概述多层建筑结构设计中的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

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。

二、基础梁的设置问题及对策

如果基础埋置深度较深时，可以用基础梁减少底层柱的计算长度。在±0.00

以下设置梁。此时梁宜按一层框架梁进行设计．同时梁以下的柱应按短柱处理。

如果工程条件符合《建筑抗震设计规范》第6．1 条规定，应设基础梁。根据抗震要求，可沿两个主轴方向设置构造基础梁。基础梁截面高度可取柱中心距的1

／12—1／15。基础梁纵向受力钢筋可取上述所连接柱的最大轴力设计值的10％

作为拉力或压力来计算，当为构造配筋时，应满足最小配筋率：当基础梁上作用

有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时．应与所连接柱子的最大轴力设计值的10％

叠加计算，基础梁截面也应适当增加．算出的配筋应满足受力要求和构造配筋要

求。基础梁顶标高通常与基础顶标高相同。为减少基础梁计算跨度．可以将基础

梁下与独立基础的台阶或锥形斜坡之间的空隙部分用与素混凝

土浇筑至与基础

顶面平齐．再浇筑基础梁。如果用基础梁平衡柱底弯矩．基础梁的截面尺寸与配

筋应按框架梁设计。这时，拉梁正弯矩钢筋应全部拉通，负弯矩钢筋至少应在1，

2 跨拉通．基础梁的纵筋在框架柱内的锚固、箍筋的加密及其余抗震构造要求应与上部框架梁完全相同。且此时拉梁应设置在基础顶部。综上所述．如不设置基

础梁．填充墙可以采用素混凝土条形基础：如设置基础拉梁，宜在框架柱之间设

置，对于不在框架柱之间的墙体基础可采用素混凝土基础。

三、框架结构梁设计的问题与处理

在框架结构梁的设计中，如果梁上存在次梁（包括挑梁端部）应该考虑附加箍筋和吊筋，同时优先考虑采用附加箍筋。在梁上的小柱和水箱下，如果梁架在板上，在设计的时候不必加附加筋。同时为了表达清楚，在做施工图的时候可以考虑在结构设计总说明处，画一节点，有次梁处两侧各加3 根主梁箍筋作为补充。

如果次梁的端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上，梁的端支座我们可以按照简支梁来处理，但是梁的端箍筋应该考虑加密。在设计考虑抗扭的梁时，纵

筋的间距不应大于200mm及梁截面短边长度，即我们在设计的时候要求加腰筋来增加梁的抗扭，并且纵筋和腰筋锚入支座内的长度要达到锚固长度。箍筋要求同抗震设防时的要求保持一致。反梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋来承受，或适当的增大箍筋的间距，梁支承偏心布置墙时宜做下挑沿。框架梁的高度宜取梁跨度的1/10- 1/15, 扁梁的宽度可以取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应该延伸至另一方向的梁的边缘。

四、框架结构薄弱层的判定与处理

薄弱层是指在强烈地震下，结构首先屈服并产生较大弹塑性位移的部位，这些部位的承载力是满足设计地震作用下抗震承载力要求的，多在地震烈度大于等于7 度；底部层高相对较高出现。

4.1如何判断薄弱层

对于薄弱层的判断,有个人指定、计算判定、强制认定三种方式。在SATWE(建筑结构)软件里，设计人根据规定或个人经验可以直接指定哪一层为薄弱层；软件在计算时,如果结构的抗侧移刚度不规则。

某层的抗侧移刚度小于相邻上一层的7 0％，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的8 0％，或楼层承载力突变,满足《建筑抗震设

计规范》，竖向不规则的规定软件自动将该层指定为薄弱层；如果结

构存在转换层,即竖向抗侧力构件不连续，那么不管该层刚度与上层

或上三层的比值是否满足规范要求，或楼层承载力是否满足规范要求，必须强制认为该层为薄弱层。

4.2如何处理薄弱层

薄弱层是对抗震极为不利的结构层原则上应避免出现薄弱层。避免出现薄弱层的最基本方法是加大该层的抗侧移刚度，即加大该层的柱截面或梁截面；如果条件允许，可以改变该层层高或减少基础埋置深度。当无法避免出现薄弱层时，在结构计算和出图时必须按照规范规定采取相应的措施根据(建筑抗震设计规范》第3.4.4.2 条及第5.5.2 条至第5.5.5 条的规定,除对薄弱层的地震剪力乘以1.1 5 倍的放大系数外，还应对结构的楼层屈服强度系数进行验算。楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载

力和按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值。如果在地震烈度7 度至9 度地区的结构楼层屈服强度系数小于0.5 时，应对结构进行弹塑性变形验算，符合表5.5.4 的规定。如果不符合上述要求，必须对结构布置进行调整。

五、框架计算简图问题及处理措施

当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-0.06m 左右设有基础拉梁时，应将基础拉梁按一层输入。以某办公楼为例，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；层高为3.6m，基础埋深

4.0m，基础高度0，8m．室内外高差为0．3m。根据《抗震设计规范》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。有的设计者按3 层框架房屋计算，首层层高取为3.56m，即假定框架房屋嵌固在-0.06m 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)(以下简称《混凝土规范》第7．3．1l 条规定．框架结构的底层柱的高度应取基础顶面至一层楼盖顶面的高度。工程的设计经验表明，这样的框架结构宜按4 层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按一层输入，拉梁上如有作用的荷载。应将荷