多层建筑框架结构设计

多层建筑框架结构设计
多层建筑框架结构设计是建筑结构设计中较为重要的一种形式，在设计中要遵循设计原则，并科学处理多层建筑框架结构设计中的问题，从而提高结构的设计质量。

标签：多层建筑;结构设计;原则
前言：
现代建筑业的快速发展使得建筑特点多元化，对设计和施工也提出了更高的要求，尤其是多层建筑的设计和施工越来越受到重视。

框架结构由于具有灵活的空间分隔性以及抗震性能好的优点而逐渐成为我国建筑业最受欢迎的结构形式之一。

一、框架结构设计的原则
1、设计的一般原则
建筑楼盖的不同及布置情况决定了抗震验算时采用刚性、柔性还是刚柔性理论进行计算。

进行验算时还尤其要注意场地土的类别。

采用双向的梁柱刚接体系作为框架结构房屋的结构体系，但也可以使少数的框架梁搭在另一框架梁上。

由震害考虑，规范上的竖向地震作用显然不足，因此对竖向地震作用的设计应加强。

2、细部的设计原则
填充墙上不得出挑雨棚等结构。

对于大跨度的雨棚、阳台等的设计，应考虑其受扭状况，扭矩为跨度的一半乘以梁中心线处板地负弯矩;框架梁的混凝土等级一般应与柱相差一个等级;在某种情况下造成梁等构件的截面较大时，需要验算构件的最小配筋率;突出屋面的楼梯间、电梯间等不能使用砖混结构，电梯井壁一般使用粘土砖砌筑，且不得砖墙承重，下面应有梁承受墙体的重力，同时在梯井的四周加设构造柱。

当层高较高时应在门洞的上方加设圈梁。

如果梯井采用混凝土墙，刚度会很大，若其他地方不加剪力墙，则由于电梯井的位置较偏，导致对梯井与整体结构的不利;建筑的长度还应满足伸缩缝的要求，若不能则要采取补救措施，可以增大配筋率，加设后浇带，通长布筋等。

周边的边梁一般应加大截面，若建筑的布局不规则时，进行结构设计要做出合理的结构布置方案，同时还要采取相应的构造措施;地下水位很高时，暖沟也需做防水;地下室的混凝土应使用抗渗混凝土，S6或S8的等级，混凝土等级不得小于C25，并加入膨胀剂，外墙的水平施工缝应做防水措施，可加金属止水带等。

二、多层建筑框架结构的设计
1、地基基础设计
地基基础是多层建筑设计首先要考虑的问题，只有稳定的地基支撑，建筑体的安全与质量才有保障。

从目前的情况看，多层建筑的地基基础一般都采用独立基础或条形基础，要求设计者严格遵守《建筑地基基础设计规范》，在选择地基持力层时，必须根据地质勘察报告，掌握建筑地基的地质特征，综合考虑地基土层物理力学特征、地下水的影响、建筑物的构成要素、地基荷载性质与强度，结合地基承载力计算、地基变形验算、地基稳定性验算和基础截面设计验算，确定基础底面大小。

对于地基工程设计应用较为广泛的复合地基，无论是柔性基础还是刚性基础都必须设置褥垫层，并通过增设基础圈梁和基础连系梁等措施使基础形心和长期荷载重心重合，实现基础整体性。

2、抗震设计
在设计的过程中，抗震是框架结构设计的首要原则，这也可以说是目前各类工程项目中都必须面临和应对的一种热点话题。

尤其是自汶川地震以来，地震造成的社会影响与人员伤亡触目惊心，使得社会各界人士在工程建设中对于房屋抗震设计都提出了新的要求。

因此，在目前的设计工作中，做好相关的抗震设计就十分必要，这对于确保建筑结构整体安全性十分有效。

通常规范要求框架结构需要设计为双向梁柱刚接体系，不过也能够让某些框架梁与其他的框架梁相搭接。

对于高烈度的框架设计还需要注意竖向地震作用，因为从震害因素层面分析，竖向地震作用对结构的影响还是比较大。

在结构设计中尤其注意抗震等级、抗震构造措施的选取;强柱弱梁;强剪弱弯等措施也尤为重要。

3、强柱弱梁节点
强柱弱梁就是为了在罕遇地震作用下，使梁的端部形成塑性铰，而柱是非弹性的状态，且没有屈服，节点处于弹性工作状态。

柱端截面的抗弯能力相对于梁段截面抗弯力增强幅度的大小，即强柱弱梁的强弱，它决定了地震所导致的柱端截面屈服之后塑性转动能否超出其极限的能力大小，同时也是防止出现错层、柱被压溃的重要控制措施。

柱强于梁的大小程度取决于梁柱塑性铰形成过程中的塑性内力重分布及受力特征的相应变化，还有梁端纵筋的构造筋超配程度的大小。

所以，进行建筑设计时，应尽量将柱的截面设计的大些，以保证柱、梁的线刚度比值大于1，并使柱的轴压比符合规范要求，以使结构的延性增大。

进行截面的承载力验算时，应按照强柱弱梁的原则将柱的设计弯矩加大，对柱的配筋构造进行加强。

而梁端部受拉筋的配筋率不能过高，避免在罕遇地震时屈服而无法形成塑性铰或者转移到柱上。

对梁柱节点构造采取合理的措施，使塑性铰移向梁跨内。

4、框架梁配筋设计
框架建筑主体的承载结构由主次梁和柱通过节点构成，为保证建筑整体的构造强度，在框架主次梁的相交处应注意增设附加箍筋或附加吊筋，以解决梁的裂缝宽度超限和“强剪弱弯”问题。

对于梁端纵向受拉钢筋的配筋率、梁端箍筋加密区的长度、箍筋的最大艰巨和最小直径等腰严格按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001执行。

在实际运用中，应该通过计算梁端剪力及柱轴力结合规范
要求确定合适的参数。

5、基础联系梁
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的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10%叠加计算，基础联系梁的配筋应该满足梁的受力要求。

基础联系梁的项标高宜与基础的顶端标高一致。

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系梁;两桩承台应在其短向设置系梁。

如果采用基础系联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1/2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结构物都应该与上部的框架梁保持一致。