多层混凝土框架结构设计中的关键问题及对策

周 少 伟

(山西筑城建筑设计有限公司，山西 太原 030006)



多层混凝土框架结构设计中的关键问题及对策

周 少 伟

(山西筑城建筑设计有限公司，山西 太原 030006)

介绍了框架结构的定义，根据多层混凝土框架结构的特点，分析了多层混凝土框架结构设计中的关键问题，并提出了针对性的解决策略，保证了多层混凝土框架结构设计的安全性和经济性。

框架结构，结构设计，砌体墙，配筋

1 多层混凝土框架结构的概述

1.1 框架结构的定义

框架结构是指由梁、柱结构等构件组合连接成的一种承重结构体系；这种由梁、柱连接形成的框架结构不仅稳定性好，平面布置灵活，还可以形成较大的建筑空间，并对建筑空间有着良好的分隔和围护作用，使建筑工程的质量和功能得到了进一步的提高。

1.2 多层混凝土框架结构的特点

在实际建筑施工中多层混凝土框架结构得到了广泛的使用，框架结构的主要特点有：

1)施工成本相对合理。采用框架结构设计的建筑物，施工企业可以对其工程造价进行有效的控制，降低工程施工的成本，提高工程建设的质量，并在保证其质量的同时具有较好的经济性。2)设计具有一定的灵活性。采用框架结构设计可以对建筑平面空间进行更为合理的调整，以满足业主不同的需求。框架结构不仅能够使建筑物的空间结构得到充分的利用，同时还可以对其空间面积进行一定程度的扩展，大大提高了建筑空间的利用率，使建筑物的内部结构布局更加和谐。3)建筑结构的稳定性得到有效的提高。在实际施工中，框架结构对其构件的要求更高，促使其构件的制作更规范、更标准；同时也要求施工人员有更高的技术水平。

2 多层混凝土框架结构设计中的关键问题分析

2.1 梁、柱中心线重合的问题

在框架结构设计中，我们应严格按照相关的规范和标准要求，设计的梁、柱中心线必须保持完全重合的关系，若在设计时两者中心线的位置关系发生了变动，在对框架结构进行计算时，就必须将梁、柱节点在偏心作用下的受力进行全面的分析。如果两者的中心线产生的偏心距大于梁宽度的25%，我们必须对其进行科学合理的调整和处理，以保证设计达到相关的设计标准和要求。考虑到多层混凝土框架结构抗震作用，若梁、柱中心线之间的偏心距大于柱体宽度的25%，在梁、柱的节点位置便会出现斜向裂缝和竖向裂缝，降低了建筑工程的质量和性能，并对框架结构的外观造成不利影响。针对以上的问题，设计人员应根据实际的工程情况进行相应的处理，确保整个建筑工程的质量和功能。

2.2 多层混凝土框架结构设计中的短柱问题

在多层混凝土框架结构中，其柱端存在一定的弯矩M和剪力V。在设计过程中，柱的长短是根据柱的剪跨来确定的，其中剪跨比的计算公式为：

λ=M/Vh0。

其中，λ为剪跨比；M为弯矩；V为剪力；h0为柱与弯矩水平方向上柱截面的有效高度。

当λ≤1.5时，该柱为极短柱；当1.5<λ≤2时，该柱宜按照短柱计算；当λ>2时，该柱为长柱。相关试验表明极短柱易发生剪切斜拉破坏，短柱常发生剪切破坏，短柱的破坏为脆性破坏，直接影响着框架结构的质量；而长柱一般发生弯曲破坏，对框架结构的功能及外观造成一定的影响。

需要特别注意的是在多层混凝土框架结构设计中常常由于楼梯间休息平台高矮不同或楼层层高不同等原因，难免会把某一层的柱设计成短柱形式。所以在实际设计过程中，应对这些短柱的受力情况进行全面分析，保证其安全性。

2.3 双向梁、柱抗侧力体系的布置问题

多层混凝土框架结构在施工过程中需要承受水平方向和垂直方向的荷载，所以在进行框架结构的设计时为了进一步提高设计的质量，必须设置双向的梁、柱支撑体系，且这个体系能够具备较好的抗侧力能力。除此之外，侧向支撑体系的刚度需要通过一定的计算来确定，以保证建筑工程在各个不同的方面都能达到设计要求。

2.4 部分砌体墙承重问题

根据我国现行的规范和相关标准要求，在对多层混凝土框架结构自身的抗震性能进行计算时，设计者不宜采用砌体承重混合的形式对结构进行设计。在对楼梯间、电梯机房等位置进行承重设计时，设计者应采用框架承重方式，而不使用砌体墙承重的方式。若在实际工程中由于某种特殊原因难以避免使用砌体墙承重时，设计者应充分考虑砌体墙的刚度，若结构的抗力刚度不能达到地震时所产生的应力时，砌体墙在地震力的作用下便会发生明显的破坏现象。因此，在框架结构的设计中，设计者必须根据建筑工程的实际情况和相关规定对结构的内力和配筋问题进行调整和控制，以确保设计的合理性和科学性。

3 多层混凝土结构设计的应对策略

3.1 多层混凝土框架结构设计中梁、柱截面的确定

在多层混凝土框架结构的设计过程中，应根据相关的经验对梁、柱的截面尺寸进行初步拟定，在初步拟定时应尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度之比大于1.0，使其满足强柱弱梁、强节点的设计要求。在初步拟定梁、柱的截面尺寸并经PKPM软件进行结构计算后，对计算结果进行处理：

1)梁的裂缝宽度大于0.3或梁超配筋或梁的挠度值大于了允许值；柱超配筋或柱的轴压比超限等，若出现上述情况，我们应提高混凝土的标号或提高钢筋的强度等级或放大梁柱的截面尺寸，再进行试算；2)对于部分梁、柱的构造配筋，可根据柱的轴压比和梁的裂缝宽度适当减小梁、柱截面尺寸后再进行试算；3)当梁、柱截面尺寸在计算后均满足设计要求时，应对梁、柱的配筋率进行仔细的审查，以保证设计的安全性和经济性。

3.2 多层混凝土框架结构设计中梁、柱的配筋

在对多层混凝土框架结构梁进行配筋设计时，框架结构梁的纵向钢筋的配筋率应控制在0.5%～1.5%之间，在保持一定的配筋率时，可选用直径较小的钢筋，以增加混凝土的握裹面积，减小梁的裂缝宽度。在地震作用下，为了达到强剪弱弯的要求，应使梁端的斜截面受剪承载力大于正截面的受弯承载力。在实际设计中，可将梁端的负弯矩乘以0.85～1.0的系数，且将梁中的正弯矩乘以1.1～1.3的系数，同时还可以将梁端箍筋直径增加2 mm。

在进行多层混凝土框架结构柱的配筋设计时，为满足抗震的强柱弱梁要求，在设计时应适当的增大柱的构造配筋而适当减小梁的构造配筋，由此可见，框架结构的柱承担了更大的荷载，以达到梁的设计强度小于柱的强度的效果。当地震发生时，使梁的破坏发生在柱破坏之前，以减少损失。所以在进行点算时，参数的调整十分重要，对框架结构的纵向构造钢筋的配筋结果乘以1.2～1.6的系数，以满足要求。

4 结语

在多层混凝土框架结构设计中，设计者应更好的把握混凝土框架结构设计的关键问题，严格按照相关的要求和规定进行设计。作为设计人员还应学会应用先进的设计技术和理念对框架结构的设计进行优化，保证框架结构设计的安全性和经济性。

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[2] 洪岩峰.框架结构设计中的几个关键问题及应对措施[J].门窗,2014(1):278.

[3] 丁爱民.钢筋混凝土多层框架房屋结构设计核心问题要议[J].河南建材,2014(5):100-102.

[4] 蒋耀勤.浅谈多层混凝土框架结构设计中的关键问题及对策[J].中国建材科技,2015(2):119-120.

On key problems in multi-layer concrete framework structural design and its strategies

Zhou Shaowei

(ShanxiZhuchengArchitecturalDesignCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The paper introduces the definition of the framework structure, analyzes the key problems in the multi-layer concrete framework structural design according to the features of the multi-layer concrete framework, and points out the solutions accordingly, so as to ensure the safety and money-saving feature of the multi-layer concrete framework structural design.

framework structure, structural design, masonry wall, reinforcement

1009-6825(2016)05-0050-02

2015-12-08

周少伟(1985- )，男，助理工程师

TU318

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