多层工业框架结构设计

多层工业框架结构设计

李宁

沈阳裕发电力设计院辽宁省沈阳市110000

摘要：对于框架结构的设计目前多采用PKPM、YJK等结构软件来进行分析和计算，但是目前有部分工程设计人员过分地依赖计算机，而缺少独立分析问题、解决问题的能力，致使在一些图纸中出现不必要的问题，为以后事故的发生埋下隐患。为此，本文针对电厂里钢筋混凝土多层框架结构设计中涉及的一些概念性、常见问题，运用设计理论并结合实际经验提出了相应的解决措施，如有不妥之处请指正。

关键词：多层工业框架结构；常见问题；设计

引言

在电厂里，框架结构因为具有灵活的空间分割性能较好地满足工艺生产要求和自重轻等特点。多层框架结构设计由于比较普遍，所以也是一种较为基础且较为重要的设计项目。目前的框架建筑结构设计大多采用电脑辅助设计，所以，很多设计过程中存在的问题容易被忽视，进而导致一些安全隐患的发生。

1多层工业框架结构的常见问题分析

1.1尽量避免短柱的出现

在对框架结构进行设计时，应该尽量避免出现短柱现象。因为短柱的抗震性能差，容易发生脆性破坏导致结构出现倒塌。但是在框架结构设计过程中，由于设备层的存在，楼层层高的不一致等原因，有些短柱的出现很难避免。所以，如果存在短柱，就应该按照建筑抗震设计规范进行处理，设置x筋及箍筋加密等措施，尽量避免局部有几根短柱的出现，尽量做到即使有短柱也是同层都是短柱，这样结构的安全基本能得到保证。

1.2楼层竖向刚度突变的处理

工业生产中，有一些结构为了满足工艺的生产要求，如脱硫楼首层层高要求在10米左右，第二层7米左右，三、四层各为4米。这样以来结构的竖向刚度就很难满足刚度比的要求，及抗剪承载力比的要求，楼层的屈服系数就很难达0.5以上，这样就要去我们在设计时需要调整好结构的竖向刚度，如通过框架柱在各层变截面调整刚度比，或者采用带斜撑框架结构来调整刚度突变，也可采用建筑结构性能化设计来进行结构设计。

1.3关于楼层大开洞的处理

在电厂结构设计中，经常遇到楼板局部大开洞，或者整层大开洞的结构，遇到的首要问题就是如果楼层整层无楼板，仅仅外圈一圈框架梁，此时应该是怎么用软件模拟，学生时代模拟多层框架计算地震时，一般若40米以下，刚度质量无突变的框架结构一般可以采用底部剪力法，楼层质量集中在楼板标高处，形成一个质量串。楼板起到了传递剪力的作用，刚度在面内无限大，这时柱子反弯点一般在柱子中间。我们想想如果楼层无楼板，此时柱子的反弯点大部分应该在两层的中间，所以最后考虑到软件PKPM的实用性，我们按层间梁来处理这一圈框架梁，软件内部考虑到了双层梁的侧向刚度，此时的楼层刚度比为真实值，理论与实际做到了统一。

1.4中心线应该符合规定

框架梁与柱的中心线应该符合相关规定，也就是框架梁、柱中心应该尽量重合，如果中心线存在偏移现象时，需要全面考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造可能产生的影响，同时也应该考虑到梁上荷载对柱子的偏心影响。如果偏心距大于该方向上柱宽度的四分之一时，可以考虑采用增加梁水平方向加腋等措施。而当梁、柱偏心大于该方向柱宽的四分之一时，可采用梁水平腋的措施。加腋后的梁在验算梁的剪压比和受弯承载力时，通常不会计算加腋部分截面的有利影响。

2多层工业框架结构的设计

2.1基础联系梁的设计

当建筑的基础埋置比较深时，可以用基础联系梁来减少底层柱的计算长度。在±0.00以下设置联系梁，形成有效的框架，联系梁下的柱可按照短柱进行加强处理。有抗震设防要求时，基础间宜沿着两个主轴方向设计基础联系梁；如果基础联系梁上作用有填充墙或者楼梯柱等荷载传来时，应该与所连柱的最大轴力设计值的百分之十叠加计算，基础联系梁的配筋应该满足梁的受力要求。基础联系梁的顶标高宜与基础的顶标高一致。当基础形式为独立扩展基础，施工时应先将基础联系梁下与独立基础之间的空隙部分进行混凝土浇筑，浇筑到与基础顶面平齐，然后再浇筑基础联系梁。这样可以有效减少基础联系梁的计算跨度。当基础形式为桩基础时，单桩承台应在两个互相垂直的方向上设置联系梁；两桩承台应在其短向设置联系梁。如果采用基础联系梁来平衡柱底的弯矩，那么基础联系梁的截面尺寸和配筋应该按照框架梁来设计。此时的梁正弯矩钢筋应该全部的拉通，而负弯矩钢筋也应该在二分之一跨以上拉通，同时基础联系梁的纵筋在框架柱内的锚固、箍筋的加密以及其他抗震构造都应该与上部的框架保持一致。

2.2框架结构梁的设计

在对框架梁进行设计时，对于梁下部及梁截面高度范围内的集中荷载，应设置附加横向钢筋承担，考虑到施工的方便，可优先考虑采用附加箍筋，在主次梁搭接处，在有次梁部位的两侧各加上三根主梁箍筋。框架梁与次梁的端部出现相交的现象，或者弹性支撑在墙体上，对于梁端支座可以按照简支梁的方式来处理，但是必须对梁的端箍筋进行加密。

2.3框架结构柱的设计

矩形框架柱优先选用井字复合箍的箍筋形式，有抗震设防要求的需按照建筑抗震设计规范进行加密设计。钢筋选择三级钢，混凝土宜选用高标号的砼。不宜变截面的同时又变混凝土标号。角柱和楼梯间的框架柱、梯柱应在全柱高范围内进行加密。通常框架结构柱的截面，四级抗震边长不宜小于300，一、二、三级抗震时边长不宜小于400；变截面的柱子不宜截面变化不宜大于300。框架柱混凝土的标号则应该在C30以上，且梁纵筋锚入柱内的水平段长度、弯折长度应该符合规范要求。

三、结语

结构的类型不断地变化，理论与实践水平不断地提高。作为一个新时代的结构设计者应该在严格遵循各种相关规范的前提下，采用灵活、大胆的方式和方法来解决一些结构上的设计难点问题，并在实际工作中不断地进行充实和完善。

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