民用建筑多层框架结构设计需要注意的问题

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摘 要：随着计算机辅助设计软件在建筑结构设计的普及,我们的工程技术人员越来越过分地依赖、相信计算机软件对框架结构的内力所做出的分析和计算结果,而忽视了具体情况具体设计、具体分析,导致设计图纸出现这样或那样的问题,这也就为民用建筑的安全性、发生危险埋下了隐患.

关 键 词：民用建筑；多层框架；结构设计；注意事项

我们不否认计算机辅助设计给我们民用建筑设计带来的快捷和数据精准,也不否认计算机应力评价软件的科学性,但是我们也要明白软件的设计与应用是建立在某种标准化、理想化的条件下所作出的评估结果,因此,需要工程技术人员根据一些细节的特殊性,特别是抗震的需要进行适当地改正,以保证民用建筑物的安全.

1民用建筑物结构的概述

作为民用建筑设计的一部分,框架结构设计就是建筑物的骨骼设计,其结构要受到建筑物的外观总体设计的影响,也必须考虑当地的地质条件,以及建筑物需要达到的抗震等级等安全要求,来进行合理地结构布置,也就是确定梁的长短、柱子的根数（当然也要考虑到实用性）,以及梁与柱子的连接处节点的结构等.

2计算机辅助设计的结构可能存在的问题

2.1截面积尺寸大小的选择

大小尺寸的选择,必须在规范所要求的取值范围内选择,当然还应考虑到要使柱与梁的线刚度比值大于1,来应对可能发生的地震灾害时,梁不至于从柱子上脱落下来,也就是节点处于弹性工作阶段.当然计算机是不会变通,很有可能造成截面尺寸选择会偏离实际的尺寸大小,也就是达不到强柱、强节点、弱梁的规范要求.

2.2框架计算简图也会存在不合理现象

多层框架结构,一般用于不带地下室的,低于8层的楼房,其框架一般采用钢筋混凝土结构,其独立基础（也就是地基）埋置较深,并且在地表以下0.05m左右设有我们俗称的圈梁.我们以一栋三层钢筋混凝土结构的小楼为例来说明,该楼为丙类建筑,要盖在Ⅱ类场地上,设计层高位3.3m,地基埋深度是4m,基础（圈梁）高度是0.8m,室内比室外高0.4m.如果首层框架镶嵌在0.05m处基础拉梁顶面内,那么层高会增加0.05m也就是到3.35m,基础拉梁的截面、配筋、构造设计都需要考虑防震,这是计算机软件不易做到的.基础（地基）应力计算以中心柱来计算,显然有失妥当,原因如下：

（1）柱脚弯矩如果按构造来设计拉梁,那么无法得到平衡；

（2）按照GB50010：2002标准的规定：底柱的高度是基础的顶面到首层楼盖顶面之间的距离.也就是说将底层的圈梁按照地下一层,连同地上3层,整体按照4层进行框架结构分析计算,当然如果梁上有载荷的话,应将载荷一同考虑进行计算.

这样就可以计算出首层（地下地基）层高为F1等于4-0.8-0.05等于3.15（m）,2层（实际地面1层）高为3.35m,3、4层（实际为2层和3层）的高度都是为3.3m.通常我们会根据抗震规范的有关规定,来增加框架柱底层柱脚弯矩设计值,也就是在理论计算的基础上认为加大1.25倍,当然也会考虑到地基土的约束作用,在进行计算机程序运算时,将基础层按照地下室来计算也就是有1层地下室,进行重复计算,并依据两侧的计算结果的包络图进行框架结构底层（圈梁以下地基）柱的配筋.

2.3无法考虑自然灾害

对于建筑物来说,自然灾害是目前建筑安全的最大威胁,作为标准化设计的计算机分析软件是很难准确地应对复杂的环境下,建筑物抗击自然灾害引起的自身应力的变化,做到个性应对.

3针对问题工程技术人员需要作的工作

3.1框架柱配筋的调整

地震时作用在框架柱特别是角柱上最大的应力就是扭转剪力,同时也要考虑到它会受到双向弯矩的作用,这与正常工作状态受到的双向偏心受压状态是不同的.对从纵横两个方向计算机评估分析,对电算的结果取最大值并按照一定比例放大进行配筋,当然配筋必须采用对称配筋的原则,力求满足框架柱承受多种内力合成的强度要求,配筋放大倍数分别是：角柱是电算配筋总截面积的1.4倍、边柱是1.3倍,中柱是1.2倍.

3.2框架梁裂缝宽度、斜截面配筋调整

框架梁的的验算以及梁端配筋调整来满足梁端斜截面“强剪弱弯”的要求.

3.2.1因素、措施

影响裂缝宽度因素有构件的混凝土强度等级和钢筋的级别及直径.改进措施只有放大梁的配筋率或扩大梁的截面尺寸.

3.2.2梁端斜截面的配筋调整

（1）就是放大大梁中受力钢筋的直径；

（2）加大箍筋的直径2mm.

3.2.3梁端弯矩的调整

（1）先调幅后分配力矩；

（2）理论计算的结果直接与调幅系数相乘.

3.3关于抗震性设计

3.3.1框架结构设计的抗震性

对于抗震性能来讲,首先是要根据场地的实际情况合理布局,至于框架的结构设计主要是在计算机辅助计算结果上,根据地震系数（基底剪力与结构总重的比值）以及抗震要求,来加大配筋、或扩大截面面积,至于扩大的倍数需要经过验证才能获得,当然也要减少结构的突变（柱梁的变化均匀）,来减少应力集中,达到抗震的目的.

3.3.2性能优化与抗震性

在抗震方面,并不是配筋越高越好,也不是柱子越粗越好,我们要考虑性能的优化,也就是哪儿需要用高配筋就在哪里用高配筋,柱子要适当,否则会增加地基的负担.

4框架结构设计其他问题

开发商为了节约成本,往往要求施工方在墙上任意开门窗洞,或柱间填充墙不到顶,而造成短柱,而短柱刚度大,然而混凝土抗剪强度小于地震产生的剪切强度时,短柱就有交叉裂缝出现,致使建筑物损坏甚至倒塌,因此在设计时要采取一定的措施：

（1）降高、减压（降低高度,减少压力）、节点铰接；

（2）多布箍筋,一般间距小于100mm,；

（3）采用良好的箍筋类型.

建筑框架梁外延）,梁下并有钢筋混凝土柱,对于这个柱子,有些工程技术人员,错误地以构造柱来配筋,而忽视对构建柱的受力情况的分析和配筋计算时忽视了可能承受水平荷载作用对柱子的伤害,这也是发生事故的隐患之一.

5小结

只有靠人才能设计出高水平的产品、只有靠人才能建设高质量的产品,让计算机真正回归工具的行列,来辅助工程技术人员进行计算和分析,至于计算的结果的怎么用,我们的工程技术人员会根据有关的标准、自己的经验、以及现场的实际情况（场地、气候、物质条件）综合考虑,进行适当的调整,使设计出的结构、安全、美观、经济.