民用建筑多层框架结构和策略

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摘 要：在现如今的多层民用建筑中,框架结构引起自身所具有的安全、可靠而备受社会所热爱,应用也是越来越广泛.作为较为基础的一种结构设计类型,民用建筑多层框架结构设计自然也就成为建筑结构设计较为重要的一种.本文结合多层建筑结构设计中经常碰到的框架结构问题,简要探讨了问题的成因,并由此而提出了一系列应对策略.

关 键 词：民用建筑；多层框架结构设计；问题；策略

1民用建筑多层框架结构设计的主要瓶颈

1.1计算简图不合理

现在民用建筑多层框架结构设计中出现的问题主要是计算简图不合理,举例来说,由于是多层框架结构,建筑的独立基础计算是按照中心受压计算的,另外没有考虑有无地下室等.这种按照中心受压计算是不合理的.因为：首先民用建筑的多层框架结构设计的拉梁不能平衡柱脚的弯矩.根据我国的《混凝土结构设计规范》,框架结构地柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度,也就是要求这样的多层框架结构应该按照整体进行计算,要将基础层加入计算,要将荷载一起输入计算.而且当设计拉梁层时,要通过比较得出底层柱的配筋是由基础拉梁顶面的截面控制还是由基础顶面的截面控制而决定的.因此,如果民用建筑多层框架结构计算简图不合理,会影响民用建筑的多层框架设计的安全性和稳定性.

1.2柱配筋调整不合理

由于多层框架柱的配筋率普遍较低,并且在实际建筑工程中可能不按照电算结果来进行构造配筋.如果发生地震时,框架柱受到的扭转剪力会很大,又会受到双向的弯矩作用,会严重的伤害到横梁以及内柱,特别是对质量不均的框架伤害更大.另外,由于配筋调配不合理,在进行民用建筑多层框架电算过程中,容易忽略掉温度和基础不均匀的沉降等的影响.因此,多层框架柱配筋的调整不合理会影响到民用建筑整体框架等.

1.3忽视框架梁裂缝宽度

由于框架梁的裂缝宽度是受混凝土的强度等级以及钢筋的直径和类型等影响,框架梁的裂缝宽度是和混凝土的强度以及钢筋直接相关的,而结构工程设计师往往会忽略框架梁的裂缝宽度.这会严重的影响到民用建筑的安全性,影响民用多层框架结构建筑对于灾害的抵抗性等.

2解决框架设计的风险的主要策略

2.1合理选择截面尺寸和计算简图

民用建筑多层框架结构设计的前提是梁和柱截面尺寸的选择,要满足要求的规范取值,另外还要柱线刚度和梁线刚度比值大于一,保护建筑在地震作用下的稳定性,这就需要合理选择梁和柱的截面尺寸.另外框架的计算简图要合理：基础的计算要科学合理,没有地下室的基础要按照层一输入计算；还要考虑地基土的约束能力,根据这些不同的情况来进行不同的层数输入计算,并要复算,保证计算简图的合理性.

2.2调整框架柱的配筋

针对角柱和边柱等在地震作用下会出现偏心受拉的现象,要保证各种柱中内的纵筋总截面要比计算值增大25%；另外框架柱箍筋的配筋的形式要用井字或者菱形,来增加对混凝土的约束力；对于需要加强的底部和柱的底层,配筋需要进行焊接,来保证底部的稳定性；针对不同的温度和基础土层,要因地制宜,当基础土层分布不均匀时,要根据情况放大框架配筋,并根据情况进行加密箍筋配筋.

2.3调整框架梁裂缝宽度和斜截面配筋

首先,结构设计师要重视框梁的裂缝宽度,不能忽视这个问题,要根据影响裂缝宽度的两个因素进行增加梁的配筋,和增加梁的横截面尺寸.其次,在借助计算机进行结构建设模型的数据输入时,一定要把恒活载数值分开输入,以便进行内力组合和裂缝宽度的计算.最后,还要在电算过程中要准确、合理的应用弯矩调幅,有两种方法可以采用：即先将梁端固定弯矩进行调幅之后,然后对力矩进行分配,或者根据力矩分配的方法计算出的梁端弯矩来乘以调幅的系数.这样可以合理准确的运用弯矩的调幅.

2.4其他注意事项

首先,结构设计师要认真阅读地质报告,在认真把握的基础上,要正确的使用地质报告,并要对报告中的内容进行考察和判断,这样可以帮助把建筑场地的地质条件和民用建筑的具体情况结合起来.其次,在满足多层框架民用建筑的承载力要求下,应该采用经济性较强的浅基础,需要综合考虑地质情况和建筑的结构、类型和承载力等来实现经济和稳定的结合.再者,多层框架的民用建筑要采用独立的基础或者条形的基础,这要考虑基础的承载力来确定基础的面积,然后进行设计电算,另外还要符合相关规定的构造结构.最后,在处理地基时,要运用合理、科学的地基处理手段,要做到符合力学、物理学等相关的基本理论以及基本实际的当地工程经验相结合.

2.5做好多层框架设计的防震处理

一是强柱弱梁,强柱弱梁是为了实现在罕遇地震作用下,使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求.用以提高结构的变形能力,防止在强烈地震作用下倒塌.由于地震作用的复杂性以及构件之间的相互影响,难以通过精确的计算实现强柱弱梁.规范要求,采用增大柱端弯矩设计值,即提高柱端的弯矩增大系数的方法来实现强柱弱梁.人为增大柱子相对于梁的抗弯能力,诱导在梁端出现塑性铰,从而达到强柱弱梁的要求.实现强柱弱梁不仅在于内力调整,更在于按调整后的设计内力来配筋,使构件的实际承载力与设计内力相近.当建筑许可时,尽可能将柱的截面尺寸做得大些,使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1,并控制柱的轴压比满足规范要求,以增加延性.梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高,以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上.注意不可随意超配筋,超配筋要整体保持一定比例.注意节点构造,让塑性铰向梁跨内移.

二是强剪弱弯,使钢筋混凝土构件中与正截面受弯承载能力对应的剪力低于该构件斜截面受剪承载能力的设计要求,用以改善构件自身的抗震性能.强剪弱弯是保证构件延性,防止脆性破坏的重要原则,它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力,使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效.对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造,使其满足相关规范要求.应合理选择梁柱截面尺寸、配置纵向钢筋和箍筋避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋锚固粘结先于构件破坏适当增加抵抗剪切力的钢筋可以有效防止梁、柱在弯曲屈服之前出现剪切破坏.

三是强节点弱构件,这是为了提高结构整体性.各构件之间的连接必须可靠,符合下列要求：构件节点（的承载力不应低于其连接构件的承载力当构件屈服、刚度退化时,节点应保持承载力和刚度不变.预埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力,装配式的连接应保证结构的整体性,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作.

3结语

在民用建筑的多层框架结构设计中,结构设计师要在了解建筑结构设计的基本内容的基础上,认真面对多层框架结构设计中出现的问题：表现在计算简图不合理、多层框架柱配筋调配不合理以及忽视框架梁裂缝宽度,对防震设计的重视不够等等问题.结构设计师在进行民用建筑多层框架结构设计中注意进行问题的改进,另外还要从多层框架的基础设计上以及多层框架的上部设计来进行改进,保证多层框架的民用建筑更加安全、稳定和实用.