论多层混凝土框架结构设计

论多层混凝土框架结构设计

李珍珍

身份证号码：41122219870520XXXX河南陕县472100

摘要：本文作者通过分析多层钢筋混凝土框架结构的设计要求，针对计算过程中应注意的问题进行探讨，以期通过本文的阐述使我们对框架结构梁、柱、板以及结构体系中的一些注意点有清晰的认识，使设计的工程既经济又合理。

关键词：多层混凝土；框架结构；结构设计

在框架结构设计中，不论工程简单还是复杂，其实终究是由梁、柱、板形成的基本单元组合而成，因此我们在设计过程中对梁、柱、板以及结构体系中的一些注意点应该有清晰的认识，使设计的工程既经济又合理。

1多层混凝土框架结构的设计要求

1.1强柱弱梁节点设计

为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此，当建筑许可时，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矩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框柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。

1.2强剪弱弯设计

弯曲破坏和剪切破坏是钢筋混凝土框架柱在地震作用下常见的破坏形式。其中弯曲破坏属于延性破坏形式，柱发生弯曲破坏可以拥有较大的非线形变形而强度和刚度降低较少；而剪切破坏属于脆性破坏形式，柱发生剪切破坏常常伴随着刚度和强度的较大的退化，破坏突然，对结构整体安全性影响也较大。故现代抗震设计思想中提倡“强剪弱弯”设计，目的就是尽量使结构在遭受强烈地震作用时出现延性破坏形式，使结构拥有良好的变形能力和耗能能力。文献[1]中规定在确定柱的剪力设计值时，根据柱端弯矩得出剪力的基础上，对剪力设计值按不同的抗震等级分别进行放大调整。

1.3强节点强锚固设计与强柱根设计

强节点强锚固设计要求节点的承载力应高于连接构件，其设计理念在于节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效，不利于框架结构的延性设计要求。对此，文献[1]中规定抗震等级为一、二、三级的框架结构应进行节点核心区的抗震验算，文献[1]在附录D中给出了相关验算方法。

强柱根设计要求框架柱柱根部位的抗弯承载力应高于框架柱的其他部位，其设计理念与强节点弱锚固类似，即推迟塑性铰的形成，控制结构倒塌整体失效。以达到框架结构延性设计的要求。对此，文献[1]中规定不同抗震等级的框架结构应将柱下端截面组合的弯矩设计值分别乘以不同的增大系数。需要注意的是，该规定仅适用于框架结构中的框架柱，不适用于框架—抗震墙结构与框架—筒体结构。

2多层混凝土框架结构计算中应注意的问题

2.1独立基础设计的荷载取值

钢筋混凝土多层框架房屋的基础形式多采用的是柱下独立基础。在基础设计中，合理地选取荷载设计值，是基础结构设计的重要环节。实际工作中，常会出现2种情况：①依据文献[1]第4.2.1条指出的“当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或基础荷载相当的多层框架厂房，可不必进行天然地基和基础的抗震承载力验算”的要求，忽略风荷载的影响；②在设计独立基础时，遇到基础设计须考虑地震作用且基础顶面为结构嵌固端时，作用在基础顶面上的柱根弯矩未按上文中“强柱根”设计要求相应地考虑柱根弯矩放大对柱下独立基础的影响。工程设计实践证明，这2种情况的设计结果都会导致基础尺寸偏小、配筋偏少。如果在涉及混凝土多层框架房屋的整体计算分析中输入风荷载，让轴力设计值、弯矩设计值和剪力设计值共同作用于柱脚，基础本身及其上部结构的安全就更为可靠。

2.2基础拉梁层计算模型的选定

用TAT或SATWE等电算程序进行框架整体计算时，对于基础拉梁层无楼板的情况下，楼板厚度应取0，并定义弹性节点，用总纲分析方法进行分析计算。当房屋平面不规则时，虽然楼板厚度取0，也定义弹性节点但未采用总纲分析，程序分析时却自动按刚性楼面假定进行计算，这与实际情况不符，设计过程中要特别注意这一点。

2.3加强短柱的构造措施：在工程施工过程中顶棚可能要吊顶或其它装修，甲方为了节约开支。往往要求柱间填充墙不到顶或者是在墙上任意开门窗洞，这样往往会造成短柱。由于短柱刚度大，吸收地震作用使其受剪，当混凝土抗剪强度不足时，则产生交叉裂缝及脆性错断，从而引起建筑物或构筑物的破坏甚至倒塌。所以在设计中应采取如下措施：尽量减弱短柱的楼层约束，如降低相连梁的高度、梁与柱采用铰接等；增加箍筋的配置，在短柱范围内箍筋的间距不应大于l00mm，柱的纵向钢筋间距≤150mm；采用良好的箍筋类型，如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等。

2.4避免采用单跨框架结构与单跨框架。“单跨框架结构”是指整栋建筑全部采用单跨框架的结构，不包括局部为单跨框架的框架结构和框架-剪力墙结构中的单跨框架，而“单跨框架”是指框架只有一跨的情况。抗震设计的多高层框架结构不应采用单跨框架结构也不宜采用单跨框架。尤其当建筑层数较多，高度较大时，更应慎重对待。但单跨框架在框架-剪力墙结构等多道防线的结构中可不受限制。

3结束语

随着我国现代建筑造型与功能的日趋多样化，无论是民用建筑还是工业建筑，在结构设计中总会遇到各类难题，尤其在框架结构设计中还必须注意一些看似简单，却容易忽视的问题。以上主要阐述了多层框架结构在设计过程中应注意的基本问题，当然实际工程可能会遇到更多问题，在此不再赘述。设计多层框架结构，设计人应首先判断结构方案的可行性，对可能碰到的问题，提前采取措施予以解决，并对所有计算结果认真分析、判断，准确无误后方可应用于实际工程。

参考文献：

[1]建筑抗震设计规范GB50011-2010[S]．中国建筑工业出版社，2010．

[2]混凝土结构设计规范GB50010-2010[S]．中国建筑工业出版社，2010．

[3]建筑地基基础设计规范GB50007-2011[S]．中国建筑工业出版社，2011

[4]郝永旭，等．改善钢筋混凝土短柱抗震性能的若干措施[J].建筑结构，2011，32（10）．

[5]杨海明，多层钢筋混凝土框架结构设计中的问题分析[J].山西建筑，2010，（9）.

[6]杨永青，谈钢筋混凝土框架结构设计应注意的问题[J].中国新技术新产品，2012，（3）.

[7]朱炳寅，建筑抗震设计规范应用于分析GB50011-2010[J].中国建筑，2013，（01）