对多层框架结构底层柱的计算高度问题的一种讨论
【结构设计】框架结构设计难点解析
框架结构设计难点解析钢筋混凝土框架结构由梁和柱所组成,是一种抗震、抗风较好的结构体系,这种体系的侧向刚度小,平面布置灵活,易于满足建筑物设置大房间的要求,在工业与民用建筑中被广泛应用.但常因设计不当而造成施工环节质量难以保证,给工程安全留下隐患,现从以下几个方面阐述框架结构设计时应注意的问题.1框架计算简图的确定1.1无地下室的多层框架房屋1)基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接,计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度.根据《混凝土结构设计规范》GB50010-200(以下简称《结构规范》)第7.3.11条规定:一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构,底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度H:装配式框架取1.25H.2)基础埋深较大时为了增加房屋底部的整体性,减小位移有时在0.000m附近设置基础连系梁.将基础连系梁以下的部分看作底层,柱的H值取基础顶面至连系梁顶面的高度,而把实际建筑的底层作为第二层考虑,层高H取连系梁顶层至一层楼面高度.1.2带地下室的多层框架房屋对于带地下室的多层框架结构,合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题.《结构规范》和《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(以下简称《抗震规范》),都没有明确地提出具体位置,需要具体问题具体分析对于能够满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或采用箱型基础时,可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置,在利用PKPM软件进行设计时,楼层总数仅输入地下室以上的实际层数,底层的层高H取实际层高.这样计算出的地震作用与实际情况较为接近.对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或者采用筏板式基础时,嵌固位置最好取在基础顶面.此时,利用电算进行楼层组合时,总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数.2基础宽度和面积的计算在计算基础宽度或面积时,往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详,导致基础宽度或面积不足.如墙体上作用有较大集中力的情况,当墙体上有较大的集中力作用时,通过墙体和基础可将集中力向地基扩散,但这种扩散是有一定范围的,且基底土反力并不均匀分布.若设计时用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷来确定基础宽度,则导致局部基础宽度不足.因此,必须加大基础宽度以满足地基承载力的要求.通常采用局部调整系数调整基础宽度的方法解决此类问题.目前常用的框架结构空间分析计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的,对部分梁而言,尽管相交梁截面尺寸不同,相互之间却不存在主、次梁关系,设计人员在绘制施工图时,应注意配筋形式与受力分析相匹配.框架结构经空间分析程序电算,所有按主梁输入模型的梁是整体工作的,部分梁将产生扭转问题.一些三维空间分析软件,虽已调整梁的抗扭刚度,但计算出来框架边梁扭矩筋仍很大,因程序不计楼板对梁的约束作用(即实际扭矩设计算值那么大),实际受力与计算模型不符.可把次梁支座改为铰支座,并配以构造处理.框架梁的抗剪配筋施工图绘制时,往往为省事,而不查阅构件配筋打印资料,仅以配筋简图进行设计,并通常对简图上梁端加密区箍筋放大一倍间距置于跨中,此法如遇该梁上次梁集中力较大,剪力包络图趋于平缓,就会产生加密区外箍筋抗剪不足,导致结构不安全.3钢筋混凝土保护层厚度的取值混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀,并保证钢筋的粘结锚固性能,直接影响构件的耐久性和钢筋的受力性能,但由于设计人员的不重视,常会出现以下问题:1)梁或柱中,只注意到主筋的保护层厚度,而忽略了箍筋的保护层厚度,造成箍筋外露或保护层厚度不足;2)主梁与次梁交叉处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确,造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失,直接影响到构件的安全性;3)地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同,根据规范要求,应采取不同的保护层厚度.因此,设计时应注意:1)正确处理构件内各类钢筋的相互关系,按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度,并进行构件的截面设计.首先根据规范要求确定梁柱内箍筋的保护层厚度,即确定箍筋的正确位置,主筋的保护层厚度可采用a+d(1a为箍筋保护层最小厚度,d1为箍筋直径),并大于规范规定的最小厚度,以此确定主筋的正确位置;根据各种钢筋的正确位置,确定相关构件的有效截面高度并进行配筋计算,在施工图中标出相关构件中钢筋的位置.2)正确区分同一构件所处的环境条件,区别对待不同环境下的混凝土保护层厚度.地下部分的柱子可将其断面加大,满足其保护层厚度的要求,同时保证柱子钢筋上下位置的一致性,满足钢筋受力要求.4框架结构抗震构造措施4.1梁的抗震构造1)梁截面尺寸:为了防止梁发生斜裂缝破坏、斜压型脆性破坏,框架梁截面尺寸必须满足如下要求:梁的截面宽度与高度之比为b/h≥0.25,且b不宜小于200mm,也不宜小于1/2柱宽;同时应满足高跨比ln/h≥4;梁最大平均剪应力为V/bh0≤0.20fc.其中,b、h、h0分别为梁截面宽度、高度、有效高度;V为梁端组合剪力设计值;fc为混凝土轴心抗压强度设计值.2)梁的配筋率:为了保证梁的变形能力,使框架结构具有较好的抗震性能,梁端纵向受拉钢筋的配筋率应能使梁端截面的受压区相对高度满足以下要求:一级框架x≤0.25h0;二级框架x≤0.35h0,同时,纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%.3)梁的箍筋:为了保证梁有足够的延性,提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值,并防止在塑性铰区内最终发生斜裂缝破坏,在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋,对提高梁的变形能力十分有效.同时,为了防止压筋过早压曲,应严格遵照《抗震规范》限制箍筋的间距.4)梁内纵筋锚固:在反复恒载作用下,在纵向钢筋埋入梁柱节点的相当长度范围内,混凝土与钢筋之间的粘结力将发生严重破坏,因此应注意在地震作用下框架梁中纵向钢筋的锚固长度,一般应比《结构规范》中所规定的受拉钢筋基本锚固长度大.4.2柱的抗震构造措施1)柱截面尺寸:柱的平均剪应力太大,会使柱产生脆性的剪切破坏.平均压应力或轴压比太大会使柱产生混凝土压碎破坏,为了使柱有足够的延性,柱截面尺寸应符合以下要求:柱截面的长边应小于柱净高的1/4,且柱截面的宽度不宜小于300mm;当剪压比保持较低时,可获得较好的延性,为此柱端截面的平均剪应力一般宜小于3N/mm.2)柱纵向钢筋的配置:柱中纵向钢筋宜对称配筋:为了保证柱有足够的延性,柱的最小配筋率必须满足《抗震规范》要求;纵向钢筋的接头,一级框架应采用焊接接头;二级宜采用焊接接头,而底层柱根应焊接;三级可采用搭接,而底层柱根宜焊接;直径大于32mm的钢筋必须采用焊接.在纵向钢筋连接区段内宜加密箍筋,防止纵向钢筋的压曲,增加粘结强度.3)柱的箍筋:在地震力的反复作用下,柱端钢筋保护层往往首先碎落,这时,如无足够的箍筋约束,纵筋就会向外膨曲,柱端破坏.箍筋对柱的核心混凝土起着有效的约束作用,提高配箍率可以显著提高受压混凝土的极限压应变,从而有效增加柱的延性.因此设计人员应遵照《抗震规范》对框架柱的箍筋构造要求.5结论总之,以上提出的都是些框架结构设计中出现的易疏忽的问题.一旦处理不好或计算过程中未加考虑便会导致结构不合理,甚至结构不安全.设计人员在精于结构电算分析的同时,更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题,使施工图的设计更完善,保证结构的安全.。
结构专业施工图设计审查技术问答
5 框架结构电梯井四角混凝土柱是否明确必须参加框架整体计算？
答：当电梯井四周布置梁承受竖向荷载，电梯井四角混凝土柱仅是构造设置时，该柱不参加框架整体计算。当电梯共角柱作为框架梁的支承柱，应参加整体计算。此时该柱截面尺寸与构造须满足抗震规范对框架柱的有关规定。
6 框架结构计算时，关于底层柱计算高度问题，应从基础顶面算至一层高度。从审查计算书情况看，取法较多，有的取值为底层层高十500mm，或取值为底层层高，或取值为底层层高十1500mm等等，当然这要看地面约束情况。但到底取值多少为宜？
答：施工图结构审查应要求设计提供荷载计算，并补充必要的计算过程。
15 底框-剪力墙结构，框架底层层高《建筑抗震设计规范》规定小于等于 4.5m，是指二层楼面至基础顶面，还是至±0.00处？或是至室外地面？
答：《建筑抗恁设计规范》（GB 50011-2001）第7.1.3条规定，对底框房屋的底层层高作了限制，底层层高是指室内地面标高至二层楼面标高之间的高度。层高与计算高度对于底层是不同的。
答：可以。参照《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）表7.3.11，也可参照《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）表5.1.3弹性方案取值。
8 梁侧纵向构造钢筋间距不能满足《混凝土结构设计规范》不宜大于200mm的要求，而PKPM软件出图时，较多情况出现纵向构造钢筋间距大于200mm。是否需要人工修改？
答：这是剪力墙开洞如何建模的问题。当洞口较小，剪力墙具有整体墙截面工作特点时，应先输墙，再在墙段上设洞口；当开洞较大，使得洞口以上的梁的跨高比大于5时，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2002）提出此梁按框架梁设计，则各墙段成为独立工作的墙段，此时计算建模应先设节点再分段设墙与梁。
多层建筑结构设计中框架结构问题分析与处理论文
多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理摘要：在现阶段工业与民用建筑中，框架结构尤其是多层设计中，由于现阶段结构设计方法较原始、概念性设计不完善、施工条件和设计思路不吻合等实际存在的问题，因此，如何解决其中设计性问题，意义非常。
文章阐述了当前框架结构设计原则，分析了当前存在的设计典型问题。
并有针对性地提出了优化设计的措施。
关键词：多层建筑框架结构设计问题分析处理措施中图分类号：tu398+.2文献标识码：a 文章编号：abstract: at present industrial and civil building, the framework structure especially multilayer design, the design method of the present structure more primitive, and conceptual design is not perfect, construction condition and design ideas such as doesn’t agree with the practical problems, therefore, how to solve the problems of design, meaning very. this paper expounds the current frame structure design principle, analyzes the existing problems of the typical design. and put forward suggestion to the design optimization measures.keywords: multi-storey building frame structure design problem analysis and processing measures引言毫无疑问，建筑框架结构设计是结构设计中较为基础的设计，也是建筑结构设计中较为重要的一种形式，因此，框架结构体系在结构设计中应用十分广泛。
多层框架结构设计中存在的问题分析
多层框架结构设计中存在的问题分析- 结构理论•多层框架结构设计中存在的问题分析摘要：随着我国建筑业的不断发展，人们不断深入认识了框架结构的性能，并充分发挥其特点。
本文首先从高烈度区多层框架结构的设计中存在问题进行分析，再就少墙框架结构的出现及其在实际工程中的应用进行举例说明。
关键词：结构设计,框架结构,少墙框架,对比,应用2008年汶川大地震以来，《建筑抗震设计规范》进行了两次修订，人们对框架认识不断深入，发现框架结构在地震过程中容易出问题的地方：1.梁柱节点处，墙柱弱梁的设计理念未能得到很好应用，导致梁完好无损，而框架柱的节点核心区则破坏严重。
2.由于填充墙体的分布不均匀，导致薄弱层的存在。
3.由于填充墙在门窗洞口处未沿层高布置，使框架柱形成短柱，在该处形成薄弱环节，设计人员也未采取措施进行加强。
针对框架结构在设计过程中存在的一些问题和缺陷。
少墙框架能够很好的弥补其中一部分缺陷，并可以在合适的工程设计中得以使用。
1. 高烈度区框架结构设计中的问题1.1 2010版抗震规范与2008版抗震规范中对于框架梁柱内力调整系数对比详表1：从中我们不难看出，规范编写组针对地震过程中比较容易出问题的框架柱的内力作了较大的调整，而对框架梁则没作调整。
这是一个比较有效的实现强柱弱梁的措施之一。
1.2伴随着框架柱内力的大幅度提高，在设计过程中这样那样的问题也就浮出水面了。
首先，框架柱的截面必须增大很多才能使计算结果满足规范要求。
然而作为框架结构，其空间灵活的优势则不能游刃有余。
虽不说是消失殆尽，也在一定程度上限制了框架结构其应有作用的发挥。
比如说，在多层框架住宅设计中，以前400*400的框架柱就可以满足要求，而现在可能要做到500*500，甚至600*600。
作为结构设计人员，不仅仅要考虑到结构设计满足计算结果了事，我们也同样的担负起对建筑的使用和美观设计的重担。
其次，即便是调整了框架梁柱的尺寸，有些计算结果也是很难能满足规范要求的。
浅谈多层框架结构设计体会
浅谈多层框架结构设计体会作者：古森来源：《城市建设理论研究》2014年第11期摘要：本文围绕钢筋混凝土多层框架结构，就结构设计中计算简图、基础设计、结构电算及电算结果的人工调整、其它注意事项等几方面简要总结了一些在结构设计过程需要注意的一些常见问题和体会，为今后多层框架结构分析与设计提供一定参考。
关键词：框架结构；计算；体会；注意事项；计算模式；中图分类号： TU2 文献标识码： A1.概述钢筋混凝土多层框架结构作为一种常用的结构形式，具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点，目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。
近年来，随着计算机技术的不断发展，框架结构的计算也由手算转向电算，计算精度日益提高，设计人员的工作强度逐渐降低。
但是，在框架结构的设计当中，仍然存在着一些概念性和实际性的问题需要设计人员予以重视, 以确保设计质量的提高。
结合笔者在参加工作几年来积累的多层框架结构的设计实践，就在结构设计中结构选型、基础设计、结构电算与结构分析、施工图绘制注意事项等几方面，简要总结了一些体会，为今后多层框架结构分析与设计提供一定参考。
2.框架计算简图的确定进行框架结构设计时，设计人员应掌握如下设计规范：《建筑结构荷载规范》、《抗震规范》、《混凝土结构设计规范》等，并应考虑当地地方性的建筑法规。
设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法，设计出经济合理的结构体系，确定合理的计算简图。
2.1无地下室的多层框架房屋2.1.1基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接，计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度。
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2012（以下简称《结构规范》）规定：一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度H ；装配式框架取1.25H 。
这项规定在一般情况下很明确，但是在实际设计时，由于基础尚未设计，基础顶面标高无法确定，因此无法得到H值。
多层框架结构设计心得
得 、 ห้องสมุดไป่ตู้过程 中遇到的设 计问题及相应 的结构措施 ， 出了个 设 提
人 观 点 ， 同行 共 同 探 讨 。 与
和 配 筋 的方 式 ，底 层 计 算 高 度 从 基 础 系 梁 顶 面 算 起 ， 而避 免薄 弱 层 的 出现 。 种 做法 是 不对 的， 从 这 避 免薄 弱 层 的 出现 应 采 取 其 他 的措 施 （ 下 文） 因 为 详 ， 即 使加 大 基础 系 梁 的截 面 和 配 筋 ， 础 系 梁 仍 不 能 基
度 平 均 值 的 ８％ ， 根 据 《 筑 抗 震 设 计 规 范 》 ０ 建
（ Ｂ５ ０ １２ ０ ） ３４３条 ， 层 为薄 弱 层 ； 果 计 Ｇ ０ １ －０ １ 第 ．． 底 如
算 高 度 从基 础 系 梁 顶面 算 ，底 层 可 能 不 是薄 弱 层 。
２ ４
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Ｉ 建筑与结构设计
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【 章 编 号 】０ ７９ ６ （０ ６ １－０ ４０ 文 １０ －４ ７ ２ ０ ） ００ ２ —４
多 层 框 架 结 构 设 计 心 得
一
般 情 况 下 底 层 计 算 高 度 从 独 基 或 条 基 顶 面 算 起
是 没 有任 何 问题 的。
但 有 的工 程 独立 基 础 之 间 设基 础 系梁 ， 么底 那
层 计 算高 度 是否 可 以从 基 础 系梁 顶 面算 昵 ？我 认 为 肯 定 不 行 ， 简 单 的道 理 ， 础 系 梁 不 是 框 架 柱 的 最 基 嵌 固端 。一 些 设计 者 可 能 会 碰 到 这种 情 况 ， 果底 如 层 计 算 高度 从 基础 顶面 算 起 ， 层 的抗 侧 移 刚 度 可 底
建筑多层框架结构设计应注意的问题
计算后 比较 同一侧 面的配筋 ， 取其较大值 ， 并采用对称配筋 的原
则 。为了满足框架柱在多种内力组合作用下其强度要求 ， 在配筋 计算时应注意以下问题 ： 角柱 、边柱及抗震墙端柱在地震作用组合下会产生偏心受
学生宿舍楼为例 ， 该项 目为 ３ 层钢筋混凝 土框架结构 ， 丙类建筑 ，
基础按 中心受压计算 。 显然 ， 选取 这样 的计算简 图是不妥 当 的。第一 ， 按构造设 计的拉梁无法 平衡柱脚弯矩 ； 第二 ， 《 混凝土
结 构设 计 规范 ） （ Ｇ Ｂ Ｓ ０ ０ １ ０— ２ ０ ０ ２ ） 第７ ． ３ ． １ １条 规定 ， 框 架结 构 底 柱的高度应取基 础顶面至首层楼 盖顶面 的高度 。 工 程设 计经 验 表明 ， 这 样的框架 结构宜按 ４层进 行 整 体分 析 计 算 ， 即将
梁 顶 面基 础 拉 梁 的断 面 和 配 筋 按 构 造设 计 。
的约束 。 对于二三级框架的底 层柱底和底部加强部位纵筋 ， 宜采 用焊接 ， 且 当柱纵 向钢筋 的总 配筋率超过 ３ ％时 ， 箍 筋的直径不
应小于 ８ ， 并应焊接。 另外 ，多层框架 电算时常不考虑温度应力和基础 的不均匀 沉降 ，当多层框架水平 尺寸 和垂直尺 寸较 大以及地基软弱土层 较厚或地基土质不均匀 时 ， 可 以适当放大框架柱的配筋 ， 且宜在
刚度的 比值大 于 １ ， 以达到在 罕遇地震作用下 ， 梁端形 成塑性铰 害重于 内柱。对于质量分布不均匀 的框架尤为明显 ， 因此应选择
时， 柱端处于非 弹性工作状 态而没有屈服 ， 节 点仍 处于弹性工作 阶段 的 目的 ， 即规范所要 求的“ 强柱弱梁强节 点” 。 三、 框架计算简图不合理 无地下 室的钢筋混凝土多层框架房屋 ， 独立基础埋置较 深 ， 在０ ． ０ ５ ｍ左右设有基础拉梁时 ， 应将基础拉梁按层 １ 输入 。以某 最不利 的方 向进行框架计算 。另外 ， 也可分别从纵 、 横两个方 向
北航-钢筋混凝土与砌体结构习题及参考问题详解1
钢筋混凝土与砌体结构习题及参考答案1单项选择题1.常用的混凝土强度等级是（）。
A、C1～C10 B、C15～C50 C、C70～C100 D、C150～C500答案：B2.在结构平面中布置有钢筋混凝土电梯井，按框架计算是否安全?（）A、偏于安全B、偏于不安全C、不一定D、有时候偏于安全答案：C3.钢筋混凝土结构有许多优点，下列叙述中不正确的是：（） A、就地取材，节约钢材 B、耐久性好，耐火性好 C、刚度大，整体性好 D、自重大，施工周期长答案：D4.在一根普通钢筋混凝土梁中，以下哪项不是决定其斜截面抗剪承载力的因素?（）A、混凝土和钢筋强度等级B、截面尺寸 C、架力钢筋 D、箍筋肢数答案：C5.梁弯起多排钢筋时，相邻上下弯点间距应≤Ｓmax，其目的是保证（）。
A、斜截面受剪能力B、斜截面受弯能力C、正截面受弯能力D、正截面受剪能力答案：B6.梁下部钢筋净距应满足下列哪条要求？(d为纵向受力钢筋直径) （）A、≥d且≥25mmB、≥1.5d且≥20mmC、≥d且≥30mmD、≥d且≥20mm 答案：A7.下列有关轴心受压构件纵筋的作用，错误的是（）。
A、帮助混凝土承受压力B、增强构件的延性C、纵筋能减小混凝土的徐变变形D、纵筋强度越高，越能增加构件承载力答案：C8.下列正确的是：（）A、受拉纵筋越多，受弯构件的开裂弯矩越大B、混凝土强度等级越高，受弯构件的开裂弯矩越大C、截面相同时，T形比┴形截面的开裂弯矩大D、肋宽相同时，┴形比□形截面的开裂弯矩小答案：B多项选择题1.具有就地取材优势的结构有（）。
A、钢筋混凝土结构B、钢结构C、砌体结构D、木结构答案：AC2.抗震性较好的结构有（）。
A、现浇钢筋混凝土结构B、钢结构C、砌体结构D、装配式钢筋混凝土结构答案：AB3.受拉钢筋基本锚固长度与（）因素有关。
A、钢筋的粗细B、混凝土强度等级C、钢筋级别D、钢筋外形答案：ABCD4.耐火性差的结构有（）。
多层框架结构建筑设计的问题分析
多层框架结构建筑设计的问题分析摘要：随着我国建筑行业的发展，钢筋混凝土多层框架结构在建筑工程建设中已经被广泛应用。
本文笔者就多层框架建筑结构设计中需要注意的几个问题予以分析总结，可供同行人士参考。
关键词：多层框架；结构设计；钢筋混凝土；荷载计算中图分类号：u463.32+1 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）05-（页码）-页数钢筋混凝土多层框架结构由于具有结构传力明确、结构灵活、整体性强、抗震能力强等诸多优点，因此被广泛应用于现代建筑中。
虽然该种结构形式看上去比较简单，但是在设计时，若把握不好，将会出现很多问题，以下是笔者根据多年的设计经验总结出来的几个多层框架结构设计中值得我们思考的问题，以供大家参考。
1.基础设计荷载取值通常情况下，多层框架建筑的荷载不是很大，当天然地基承载力较高，且持力层较浅时，首选柱下独立基础。
《建筑抗震设计规范》gb5011-2010中的4.2.1明确指出，在地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑可不进行地基和基础的抗震承载力验算。
1）一般的单层厂房和单层空旷厂房，2）砌体房屋；3）不超过8层且高度在24米以下的一般民用框架和框架-抗震墙房屋，4）荷载基础与3）相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。
《建筑抗震设计规范》5.4.1规定，当结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合时，一般结构可以不考虑风荷载效应，当风荷载起控制作用时，风荷载组合系数取0.2。
因为一般多层建筑水平风荷载较小，所以经常忽略风荷载作用。
还有些设计师在进行独立基础设计时，柱脚内力设计值取值不合理，只对轴力与弯矩采取了设计值，而未能考虑剪力，还有些甚至只取了轴力设计值。
《建筑地基基础设计规范》gb50007-2011的第5.2.2中明确规定当偏心荷载时，必须考虑作用于基础底面的力矩。
而基础底面的力矩就是来自于柱底的弯矩和剪力。
若独立基础的设计荷载取值不合理，将会导致建筑结构的不安全或者材料浪费。
框架结构自振周期折减系数的取值建议
字号：大中小【原创专业论文】多层钢筋混凝土框架结构抗震设计的自振周期折减系数探讨【提要】由于计算模型的简化处理，多层钢筋混凝土框架结构的计算自振周期，与其真实自振周期有不同程度的差异，而须作经验调整。
本文通过对影响结构自振周期诸多因素分析，提出多层钢筋混凝土框架结构自振周期折减系数的取值建议。
折减系数 【关键词】多层钢筋混凝土框架结构抗震设计自振周期一、前言由于计算模型的简化和非结构因素的作用，导致多层钢筋混凝土框架结构在弹性阶段的计算自振周期（下简称“计算周期”）比真实自振周期（下简称“自振周期”）偏长。
因此，无论是采用理论公式计算还是经验公式计算；无论是简化手算还是采用计算机程序计算，结构的计算周期值都应根据具体情况采用自振周期折减系数(下简称“折减系数”)加以修正，经修正后的计算周期即为设计采用的实际周期（下简称“设计周期”），设计周期=计算周期×折减系数。
如果折减系数取值不恰当，往往使结构设计不合理，或造成浪费、或甚至产生安全隐患。
诚然，折减系数是钢筋混凝土框架结设计所需要解决的一个重要问题。
影响自振周期因素是诸多方面的，加之多层钢筋混凝土框架结构实际工程的复杂性，抗震规范[1]没有、也不可能对折减系数给出一个确切的数值。
许多文献中给出，当主要考虑填充墙的刚度影响时，折减系数可取0.6~0.7[4] [7]；根据填充墙的多少、填充墙开洞情况，其对结构自振周期影响的不同，可取0.50~0.90[2]。
这些都是以粘土实心砖为填充墙的经验值，不言而喻，采用不同填充墙体材料的折减系数是不相同的。
当采用轻质材料或空心砖作填充墙，当然不应该套用实心砖为填充墙的折减系数。
对于粘土实心砖外的其它墙体可根据具体情况确定折减系数[4]。
通过笔者的粗浅分析和工程实践摸索，指出影响自振周期的一些主要因素，并对折减系数的取值提出建议，供结构工程师参考。
二、计算周期与自振周期存在差异的诸多因素结构计算分析总是要进行简化的，简化程度取决于当时的计算工具；简化是有条件的，而关键是简化模型尽可能符合真实受力模型。
概述多层建筑结构设计中框架结构问题及处理
概述多层建筑结构设计中的框架结构问题及处理摘要：多层建筑结构框架结构设计工作中经常会出现基础梁设置、框架结构梁设计、薄弱层处理、框架结构计算简图等多方面的问题，本文针对这些问题进行了详细的分析，并提出了具体的处理方法。
关键词：多层建筑结构设计框架结构处理中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：改革开放以来、我国经济实力迅速发展，随着基础设施建设工作的加快，我国多层建筑快速发展。
人们对建筑结构形式的要求也呈现多样化，建筑平面布置与体形也越来越复杂，建筑结构设计工作难度也越来越大。
作为结构设计中较为基础的设计，也是建筑结构设计中较为重要的一种形式，建筑框架结构设计体系在结构设计中应用十分广泛。
本文作者结合自身丰富的多层建筑结构设计经验对我们目前建筑结构设计工作中框架结构存在的问题进行了多方面的分析，并对如何处理这些问题提出了自己的看法。
一、框架结构设计原则1）刚柔并济合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。
结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。
柔多一点虽然造价便宜但是必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大的变形，甚至会导致立足不稳而失去根本。
2）多道防线安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。
这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。
如土建结构中多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就体现了多道防线的设计思路。
3）抓大放小在框架结构结构体系中具有“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等的说法也是钢结构设计中非常重要的概念。
绝对安全的结构是没有的。
简单地说，虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。
一旦不可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁。
对多层框架结构底层柱的计算高度问题的一种讨论
问题讨论3多层框架结构底层柱的计算高度问题多层框架结构底层柱的计算高度指的是，在作结构分析时框架结构计算简图中底层柱的计算高度，它与柱的计算长度l 0不是一个概念。
柱的计算长度l 0在《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)中，对轴心受压构件指的是稳定计算的长度，对偏心受压构件指的是近似考虑二阶效应时的等效标准柱长度；在《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中，指的是稳定计算的长度。
应该指出，影响结构内力分析结果的是框架结构计算简图中柱的计算高度，但柱计算长度l 0的任何改变均不影响结构内力分析的结果，它只影响最后的柱配筋计算结果。
多层框架结构柱的计算高度，对于除去底层以外的上面几层从力学概念来说本来是很清楚的，它应该是上下两层梁的形心轴之间的距离。
但是，梁的截面高度经常高低不等，按此规则确定柱的计算高度会使计算简图变得相当复杂。
为了简化，在计算简图习惯上取上下层楼面之间的距离作为计算高度。
除去底层柱以外，这样简化的结果误差不大。
底层柱计算高度的历史变迁：在上个世纪50年代，我国实行“一边倒”政策期间，在建筑结构行业基本上是以前苏联的规范规定为蓝本进行设计。
那时规范中并不存在对多层房屋底层柱计算高度的规定。
在全国范围内，当时的工业厂房主要是单层厂房，正规的多层工业厂房框架结构主要用于电子系统的厂房，当时基本上由我院设计。
向我们提供关键设计经验的主要是前苏联列宁格勒的设计院(第六或第五设计院，现在记不太准)，他们的习惯做法是底层柱的计算高度为底层层高加1m。
主要有两方面的考虑：一是在多层厂房中底层混凝土地坪从侧向对混凝土柱有较强的约束，再加上土层对基础的约束，由于这种约束，可以近似认为到达一定深度就能将柱看成已是固定端；二是多层工业厂房与单层工业厂房不同，当时单层工业厂房的柱顶多为铰接，柱的高度是实际高度，多层工业厂房的框架结构是刚性节点，底层柱的计算高度应该是楼层层高扣除梁高的一半。
浅议钢筋混凝土框架结构设计中的几个问题
置 基础连 系梁 。基 础 连 系梁 宽度 不宜 小 于 ２ ５ ０ ｍｍ，
面， 为减小 首层框 架柱计 算 长度 ， 从 而减小柱 截面 尺 寸， 可采用 抬高 基 础顶 面 或 在 ±０ ． ０ ０ ｍ 附近 设 置 基
第２ ９卷 第 ７期 ２ ０ １ ３年 ４月
甘肃科 技
Ｇａ ｎ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ
Ｉ ２ ＿ ２ ９ Ｎｏ ． ７
Ａ ｐ ｒ ． ２ ０ １ ３
浅 议钢 筋 混凝 土框 架 结构 设计 中的几 个 问题
支仲卿
一
若 基础 埋 置较 深 ， 设 计 时在 底 层地 面 以下 靠 近 地 面设 置拉梁 层 ， 梁、 柱 可作 为地下 室参加 结构整 体 计算 时 ， 地 面处 的拉 梁应按 框架梁设 计 。
层底板按空楼板处理 ， 层高按一层地 梁顶至基础
顶面高度取值 ， 且对地下部分结构不应考虑土体 的 约束作 用 ； 这样， 地 上一层 柱按 框架抗震 等级进 行柱
下端截 面组合 的弯矩设计 值调 整 的增 大系 数可 由此 实现 。对一 层柱 尚应按 结构在 一层 地面嵌 固并复核
３ 上部结构 的嵌 固部位
在进行框架结构计算时 ， 必须明确嵌 固端的位
置 。结构 的嵌 固部 位是 多高层建 筑计算模 型 中的一 个 重要假定 ， 嵌 固部 位 的正 确设 定 直接 关 系 到结 构
中 图 分类 号 ： Ｔ Ｕ ３ ７ ５ ． ４
钢 筋混凝 土 框架 结 构 体 系具 有平 面布 置灵 活 ， 容易满足生产工艺和使用要求 ， 目前 ， 在多层工业厂
钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注意的问题
钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注意的问题1.独立基础设计荷载取值不当钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础，《抗震规范》（GB50011-2001）第4.2.1条指出，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荷载相当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。
这就是说，在8度地震区，大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。
但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。
因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须输入风荷载，不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。
另一种情况是，在设计独立基础时，作用在基础顶面上的外荷载（柱脚内力设计值）只取轴力设计值和弯矩设计值，无剪力设计值，或者甚至只取轴力设计值。
以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋偏少，影响基础本向和上部结构的安全。
2.框架计算简图不合理无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋，独立基础埋置较深，在-0.05m左右设有基础拉梁时，应将基础拉梁按层1输入。
以某学生宿舍楼为例，该项目为3层钢筋混凝土框架结构，丙类建筑，建筑场地为Ⅱ类；层高3.3m，基础埋深4.0m基础高度0.8m，室内外高差0.45m.根据《抗震规范》第6.1.2条，在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。
设计者按3层框架房屋计算，首层层高取3.35m，即假定框架房屋嵌固在-0.05m处的基础拉梁顶面；基础拉梁的断面和配筋按构造设计；基础按中心受压计算。
显然，选取这样的计算简图是不妥当的。
因为，第一，按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩；第二，《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.3.11条规定，框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。
工程设计经验表明，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按层1输入，拉梁上如作用有荷载，应将荷载一并输入。
多层框架结构计算的几个问题
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Ｖ ３ ． ２ Ｎ Ａ（６ ７ Ｋ ） 图 ２ 左 震 组 合 梁 端 受 力
图 １ 右 震 组 合 梁端 受力 图
下 梁 端 弯 矩 才 允 许 调 幅 ，而 水 平 荷 载 作 用 产 生 的 梁 端 弯 矩 不 得 调 幅 。有 的 资 料 做 法 是 ，在 内 力组 合前 对 梁 端 弯 矩 不 作 调 幅 ，而 在 配 筋 计 算 时 将 组 合 内 力设 计 值 调 幅 ，这 样 ，水 平 荷
实 际状 态 ，计 算 公 式 应 为 ：
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式 中 ：Ｒ为 配 筋 计 算 时 非 地 震 组 合 内 力 设 计 值 ；
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筑 物 重 要 性 系 数 ；Ｒ为组 合 表 中 的非 地 震 组 合 内 力设 计 值 而 采 用 地 震 组 合 内 力设 计 值 进 行 配 筋 计 算 时 要 乘 以 抗 震
其 计算 、结果 Ｍ总 比 Ｍ 小 ，即 ＩＩＩ，，这是不正 确’ 。 值 Ｍ ＜ＭＩ 的 事实 上 ，Ｉｌ Ｍ 可能 比 Ｉ 小 ， 可能 比 Ｉ Ｉ 。 ＭＩ 也 Ｍ 大
问 题 进 行 了探 讨 。
关 键 词 ：框 架 ：结 构 ；设 计 方 法 中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ８ ４ Ｕ ７ ． 文 献标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ － ２ ７ （ ０ ２ Ｏ 一 Ｏ ５ 一 Ｏ ０８ １４２０） １ Ｏ ３ ２
目前 ，很 多 关 于 多 层 框 架 结 构 设 计 计算 的工 具 书 、教 科 书等 资 料 ，对 框 架 结 构 设 计 中 以下 几 个 问题 的做 法 和 要求 不 尽 一 致 ，为 此 作 者 依 据 有 关 规 范进 行 了 一 些 探 讨 ，可 供 有 关 人员参考。
框架底层柱计算高度
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问题讨论3
多层框架结构底层柱的计算高度问题
多层框架结构底层柱的计算高度指的就是,在作结构分析时框架结构计算简图中底层柱的计算高度,它与柱的计算长度l 0不就是一个概念。
柱的计算长度l 0在《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)中,对轴心受压构件指的就是稳定计算的长度,对偏心受压构件指的就是近似考虑二阶效应时的等效标准柱长度;在《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中,指的就是稳定计算的长度。
应该指出,影响结构内力分析结果的就是框架结构计算简图中柱的计算高度,但柱计算长度l 0的任何改变均不影响结构内力分析的结果,它只影响最后的柱配筋计算结果。
多层框架结构柱的计算高度,对于除去底层以外的上面几层从力学概念来说本来就是很清楚的,它应该就是上下两层梁的形心轴之间的距离。
但就是,梁的截面高度经常高低不等,按此规则确定柱的计算高度会使计算简图变得相当复杂。
为了简化,在计算简图习惯上取上下层楼面之间的距离作为计算高度。
除去底层柱以外,这样简化的结果误差不大。
底层柱计算高度的历史变迁:
在上个世纪50年代,我国实行“一边倒”政策期间,在建筑结构行业基本上就是以前苏联的规范规定为蓝本进行设计。
那时规范中并不存在对多层房屋底层柱计算高度的规定。
在全国范围内,当时的工业厂房主要就是单层厂房,正规的多层工业厂房框架结构主要用于电子系统的厂房,当时基本上由我院设计。
向我们提供关键设计经验的主要就是前苏联列宁格勒的设计院(第六或第五设计院,现在记不太准),她们的习惯做法就是底层柱的计算高度为底层层高加1m。
主要有两方面的考虑:一就是在多层厂房中底层混凝土地坪从侧向对混凝土柱有较强的约束,再加上土层对基础的约束,由于这种约束,可以近似认为到达一定深度就能将柱瞧成已就是固定端;二就是多层工业厂房与单层工业厂房不同,当时单层工业厂房的柱顶多为铰接,柱的高度就是实际高度,多层工业厂房的框架结构就是刚性节点,底层柱的计算高度应该就是楼层层高扣除梁高的一半。
按上述前苏联的计算规则,当梁高为700mm时,实际的底层柱计算高度比从地面算至梁高中点的高度增加了1、35m。
应该说,还就是比较合理的数据。
我国的规范对计算简图中底层柱的计算高度从一开始就没有明确的规定,只就是《钢筋混凝土结构设计规范》(TJ 10—74)中,有个提法,在对柱计算长度l 0的规定中采用了柱高度H乘以一个计算长度系数来表达。
关于柱高度H,在规范中对于单层工业厂房与多层房屋有两种定义:单层工业厂房中的定义就是,“H——从基础顶面算起的柱子全高”;多层房屋中的定义就是,“H——楼层高度”。
可以瞧出,这里的柱高度H只就是一个几何参数,并没有代表计算简图中柱计算高度的含义。
因为,对于没有地下室的多层房屋来说在计算简图中底层柱的计算高度,显然应该大于底层的楼层高度而不就是等于底层的楼层高度。
应该历史地指出,那时量大面广的各类单层工业厂房,其基础顶面到室内地坪的距离一般不超过1m,在规范中用“从基础顶面算起的柱子全高”作为计算参数的规定,实际上就是在当时的技术经济条件下用以减少单层工业厂房柱计算长度l 0的规定。
多层厂房底层柱的计算高度采用底层层高加1m,单层厂房柱的计算高度采用基础顶面算起的柱子全高,就这样并行了几十年。
我院在80年代初期编制的若
干套多层框架国家标准图,底层柱的计算高度就是按照底层层高加1m的规则编制的,为其编制的技术条件当时已按惯例进行过审查。
另外,建筑科学研究院在探讨地震作用下,多层框架柱截面组合弯矩设计值的增大系数时曾做了大量的计算工作,其依据的蓝本正就是我院编制的上述国家标准图。
可以明显的瞧出,在多层厂房计算中对于底层柱的计算高度采用底层层高加1m的这种习惯性做法多年来并没有见到任何反对意见。
《混凝土结构设计规范》(GB 10—89),在第7、3、1条的条文说明中已经指出,关于框架柱计算长度l 0的确定就是在74规范的基础上“做了一些必要的调整补充”。
该规范对于柱高度H仍有两种定义。
单层工业厂房没有变化,多层房屋钢筋混凝土框架柱中底层柱H的定义改为“基础顶面到一层楼盖顶面之间的距离”。
从规范的继承性来判断,89规范对74规范的修改就是在原规范思路基础上的修改,只涉及对原规范中几何参数H取值的调整。
第7、3、1条的条文说明有将近两页的篇幅对“必要的调整补充”作了说明,但没有任何对H的重新定义的文字叙述。
应该认为,89规范同样不涉及对框架计算简图中底层柱计算高度的规定。
《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002),除去在第7、3、11条的条文说明中对框架结构柱的二阶效应作了较多的探讨外,对柱高度H的定义没有变化。
因此,2002规范也应理解为不涉及对框架计算简图中底层柱计算高度的规定。
关于在计算简图中柱的计算高度问题还有两个方面的内容可以做旁证:
一就是,《混凝土结构设计规范》就是对混凝土结构构件及其连接等方面作规定的规范,对于结构分析及荷载效应组合只有原则性的规定。
理所当然地不会对内力分析计算简图中的细节作规范性规定,柱计算长度l 0的规定属于结构构件的设计规定,没有理由将其中的“注”引伸为就是对内力分析计算简图中细节规定。
可能涉及到对内力分析计算简图细节作规定的应该就是抗震规范或高层混凝土规范等规范,但就是从《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ 11—78)开始,到现在的《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001),以及《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ 3—91)、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2002)等都没有对内力分析计算简图中柱的计算高度作专门的规定。
在JGJ 3—2002的第4、5、5条中,有关于“作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖”的规定,这与柱的计算高度有点关联,但显然不属于本文讨论的范围。
二就是,80年代后期,参编混凝土结构设计规范的重庆建筑工程学院的混凝土柱计算长度研究小组一行几人,曾到我院对多层厂房柱的计算长度系数问题征求过意见,我院由我接待。
当时主要探讨了两方面的问题:①对框架剪力墙结构的剪力墙构件在主受力方向的计算长度就是否应考虑建筑物的全高作为修正计算长度l 0的几何参数。
②当时有些单位通过弹性稳定的计算机分析,得出一个在设计上难于接受的结论,一个常见的五层框架,五层边柱的计算长度修正系数达到4~5倍之多！她们表示要作进一步的研究。
她们当时知道我院在全国范围内就是多层厂房设计最多的一家设计院,但自始至终并没有征求过对内力分析计算简图中框架结构底层柱的计算高度问题。
显然,这不就是她们关注的问题。
在89规范发布之后很长一段时间,在设计中多层厂房底层柱的计算高度采用底层层高加1m,仍然就是一种习用的做法。
在成立了施工图审图公司之后的初始阶段也没有变化。
后来,在有人依据《混凝土结构设计规范》中的“注”引伸为应该将多层房屋底层柱的计算高度改为从基础顶面到一层楼盖顶面之间的距离之后才出现了麻烦。
根据本文的讨论,这种引伸并不符合规范的本意,以此作为施
工图的审查依据理由就是不充分的。
为了改变这种状况需要多做解释工作,在解释工作奏效之前只好采取变通的处理办法。
变通处理办法1:从基础顶面到±0、00以下某处(例如,－0、80) 设粗短柱,将粗短柱的顶面瞧成基础的顶面。
对于抗震设防烈度为8度、场地类别为Ⅲ类的建筑,可避开因底层柱计算高度过高使得层间位移难于满足规范要求的状况。
当柱截面为600×600mm时,可以将每边放宽150mm,使粗短柱的截面变成900×900mm。
这样,粗短柱的截面惯性矩将达到上部柱截面惯性矩的5倍,施工图审图公司的关就比较容易过了。
变通办法2:有条件时,到处设基础梁,瞧成就是一层框架梁,多加一层计算,基础梁以下的一层可设为地下室,这样也能通得过。
尽管可以变通处理,但我认为从道理上说其实就是多此一举。
只不过就是审图公司不肯盖章,就不能施工,也就只有变通处理了。
要点:
柱的计算长度l 0不就是指框架结构分析时结构计算简图中的柱计算高度,它只与柱配筋计算相关,计算长度l 0的变化只影响柱的配筋大小,对内力分析的结果无任何影响。
求轴心受压柱的稳定系数 与求偏心受压柱的偏心距增大系数η时才用到柱的计算长度l 0。
求柱的计算长度l 0要用到柱高度H 。
按规范的原始定义,这里的柱高度H 并不等同于结构计算简图中的柱计算高度,它代表的只就是一个几何参数。
结构计算简图中的柱计算高度,在我国的规范中并没有明确的规定。
各设计院几十年来习用的规定,应该可以作为参考的数据。
多层厂房底层柱的计算高度采用底层层高加1m,单层厂房柱的计算高度采用基础顶面算起的柱子全高,几十年来一直在我国的设计中并行采用。
我院在80年代初期编制的若干套多层框架国家标准图,正就是按照底层柱的计算高度采用底层层高加1m的规则编制,为其编制的技术条件当时已按惯例进行过审查,并未出现对底层柱计算高度的反对意见。
建筑科学研究院在探讨地震作用下,多层框架柱截面组合弯矩设计值的增大系数时曾做了大量的计算工作,其依据的蓝本正就是我院编制的上述国家标准图。
对于现在出现的部分审图公司的不同意见,需要多做解释工作。
因为审图公司不盖章施工图就无法交付施工,在解释工作尚未奏效之前也可以采取变通办法处理。
刘传春于2005年9月19日。