凝土框架结构薄弱层主要是在偶遇地震作用下，薄弱层结构出现一定位移，而结构薄弱层在设计过程中其承载极限数值应符合抗震承载受力标准，笔者结合自身设计经验认为如震级超过7级时，框架结构体系易产生薄弱情况，在设计过程中结构应出现薄弱层，而消除结构薄弱层需要采取有效措施，提高楼层抗侧移水平，还应扩大薄弱层的梁、柱构件尺寸，除此以外可通过调整薄弱楼层高度或者控制基础埋置尺寸，在业主的要求上其薄弱层应在施工图与结构计算中，确保根据规范标准采取构造措施，设计人员需要进一步验算薄弱层自身的屈服强度，其楼层屈服系数需要根据构件的材料标准与实际配筋展开计算，并结合楼层受剪力与地震作用力来复核楼层地震剪力数值，如地震烈度超过7度时，其楼层屈服系数低于0.5的情况下，还需演算主体结构的弹性变形数值，确保其满足建筑抗震规范的具体要求，一旦不符合上述情况，同时需要二次调整混凝土框架结构体系。
6 结束语
综上所述，多层框架结构体系在建筑中得到广泛应用，随着建设单位对于使用功能与立面造型要求日益丰富化、多样化的情况下，造成广大设计人员的设计难度不断提高，结构设计人员应当基于设计规范要求，解放思想、开拓思维、创新方法，在多层框架结构设计中不断优化与完善，更好为业主服务。
参考文献：
[1] 陈翠荣.框架结构设计中应注意的几个问题[J].山西建筑，2007，33（4）：58～59.
[2] 李振海，樊沃周.浅析预应力混凝土结构设计中几个常见问题[J].黑龙江科技信息，2012（33）：259.
[3] 李二平，钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注意的几个问题[J].城市建筑理论研究，2011（3）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14759777.htm
