多层框架结构设计思路

多层框架结构设计思路（精选10篇）

多层框架结构设计思路 第1篇

本人从教以来, 指导土木工程专业本科毕业设计学生达30余人, 设计题目主要涉及多层、框架结构这两大关键词, 训练学生对专业知识和主要设计规范的系统应用。工作期间, 本人发现大部分学生的整体设计思路不够清晰。因此, 本文就多层框架结构设计思路, 进行总结分析, 以期为学生完成毕业设计发挥重要意义。

2 建筑设计

2.1 工程地质条件

明确建设场地的气象水文条件、抗震设防要求、地质资料、工程设计标高及活荷载标准值等, 这些条件提供结构计算的基本参数。气象水文条件要注意当地的年平均气温、极端气温;主导风向, 尤其基本风压;年平均降水量、极值降水量;最大积雪深度, 尤其基本雪压, 或者土壤最大冻土深度。抗震设防要求要注意抗震设防烈度, 设计基本地震加速度, 场地类别的确定。地质资料注意地基承载力特征值, 地下水位埋深。活荷载包括楼面、走廊、楼梯以及屋面。

2.2 主要建筑做法

阐述对象主要有门窗、防潮层、散水、台阶、坡道、外墙面、踢脚、地面、楼面、内墙面、顶棚、油漆、屋面、雨棚、落水管等。各项目详细工程做法须参见地方相关技术规定。

2.3 建筑结构选型

根据楼盖的平面布置及竖向荷载传力途径方式, 框架承重方案分为:纵向框架承重、横向框架承重和纵横向双向承重等几种。在实际工程中, 一般采用横向承重方案, 即在横向布置框架承重梁。

结构平面形状一般宜规则、简单、对称、承载力和刚度分布均匀, 不应该采用严重不规则的平面形状。结构的主要抗侧力构件应对称布置, 尽量使结构的刚度中心和质量中心重合, 避免地震时引起结构扭转及局部应力集中。结构竖向布置应使体型均匀、规则, 避免有较大的外挑和内收, 质量沿高度方向最好均匀分布, 结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小, 避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。

3 结构设计

3.1 确定计算简图, 统计荷载

确定一榀框架计算简图, 包括柱间距、柱和梁的截面尺寸等信息。根据计算简图, 统计各项荷载, 包括屋面、标准层楼面、标准层楼面走廊、梁自重、厕所自重、楼梯自重、各层梁柱自重、墙体 (内墙和外墙) 自重等。

3.2 水平地震作用下侧移验算

计算梁线刚度、柱线刚度和侧移刚度D值。根据抗震规范, 进行水平地震作用的各层地震剪力验算。为防止框架结构中的非结构构件在多遇地震作用下出现严重破坏, 进行水平地震作用下各层的层间位移验算 (按弹性方法计算) 。应用D值法, 进行水平地震作用下框架的内力计算, 包括柱端 (边柱和中柱) 弯矩、剪力及轴力的计算, 梁端弯矩、剪力的计算。

3.3 风荷载计算

根据《建筑结构荷载规范》, 将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载, 计算各层受到的风荷载。在风荷载作用下, 计算各层受到的剪力及弹性层间位移, 进行风荷载作用下的侧移验算。应用D值法, 进行风荷载作用下框架的内力计算, 包括柱端 (边柱和中柱) 弯矩、剪力及轴力的计算, 梁端弯矩、剪力的计算。

4 竖向荷载下的内力计算

4.1 选取计算单元, 计算荷载

选取某轴线对应的横向框架进行分析, 绘制计算单元内梁所受板传来的负荷面积图。荷载计算包括恒载和活载。梁上受到的恒载包括横梁自重、板及次梁 (边次梁、中次梁) 传给横梁的恒载。梁上受到的活载主要指屋面活载 (不考虑地震作用, 活载取屋面活载和雪荷载中的最大值) 。

4.2 内力计算

梁端弯矩和柱端弯矩采用弯矩分配法来计算, 绘制恒载、活载作用下梁柱弯矩分配图。为了计算简便, 可以将屋面传给横梁的梯形荷载等效为均布荷载, 把三角形荷载等效成均布荷载。将杆端弯矩按比例画在杆件的受拉一侧, 绘制恒载、活载作用下梁柱弯矩图。计算恒载、活载作用下梁端剪力及柱轴力。

5 框架内力组合

选取控制截面。框架梁的控制截面通常是跨中截面和梁端支座截面。框架柱的控制截面通常是柱上、下两端截面。内力组合, 一般包括地震作用效应与重力荷载代表值的组合、风荷载与重力荷载代表值的组合。值得注意的是, 根据《荷载规范》规定, 在梁和柱内力组合时, 考虑计算截面以上各楼层活荷载不总是同时满布而对楼面均布荷载的一个折减, 活荷载须按楼层的折减系数进行折减考虑。

6 框架梁和柱的设计

选取框架梁和柱的控制截面。框架梁一般取梁端支座和跨中作为梁承载力设计的控制截面, 梁端最危险截面应在梁端柱边, 而不是在结构设计简图中柱轴线处。框架柱的弯矩, 剪力和轴力沿柱高是成线性变化的, 因此可以取各柱上下端为控制截面。对各层梁和柱的控制截面进行不利内力组合, 在不利内力组合结果中, 选取若干组最不利的内力组合结果进行配筋计算。计算各层框架梁和柱的正截面、斜截面承载力, 进行纵向受力钢筋和箍筋的配置, 同时, 配筋也要满足配筋率及相关构造要求。

7 板的设计

确定楼板布置图, 区分单向板与双向板。取1m宽板带作为计算单元, 统计板带的可变、永久荷载标准值, 按塑性内力重分布原则, 板带可考虑为等跨连续板进行计算。计算板带支座弯矩设计值, 通过正截面受弯承载力计算, 进行配筋计算, 同时, 配筋也要满足配筋率及相关构造要求。值得注意的是, 双向板四周与梁整浇, 弯矩设计值须进行折减。

8 楼梯设计

楼梯设计主要包括楼梯板、平台板、平台梁设计。取1m宽板带考虑, 斜板厚通常取楼梯斜长的1/25~1/30, 梯段斜板按斜放的简支梁计算, 斜板的计算跨度取平台梁间的净距。统计各部分所承受的恒载、活载, 计算截面内力和承载力, 进行配筋考虑。

结束语

本文主要从建筑结构选型、竖向荷载下的内力计算、框架内力组合、框架梁和柱的设计、板的设计、楼梯设计几个方面进行讨论, 比较系统的总结了多层框架结构设计思路。由于篇幅有限, 仍不能十分详尽的予以阐述。本文系本人多年教学工作经验的总结, 以期在学生毕业设计过程中发挥一定作用。

参考文献

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[5]王冠伟.框架结构设计常见问题及措施[J].河北建筑工程学院学报, 2006 (02) .

多层框架结构基础选型有哪些要求？ 第2篇

多层框架结构的基础，一般有柱下独立基础、条形基础、十字形基础、片桩基础，必要时也可采用箱形基础或桩基等，

(1)条形基础呈条状布置，，横截面一般呈倒T形，其作用是把各柱传来的上部结构的荷载较为均匀地传给地基，同时把上部各报框架结构连成整体，以增加结构的整体性，减少不均匀沉降。条形基础可沿纵向布置，亦可沿横向布置。

(2) 十字形基础布置成十字形，，即沿柱网纵横方向均布置条形基础，既扩大了基底受荷面积，又可使上部结构在纵横两向都有联系，具有较强的空间整体刚度，

(3) 若十字形基础的底面积不能满足地基的承载力与上部结构容许变形的要求，则可扩大基础底面积直至使底板连成一片，即成为片筏基础。片筏基础可做成平板式或梁板式。平板式片筏基础实际上是一片等厚的平板，，施工简单方便，但混凝土用量大；梁板式片筏基础一般沿柱网纵横方向布置肋梁因而可减小底板厚度，增强结构刚度，但施工较为复杂。

探析民用建筑多层框架结构设计 第3篇

关键词：民用建筑，多层框架结，设计

1.多层框架结构设计原则

1.1刚柔相济

建筑物框架结构不宜太柔，太柔的结构由于变形能力强，可以很好的抵御和削减外力，但是如果外力持续袭来，则会导致变形过大而使全体倾覆;也不宜太刚，太刚会导致结构变形能力差，如果承受瞬间巨大破坏力，容易使局部受损进而导致全部毁坏。

1.2层层设防

结构安全体系需要层层设防，当强大的外力袭来，所有抵抗外力的结构通力合作抵御外力。如果把抵御外力的任务寄托在一个结构上，是非常危险的。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，就是体现了多道防线的设计思路。

1.3抓大放小

绝对安全的结构是没有的。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，他们共同构成协调统一的整体。一旦巨大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。例如，在钢框架结构中，柱承担的责任比梁大，柱不能先倒。为了保证柱是在最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。

2.民用建筑多层框架结构设计中出现的问题

2.1多层框架的计算简图不合理

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。

2.2多层框架柱配筋调整不合理

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。

2.3对框架梁裂缝宽度的忽视

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。

3.加强多层框架结构设计的要点

3.1截面尺寸的选择

梁、柱的截面尺寸的选择是框架结构设计的前提，除应满足规范《混凝土结构设计规范GB50010-2002》所要求的取值范围，还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于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”。

3.2梁、柱的适宜配筋率

框架梁的配筋在设计中应掌握“適中”的原则，一般情况下其配筋率宜取0.4%～1.5%框架柱的全部纵向受力钢筋的配筋率宜取1%～3%。另外当梁端的纵向受拉钢筋最小配筋率大于2%时，其箍筋的最小直径应增大2mm。但是无论在何种情况下，均应满足规范《混凝土结构设计规范GB50010-2002》所规定的最大、最小配筋率的要求。

另外框架梁的纵向受拉钢筋配筋率，应注意规范《混凝土结构设计规范GB50010-2002》与规范《混凝土结构设计规范GBJ-89》中的区别。规范《混凝土结构设计规范GBJ-89》中梁的纵向受拉钢筋最小配筋率只和框架的抗震等级有关，而在规范《混凝土结构设计规范GB50010-2002》中梁的最小配筋率除和框架的抗震等级有关外，还和混凝土的轴心抗拉强度设计值与钢筋的抗拉强度设计值的比值有关，所以在设计中应依据规范来确定梁的最小配筋。

3.3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。

3.4框架梁裂缝宽度、斜截面配筋调整

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。

4.其他需要注意的问题

4.1在设计过程中注意规范的强制性

对于房屋的设计工作者来说，要严格按照相关规范进行设计工作。我国的规范有着强制性的特点，在设计工作中，只要严格依据规范进行设计，无论设计中出现了什么样的问题，设计人员都不会对其承担任何的责任。而在西方的一些发达国家，即使设计时严格按照规范来进行，但是一旦出现了问题，设计者还需要对其承担一定的责任，这种差异出现的原因就是在西方国家的规范中，是属于推荐指导的性质，而不是强制的性质，从这里就可以看出我国的规范制定还不够完善，需要进一步的改善及更新。而规范改进需要一个过程，在这期间就需要设计人员增强自身的灵活性、变通性，在实际工作中要按照房屋的实际情况进行设计，同时相关部门还要加强设计人员的宣传及监管工作，避免因为少数设计人员钻设计规范的空子而使得房屋的质量及施工单位的利益受到损失。

4.2要在设计过程中避免浪费

一个合格的房屋设计工作者，不仅要能够设计出安全、规范的房屋，还需要通过对材料的合理选取使工程以最少的材料达到预期的建设目标，从而发挥出最大的经济收益。在实际设计工作中，要严防设计的浪费现象，在我国目前的多层框架房屋设计中，建筑的主要材料钢筋与混凝土的使用量已经远远超过了国外同级别建筑的标准，产生了巨大的设计浪费。

所以相关部门对此还要针对设计人员进行宣传教育工作，在设计规范达求要求的情况下，避免材料的浪费，这样无论是对建筑业而言还是相关施工单位而言，都能够避免无谓的支出，从而获取更多的利益。

5.结语

总而言之，民用建筑多层框架结构是一个比较复杂的结构系统，所以在对建筑进行施工的时候很多方法会出现问题，要想对该问题进行更好的解决，这就要求建筑设计师们时刻学习国外发达国家先进的设计经验以及专业能力，并且在投入设计时应该做到全身心的不存在任何杂念的工作，只有这样我国的建筑结构设计水平才能得到有效的提高，能够进一步推动我国民用建筑结构设计的发展。

参考文献：

[1]刘文峰.浅谈民用建筑多层框架结构设计[J].河南科技，2010，16：256.

多层框架房屋结构设计分析 第4篇

1 多层框架结构设计的原则

(1) 框架结构类型的一致性要求。框架结构需要从结构一致性出发进行设计。房屋建筑采取多层框架形式时, 需要充分加强该目标的落实, 加强相关原则、结构一致性的考虑, 尤其是针对电梯、楼梯区域中的设计, 避免中部、局部突出等采取砖墙处理的形式。框架结构属于柔性结构, 砖墙属于刚性结构, 二者融合程度差, 无法保证后期协调共存的状况, 易出现裂缝和变形。混合建筑体中, 需要加强结构的一致性控制, 避免整体建筑的危害导致后期质量缺陷、安全隐患问题。

(2) 短柱构造的设计分析。加强短柱构造对房屋建筑而言意义重大, 对多层框架结构而言, 为了控制工程成本, 柱体填充墙的处理中, 一般无法达到顶棚, 会出现墙面开孔、凿洞等状况, 类似施工属于不规则的形式, 期间发生短柱问题, 短柱一般刚度大、易裂缝、易发生脆性错段等状况, 增加了后期建筑结构破坏作用, 严重时甚至会发生倒塌事故, 为此, 加强构造柱的合理设计具有重大意义。另一方面, 为了满足多层框架底层侧向刚度要求, 采用短柱基础减小柱计算长度是可行的, 但不能仅按上、下柱的刚度比来确定短柱截面尺寸, 并按以短柱顶为嵌固端进行简化计算, 这样会导致梁及柱上端截面偏不安全。如果短柱高度与截面长边之比不大于1, 可近似按以短柱顶为嵌固端进行计算。

(3) 框架梁的合理设计分析。为了保证合理的框架结构, 需要进行梁的科学设计。现代房屋建筑中, 框架梁外挑为常见形式, 为了保证满足工程实际需求, 需要对钢筋混凝土柱结构进行合理设计控制, 针对其中的施工环节进行结构优化, 提高多层框架体的稳定性。框架梁的计算分析中, 由于柱为偏心受压构件, 所以务必要对悬臂梁梁端的协调变形状况进行考虑。对竖向构件参与结构进行整体分析, 对梁跟柱之间的节点关系进行合理处理, 以便从根本上将安全隐患消除, 确保房屋建筑的质量。

2 框架结构计算参数的确定

(1) 地震加速度值的设计。建筑抗震设计规范要求:在抗震设防烈度为7度时, 设计基本地震加速度值可分别为0.1 g与0.15 g两种, 而抗震设防烈度为8度时, 设计基本地震加速度值各为0.2 g与0.3 g两种。明确规范的要求, 对地震区的划分严加注意, 从而合理的设计基本地震加速度值。地震加速度值的选取对地震作用效应的影响非常大。

(2) 结构周期折减系数的设计。框架结构中的填充墙, 导致结构的实际刚度比计算刚度要大, 实际周期小于计算周期, 所以, 这样计算出来的地震作用效应变小, 结构变得不安全, 因此必须对结构的计算周期进行折减。根据填充墙的数量及材料来选取折减系数, 一般为0.7~0.9。

(3) 梁刚度放大系数的确定。利用SATWE或TAT等软件输入的梁模型都是矩形截面, 没有考虑到由于楼板处T型截面而出现的刚度增大, 使结构的计算刚度小于实际刚度, 设计出的地震剪力变小, 导致结构不安全。所以进行计算时应对梁的刚度进行放大, 边梁放大系数宜取1.5, 而中梁为2.0。

(4) 活荷载的最不利布置。在多层框架结构中, 特别是活荷载较大时, 是否对活荷载进行最不利布置, 对计算结果的影响很大。在选用程序中给定的梁的设计弯矩放大系数, 也并一定能够对工程的受力情况进行实际反映, 会导致结构不安全或者保守, 因此最好进行活荷载的最不利布置。独立梁的箍筋计算结构应该进行复核, 规范要求:集中荷载下的独立梁, 按公式进行计算, 荷载作用点到制作间的箍筋需均匀布置。

(5) 梁扭矩的折减。在现浇混凝土框架结构中, 当梁的两边没楼板或有弧形梁时, 梁的扭矩折减系数为1.0;当梁两侧都有楼板时, 应进行梁扭矩的折减, 折减系数可为0.4。一般工程中, 对梁的配筋应进行两次计算: (1) 折减所有梁的扭矩, 来计算两侧都有楼板的梁的配筋; (2) 所有梁均不进行折减来计算两侧都没有或一侧有楼板的梁的配筋。采用这种方法进行计算的结构, 比较切合实际, 设计人员应该引起注意。

3 多层框架房屋结构设计注意事项

3.1 框架结构方案构思时应注意的问题

在设计人员进行钢筋混凝土房屋框架结构设计之前, 要先做好一定的工作准备, 根据不同的材料和要求, 进行综合全面考虑, 以保证设计方案的科学性、合理性、经济性和可行性。一般在进行框架结构方案构思的过程中, 需要注意以下几点问题: (1) 从力学观点看, 在房屋建筑的平面布局中, 应当尽量保证柱网按开间等跨和进深等距 (或近似于等距) 布置, 这样可以相应减少边跨柱距, 也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯矩, 可以使各跨梁截面趋于一致, 从而提高结构的整体刚度; (2) 结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求进行综合考虑; (3) 框架结构的传力路线应简捷明了。一般来说, 在相同的荷载作用下, 结构的传力路线越短、越直接, 结构的工作效能越高, 所耗费的建材也就越少。

3.2 地基基础的设计

多层框架房屋建筑的结构设计中, 设计人员需要根据实际工程的勘察资料、地质、水文条件等进行考虑, 分析对应地基变形、载荷控制等要素, 针对天然地基, 需要加强浅地基的合理应用。持力层设计前需要分析基础和上部结构的合理性, 加强影响要素的分析, 如载荷、土层物性、力学要求等。其次针对建筑结构类型、地下水以及建筑体型等各方面因素进行考虑。综合各个影响要素再进行分析计算, 对后期设计工作以及房屋建筑的合理性具有重大意义。

3.3 抗震性的设计分析

抗震设计需要综合建筑结构类型、地势条件、高度功能等进行处理。根据《建筑工程抗震设防分类标准》, 民宅以及办公楼等普通建筑归属于丙类建筑, 因此需根据丙类建筑的要求开展建筑结构设计。振型组合数和结构层数之间存在正比关系, 其同样为房屋建筑项目结构设计的重要组成参数。在房屋建筑的框架结构中, 一般需要设置填充墙, 导致实际刚度偏小状况较为多见。此外, 计算周期过长的状况也存在一定影响, 地震设计是建立在计算周期的基础之上, 导致抗震性能较预期偏低, 因此, 为了提高建筑体的抗震性能, 需要降低计算周期、增加结构强度。另一方面, 需要加强基础拉梁、比例控制的设计, 保证多层框架结构具有合理的拉梁设计。对于建筑埋设深度过高的状况, 需要进行短柱设计, 提高抗震性能。埋设深度浅的工程可借助主轴方向拉梁设计提高抗震效果。再者, 从抗震区域的传力体系、布置均匀度出发, 需要借助以“强柱弱梁、强剪弱弯”等概念设计原则, 预判塑性铰的大致位置。框架结构中, 塑性铰若在柱体中发生, 对应破坏作用强、变形小、抗震效果差。若布置于梁体的端部, 可吸收部分地震能量, 借助变形增加结构的延展效果, 降低破坏程度。影响“强柱弱梁”的主要因素包括柱梁抗弯承载力比、梁端钢筋超配、现浇楼板和材料强度的离散性等。根据“强柱弱梁”机制的结构受力特点, 采用合理简化结构模型, 通过20条强震记录的弹塑性时程分析, 对柱梁抗弯承载力比需求η及其分布进行了分析研究, 指出柱梁抗弯承载力比需求η随地震强度的增加而增大, 并根据分析结果给出了不同抗震等级框架结构柱梁抗弯承载力比的设计建议。

3.4 调整框架柱配筋的设计分析

为了提高框架结构稳固度, 需要对框架柱配筋进行调整。框架柱地震作用下, 角柱等位置受到的扭转作用力较强, 双向偏心作用下增加了扭转效应, 对内力负面影响大, 横梁约束效果差、导致框架柱体的受危害程度过高。为此, 需要加强不利方向的框架计算处理, 提高其横向配筋、纵向配筋的合理控制效果。针对配筋计算中, 需要加强下述问题控制:在地震的影响之下, 抗震墙端柱、角柱以及边柱极易出现偏心受拉, 就此柱内纵筋总截面需超过计算值的25%;另外框架柱的配筋需根据实际情况增大至计算值的1.2~1.6倍, 一般中柱需要增大至计算值的1.2倍, 边柱要增大至1.3倍, 角柱要增大至1.4倍。此外, 为了保证浇筑混凝土具有良好的约束限制能力, 需要对框架柱的箍筋进行井字形设计处理;焊接方式采取二级、三级底部结构。保证纵向钢筋设计的配筋率高于3%, 箍筋直径需要大于8 mm。

4 结语

综上分析, 房屋建筑多层框架结构设计需要考虑多方面因素, 保证系统完整性、结构稳定性。设计人员需具有创新思维和严谨的工作态度, 能够根据工程的实际情况采取合理的结构设计方案, 确保房屋建筑的质量。

参考文献

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[5]赵雅梅.谈对建筑框架结构设计的认识[J].山西建筑, 2014, (6) .

多层框架结构设计思路 第5篇

摘要：近年来，随着建筑行业特别是多层建筑发展速度的越来越快，人民群众对房屋住宅的质量安全性需求也越来越高，这就对建筑工程的结构设计提出了新的更高的要求。作为现代建筑领域的一个重要组成部分，多层建筑框架结构设计对建筑工程整体质量有着至关重要的影响，但是目前在设计施工的时候仍然存在着一定的薄弱环节。本文分析了多层建筑工程框架结构设计中常见的一些问题，并且有针对性地提出了应对办法，对提高设计水平，确保多层建筑工程施工质量，具有一定的参考价值。

关键词：建筑工程；多层项目；结构设计；应对措施

引言

在近年来城市化建设进程日益步入快行线的背景下，随着土地资源集约节约利用需求的不断扩大，多层建筑工程项目的建设规模也得到了明显的增强，而且越来越成为了居民住宅施工建筑的重要形式，在改善了人民群众居住环境的同时，也给多层建筑框架结构设计规划提出了严格的要求。框架结构设计的科学合理与否，不仅直接关系着多层建筑工程的质量问题，而且也事关居民群众后期使用的安全稳定问题。近年来，随着和谐社会建设步伐的加快，居民住房安全可靠的民生问题已经变得越来越重要。目前。砖混结构的多层建筑工程项目在建筑施工领域仍然占有很大的比重，这种框架结构类型成本低、施工期间短，但是由于其建筑材料与其他组件结构连接比较脆弱，抵御地震灾害的性能比较薄弱，因而在结构设计的安全性、稳定性方面就非常容易出现问题。随着目前随着科技的不断进步和建筑施工设计环节的持续发展，有些施工设计问题已经得到了很好的解决，但是仍然存在着很大的结构设计问题，一定程度上制约了建筑工程的安居保障功能。因此，如何深入了解和把握多层建筑工程框架结构设计中常见的一些问题，并且采取行之有效的措施加以解决，以改进砖混结构设计方面的延展性和抗震性，就成為了建筑施工设计部门应当深入研究探讨的一项重要课题。笔者试就多层框架结构设计的常见问题和结构处理措施，谈些粗浅的想法。

1 多层框架结构设计问题

1.1工程连接梁设计问题

在多层建筑工程施工设计中，连接梁在整个框架结构中至关重要。在进行施工设计的时候，一定要遵循多层框架结构设计的规范标准和施工要求，科学测算好连接梁底层支撑柱子的长度，也就是要依据多层框架结构坚固程度设计标准，并结合对地震灾害抵御要求和刚性指标数据，深入地研究评估可能承受外来压力的状况，科学地设计好多层建筑项目的基础工程，确保后续使用中不出现质量问题。同时，在进行连接梁施工的时候，基础施工中将涉及很多数量的混凝土，其可能会制约连接梁对外来压力的承受程度，在设计时一定要规划科学。鉴于混凝土施工材料浇筑质量的好坏对于桩基基础的坚固性影响很大，一旦施工浇筑不符合质量规范要求，很容易在后期施工的时候出现沉降，直接制约多层建筑工程质量。因此，这个过程的结构设计非常关键，一定要把握好基础设计的质量要点，确保整个框架的安全、稳定施工，确保主体工程的质量要求。

1.2工程薄弱点设计问题

在整个多层建筑工程施工设计中，其中有些施工坚固程度比较薄弱的环节很容易出现质量情况，由于这些薄弱环节分布比较广、涉及面比较大，具有很强的弹性空间和可塑性，在设计的时候一定要注意精心处理。一般情况下，要结合多层建筑工程施工的防震性能，在设计塑形的时候，充分考虑到多层建筑后期投入使用中对突发灾害的应急反应能力，防止出现安全事故。通常在设计多层框架结构的时候，对地震灾害的抵御性能可以按照七级的标准来考虑，这种方法也可以用来解决薄弱环节的施工设计问题，也就是准确测算好支撑柱、连接梁、横截面的需求量，科学设计好施工图纸，以全面把握框架结构的深度要求，同时针对抗震剪力设计标准，解决好固化强化问题，增强多层建筑的防震性能和安全效果。

1.3工程结构梁设计问题

在多层建筑框架结构安全、坚固、承重性能的保障体系中，结构梁有着相当关键的作用。设计结构梁的时候，其连接方式一定要准确把握，而且要针对主次结构梁的对应关系，设计好交叉连接的区位和方式，确保结构梁在框架结构中发挥承重作用。当前使用比较普遍的做法，是加固密实腰筋的外径，增加结构梁对承受外来应力的抵御性能，确保结构梁由于箍筋的效果增强对地震灾害的适应能力。同时，在框架结构施工设计的时候，还要把握好结构梁的高度，确保结构梁高和支撑柱宽的统一性，以满足多层建筑施工质量要求。

1.4 工程支撑柱设计问题

支撑柱是多层建筑工程竖向重力承受的重要载体，一旦在施工设计的时候，无法保证支撑柱增加对地下结构的坚固性能，工程整体施工的时候，纵筋的刚性就得不到保障，整体框架结构的坚固效果也就无法满足，后期使用中也就容易出现质量问题。因此，在设计多层建筑结构支撑柱的时候，要认真计算好所需钢筋的数量，确保箍筋效果，同时也要注意混凝土施工材料的质量，标号要符合施工要求，以使混凝土的施工强度和钢筋的刚度有机统一，防止出现施工安全隐患。

2 多层框架结构设计应当把握的应对措施

2.1严格控制短柱情况发生

一般来说，在设计施工多层建筑工程框架结构的时候，一旦使用了很多很短的连接梁和支撑柱，就会分化掉框架结构的承重应力，不仅会影响框架结构的施工设计质量和规范要求，而且整个工程结构的抗震、承重、安全等性能也无法得到保证。因此，在设计多层框架结构的时候，要科学计算好梁柱的长度，避免出现短柱现象。

2.2严格遵循中心线设计标准

在设计多层建筑工程结构的时候，一般要参照梁柱的设计要求，测算出整个多层框架结构的中心点，并结合现场施工的质量控制和实际需要做以必要的改进，确保节点均衡，这也就是框架结构设计中的中心线。但是一旦在设计多层框架结构中心线的时候，出现了较大的位置偏差，很容易影响支撑柱的宽度设计，随之就要采取措施人为固化支撑柱，这样就会影响多层建筑的稳定性能。因此，在设计中心线的时候，一定要严格遵循规范标准，科学测算好剪力系数，杜绝位置偏离情况的出行，确保多层建筑框架结构的安全性、稳定性。

2.3严格防止砌体墙承重情况

一般情况下，在设计多层建筑工程框架结构的时候，确保工程项目使用的安全、稳定性能，通常是基于梁柱与组合构件的搭配效果，并非依赖于砖混结构砌成的承重墙体。这主要是考虑砌体墙后期投入使用的时候，对外来压力的适应能力不是很强，一旦受到地震等外力的影响，承重墙很容易出现开裂的现象，破坏框架结构的安全稳定性能。因此，在设计施工的时候，为了防止安全隐患事故的出现，要尽量回避砌体墙在整个多层框架结构中的重要影响，而做好梁柱等环节的设计质量控制。

3 结束语

随着经济社会发展越来越步入快车轨道，在多层建筑等城市基础设施建设越来越多的背景下，人民群众对居住质量的要求也越来越高，客观上需要提高多层框架结构的施工设计质量，以增强房屋住宅的安全稳定性能，防止出现导致灾害给人民群众造成生命财产损失。因此，加强多层建筑框架结构设计管理，便成为了施工设计单位和行业主管部门应当深入参考的一项重要课题。希望本文的分析阐述，能够对正确认识和妥善解决多层框架结构设计中常见的问题，改善现代多层建筑的施工质量，确保人民群众住上放心、满意、安全、可靠的住宅，确保建筑行业不断实现健康协调快速发展的目标，提供一定的借鉴参考。

参考文献：

[1]马榕.多层建筑结构设计中框架结构的问题与处理（J）.城市建筑.2013（10）.

[2]王小军.多层框架结构建筑的设计问题及措施分析（J）.中国房地产业.2013（4）.

多层框架结构特点探讨 第6篇

1 多层建筑结构

1.1 多层框架结构的应用。改革外放以来, 工业与民用建筑中大量采用了预应力混凝土大柱网多层框架结构体系。预应力混凝土框架结构, 柱距通常为6~12m, 跨度多为普通钢筋混凝土框架结构跨度的1.5~2 倍, 达到12~20 m, 甚至更大。采用大跨度大柱网, 不仅使用功能大为提高, 而且经济上也往往是合理的。对于3、4 层的多层建筑, 国外多数采用预制装配式结构或预制与现浇相结合的结构, 但我国多采用全现浇结构。

1.2 尺寸选择及相关计算。通常, 设计预应力混凝土多层框架结构应注意以下几个方面。

1.2.2 计算框架在外荷载及地震作用下产生的内力, 部分预应力混凝土框架的计算简图, 一般各节点都采用刚接。对于跨度大的部分预应力混凝土框架, 为避免顶层边柱配筋过多, 顶层梁柱边节点可采用铰接 (抗裂性较差) 或调整顶层梁柱的线刚度比。只有在竖向荷载作用下才考虑梁端塑性内力重分布, 梁端负弯矩调幅系数取为0.9。

对较大时取上限;与有抗震要求时则取低值。考虑到次弯矩对支座截面的有利作用和对跨中截面的不利作用, 估算时支座截面弯矩可乘以0.9, 而跨中截面弯矩则宜乘以1.2。

1.2.4 预应力筋的布置和计算预应力损失。预应力筋在框架梁中的布置, 主要有以下几种形式:1估算时支座截面弯矩。正反抛物线布置, 常用于支座弯矩与跨中弯矩基本相等的单跨框架梁;直线与抛物线相切布置, 宜用于支座弯距侧的单跨、多跨框架梁或多跨框架的边跨外端;折线形布置, 宜用于集中荷载作用下的框梁或开洞梁;正反抛物线与直线形混合布置, 使次弯矩对边柱造成有利影响。计算预应力损失时, 需求有效预应力, 此时可先假定有效预应力为0.50—0.55/P, 待设计完成后再精确计算预应力损失。2预应力引起的内力计算、正截面受弯承载力计算、正截面抗裂计算、斜截面受剪承载力计算以及反拱和挠度验算、张拉阶段截面边缘应力验算、构造处理和锚固区局部承压验算等。

1.3 浇盖形式。多层框架结构建筑内的楼板有多种做法:一种是与框架梁一起浇筑的现浇楼板。因为浇筑楼板的模板可多次重复使用, 所以现浇常常是经济的。另一种是预制预应力混凝土构件装配而成的楼 (屋) 面结构, 国外多数采用这种。我国改革开放后建造的整体预应力混凝土多层框架, 这种结构常常需要在楼面上现浇5—10cm厚的混凝土并设置构造钢筋网片, 以增强楼面强度、刚度和整体性。但是对于屋面及跨度较小的楼面也可不做现浇层, 只需灌缝即可。

对于预制预应力混凝土楼 (屋) 面结构, 常常采用圆孔板、槽形板、方孔板, 也有平板, 并做成叠合板结构。通常, 预应力薄板上的现浇层厚度应大于预制薄板的厚度, 叠合板的总厚度应控制在板跨度的1/35—1/40, 具体确定时应根据荷载大小和现浇层的预埋管线的要求选用。

2 多层板式剪力墙结构

预应力混凝土在多层建筑中的应用, 除大跨度梁柱框架结构之外, 最多的是楼盖和屋盖结构。梁柱框架结构中大多采用集中配置的荷粘结预应力筋, 而在楼盖和屋盖结构中大多采用分散配置的无粘结预应力筋, 即无粘结预应力楼 (屋) 面结构体系。

2.1 当柱边剪力较大的时候, 柱上加柱帽或托板, 形成带柱帽或托板的无梁双向平板宜改为一向有梁的单向板。

2.2 密肋板, 常带有杆帽或边梁。

2.3 带宽扁粱的板。

2.4 梁周边支承双向平板。梁内的预应力宜为有粘结的。在重载大跨框架中, 应以有粘结预应力为主, 而对楼 (屋) 面结构宜以无粘结预应力为主。应根据技术经济及环境条件合理选用。从技术经济分析结果看出, 预应力混凝土现浇框架结构的跨度宜为12~24m, 无粘结预应力混凝土平板结构的跨度宜为7~12m, 扁梁和密肋板的跨度宜为10~15m。初步设计时, 最小板厚可从控制挠度角度, 按跨高比得出, 楼 (屋) 面板的厚度通常可满足结构性能要求, 且较为经济。当楼面荷载较大时, 所选的经济板厚可能满足不了抗冲切能力的要求, 这时应设计成平托板的双向板。平托板应以柱中心向各向延伸, 延伸长度不宜小于跨度的l/6, 若延伸过小, 则往往能满足抗冲切能力, 但达不到抗弯承载力要求。平托板的厚度宜取为板厚的1.5倍以下。

无粘结预应力混凝土楼板结构可分为有梁体系和无梁体系两类。有梁体系的板由梁或墙支承, 常用单向板;无粱体系的板则直接内柱支承, 多为双向板。无梁平板施工方便, 管线可灵活布置, 结构厚度最小, 但预应力费用较大;带柱帽的平板, 有利于增加楼板的刚度;带扁梁的平板是一种单向板支承于连续扁梁上的结构体系.扁梁宜布置在长跨方向, 扁梁凸出板底, 一般不大于板厚 (扁梁跨高比一般为22—28) , 扁梁的宽度为梁高的3~6 倍, 即所谓暗梁的做法;双向密肋板可减少混凝土用量, 扩大跨度, 减轻自重, 其肋梁网格可采用塑料模壳形成, 施工并不复杂。

多层框架建筑结构设计探索 第7篇

1 多层钢结构类型

1.1 柱一支律体系

多层框架梁柱节点均为铰接, 而在纵向与横向沿柱高设置竖向柱间支撑, 其空间刚度及抗侧力承载力均由支撑提供, 适用于柱距不大而又允许双向设置支撑的建筑物, 其特点是设计、制作及安装简单, 承载功能明确, 侧向刚度较大, 用于抗侧力的钢耗量较少。

1.2 纯框架体系

多层框架在纵、横两个方向均为多层刚接框架, 其承载能力及空间刚度均由刚接框架提供, 适用于柱距较大而又无法设置支撑的建筑物, 其特点为节点构造较复杂、结构用钢量较多, 但使用空间较大。

1.3 框架一支撑体系

该体系为多层框架在一个方向 (多为纵向) 为柱一支撑体系, 另一方向 (多为横向) 为纯框架体系的混合体系;其特点为一个方向无支撑便于生产或人流、物流等建筑功能的安排, 又适当考虑了简化设计、施工及用钢量等要求, 为实际工程中较多采用的体系。

2 多层框架结构的组成与布置

2.1 多层框架结构的组成

框架结构由柱和梁组成。一般柱子垂直布置, 梁水平布置。屋面由于排水或其它方面的要求, 也可布置成斜梁。梁柱连结处一般为刚性连接。有时为便于施工或由于其它构造要求, 也可将部分节点做成铰节点或半铰节点。当梁、柱之间全部为铰接时, 也称为多层排架。刚性连接的梁比普通梁式结构要节约材料, 构的横向刚度较好, 横梁的高度也较小, 因而可增加房屋的净空, 是一种比较经济的的结构形式。柱支座一般为固定支座, 必要时也可设计成铰支座。

框架可以是等跨或不等跨, 层高可以相等或不完全相等。有时因工艺要求而在某层抽柱或缺梁形成复式框架。框架结构为高次超静定结构, 既承受竖向荷载, 又承受侧向作用力 (风荷载或地震作用等) 。为利于结构受力, 框架梁宜拉通、对直, 框架柱宜上、下对中, 梁柱轴线宜在同一竖向平面内。有时由于使用功能或建筑造型上的要求, 框架结构也可做成抽梁、抽柱、内收、外挑等。

框架结构有实腹式、格构式以及横梁为格构式、柱为实腹式的混合式框架。实腹框架梁的横截面一般为矩形或梯形截面。混凝土框架柱的截面形式常为矩形或正方形, 有时由于建筑上的要求, 也可设计成圆形、八角形、T形等。钢框架柱的截面形式常采用H形或箱形。实腹式框架外形简捷美观, 制造和施工简单, 安装省工, 但材料利用率低。当结构跨度较大时, 可采用格构式框架。格构式框架刚度较大, 用钢省, 其外形与净空布置比实腹式框架灵活, 但制造加工和安装较为复杂。混合式框架的目的主要是减轻横梁自重, 增加结构刚度。当楼盖为现浇板时, 可将楼板的一部分作为框架梁的翼缘予以考虑, 即框架梁截面为T或r形;当采用预制板楼盖时, 为减小楼盖结构高度, 增加建筑净空, 混凝土框架梁截面常为十字形或花篮形;这时也可将预制梁做成T形截面, 在预制板安装就位以后, 再现浇部分混凝上, 使后浇混凝土与预制梁共同工作即成为叠合梁, 这样一方面保证了梁的有效高度和承载力, 另一方面可将梁板有效地连成整体, 改善结构的抗震 (振) 性能。预制梁可以是钢筋混凝土梁, 也可以是钢梁。

在框架结构中, 常因功能需要而设置非承重隔墙。隔墙位置较为固定并常采用砌体填充墙。当考虑建筑功能可能变化时, 也可采用轻质分隔墙, 灵活分隔。砌体填充墙是在框架施工完后砌筑的, 砌体填充墙的上部与框架梁底之间必须用砌块“塞紧”。墙与框架柱有两种连接方法, 一种是柱与墙之间留缝, 并用钢筋柔性连接, 计算时不考虑填充墙对框架抗侧刚度的影响;另一种是刚性连接, 在多遇水平地震作用下, 框架侧向变形时, 填充墙起着斜压杆的作用, 从而提高了框架的抗侧移能力, 在罕遇水平地展作用下, 填充墙也能对防止倒塌起积极的作用。

2.2 框架结构分类

框架结构按所用材料的不同, 可分为钢结构、混凝土结构和钢骨混凝土结构。钢框架结构一般是在工厂预制钢梁、钢柱, 运送到施工现场再拼装连接成整体框架, 具有自重轻, 抗震 (振) 性能好, 施工速度快, 机械化程度高等优点, 但用钢量稍大, 耐火性能差, 后期维修费用高, 造价略高于混凝土框架。目前钢框架在我国应用还不多。随着我国钢材产量的迅速增加, 品种增多, 钢结构设计和施工技术的不断提高, 钢框架的运用将有良好的前景。混凝土框架结构由于其取材方便, 造价低廉, 耐久性好, 可模性好等优点, 在我国得到了广泛的应用。目前我国绝大部分框架结构均为钢筋混凝土结构。为节省材料、减小梁高, 可对框架梁施加预应力, 也可对整个框架结构整体施加预应力。此外, 还可采用钢骨混凝土梁、柱构件组成组合框架结构。在结构受力较大, 尤其是抗震区的多高层框架结构中, 钢管混凝土以其良好的受力性能日益受到工程师的瞩目。

3 多层框架房屋结构设计中需要注意的

问题

3.1 独立基础设计荷载取值

通常情况下, 多层框架房屋采用的是柱下独立基础的形式, 而《抗震规范》中明确指出, 在地基的主要持力层没有软弱粘性土层的情况下, 当建筑高度在25米以内且层数在8层以内的一般民用建筑, 可以不对地基和基础的抗震承载力进行验算。但是在进行基础设计时应该要将风荷载考虑进去。所以, 不能因为一般建筑在地震区风荷载不是控制荷载而忽略了。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, 只对轴力与弯曲采取了设计值, 而未能考虑剪力, 还有些甚至只取了轴力设计值。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。

3.2 基础拉梁层的计算模型问题

基础拉梁层进行框架整体计算一般都是采用TAT或者SATWE等程序, 由于基础拉梁层无楼板, 因此计算时楼板厚度应取零, 并且定义弹性节点, 分析计算式应该采用总刚分析方法。另外尤其是要注房屋平面不规则这一点。

3.3 框架结构带楼电梯小井筒

井筒将会吸收地震剪力, 以至于框架结构承受的地震剪减小。因此框架结构应该尽可能的不要设置钢筋砼楼电梯小井筒。若实在不可避免时, 应该适当的减薄井筒的壁厚, 并且可以通过竖缝, 结构洞等方法将其刚度减弱。计算时, 除按框架计算外, 还应该按照带井筒的框架进行复核, 并且将与井墙连接的柱子的配筋进行加强。另外, 尤其要注意, 出屋顶的楼电梯间与水箱间等结构物的承重结构必须采用框架梁结构, 而不能采用砌体墙;雨篷等构件不能够从承重墙挑出, 而是应该从承重梁上挑出;楼梯梁与夹层梁等不可以支承于填充墙上, 而应该由承重柱来支承。

结束语

随着我国经济的高速发展, 建筑行业的发展前景也十分广阔, 多层框架结构许多优点, 因此被广泛的应用于现代建筑中。虽然, 其结构形式看上去比较简单, 但是设计时若考虑不周全、不仔细就会出现这样或者那样的错误, 因此我们在进行设计时, 必须思虑细密, 多方面考虑, 确保建筑结构设计质量。

参考文献

[1]邱洪兴.建筑结构设计[M].东南大学出版社, 2002.

[2]陈志华.建筑钢结构设计[M].天津大学出版社, 2004.

多层框架房屋结构设计的探讨 第8篇

1 关于基础拉梁层的计算模型问题

一般情况下, 采用SATWE或者TAT等程序对基础拉梁层进行框架整体计算, 因为基础拉梁层没有楼板, 所以对楼板厚度进行计算时取值应该为零, 而且应采用总刚分析的方法, 对弹性节点进行定义, 对计算式进行分析。此外, 特别要注意一点, 即房屋平面的不规则。

2 关于独立基础设计荷载取值的问题

多层框架房屋在一般情况下, 采用的是柱下独立基础的形式, 而在《抗震规范》中明确规定, 通常的民用建筑 (主要是指:地基的主要持力层没有软弱粘性土层, 8层以内、25米以内高度的建筑) , 可以不验算地基和基础的抗震承载力。但是在对基础进行设计时, 要考虑风荷载的问题。因此, 不能忽略一般建筑在地震区的风荷载, 即使它不属于控制荷载。另外, 在对独立基础进行设计时, 有些设计师不合理地对柱脚内力设计值进行取值, 选取设计值只考虑轴力与弯曲, 而对剪力未能给予考虑, 还有些甚至只取了轴力设计值。如果设计独立基础时存在不合理的荷载取值, 可能会致使建筑结构存在不安全隐患或者产生浪费材料的现象。

3 关于基础拉梁设计的问题

当多层框架房屋基础埋深较大时, 可以将基础拉梁设置在±0.000以下的合适的位置, 以使底层柱的计算长度以及底层位移减小。在设计时, 可以按照架梁和规范的要求设置箍筋加密区。同时考虑抗震的因素, 应该采用短柱基础方案。一般情况下, 如果独立基础具有较小的埋置深度, 或者之前已经采用短柱基础且埋置较深, 但是出现不良地基或者存在较大差异的荷载时, 可以沿着两主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁的截面宽为1/20~1/30倍柱中心距, 高为1/12~1/18倍柱中心距。而构造基础拉梁截面的宽取其下限值, 即1/30柱中心距离, 高为1/18柱中心距离。计算纵向受力钢筋时, 可选择其连接的柱子的十分之一的最大轴力设计值, 按照规范要求必须满足构造配筋的配筋率, 同时, 还必须要保证不得小于上下各2φ14, 以及不得小于φ8mm的钢筋直径, 且为200mm的间距。当楼梯柱或者填充墙直接支撑于拉梁上时, 则应该适当增大拉梁的界面, 同时也要适当增加其配筋。如果是高度不高的框架底层, 或者是过去埋深不大的基础, 应该将拉梁平衡柱底弯矩予以利用, 并且在设计时要增大基础拉梁的结构尺寸。这个时候, 正弯矩钢筋应全跨拉通, 同时应至少半跨拉通负弯矩钢筋。其他的要求都和上部框架梁完全一致。

4 在进行结构计算时选取的几个重要参数的问题

《抗震规范》中明确规定, 对于计算机计算得出的所有结果 (通常情况下, 主要包括:结构的自振周期, 楼层的弹性层间位移、地震剪力系数、弹塑性层间位移、侧向刚度比、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比, 墙、柱、梁和板的配筋, 柱底部截面和底层墙的内力设计值, 以及框架-抗震墙结构中抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值) , 必须经认真分析判断其合理性和有效性后, 才能在工程设计中应用。要想正确地判断电算结果的合理性, 就必须要在计算时注意计算简图的正确性和结构方案的合理性, 还需要分别正确输入抗震设防烈度以及场地类别。此外, 还要准确合理地输入电算程序中的其他参数。4.1确定结构的抗震等级。按照抗震设防进行分类, 在建筑工程设计中主要分为办公楼、公寓, 以及一般的民用住宅建筑等, 很多房屋建筑都属于丙类建筑。如何对这些建筑进行抗震等级的确定呢?一般都是在掌握建筑的高度、结构类型, 以及建筑所在地区的抗震设防烈度后, 通过对照《抗震规范》进行确定。但是对以一些特殊用途建筑 (如:消防、能源、电讯、交通、医疗类等建筑, 体育场馆和大型商场等公共建筑) , 则要特别重视, 谨慎确定其抗震等级。首先, 在特殊用途建筑中确定其中哪些属于乙类建筑。一般对乙、丙类建筑的地震作用进行计算的依据是抗震设防烈度。在通常情况下, 对于抗震设防烈度在6~8度的乙类建筑, 应该采取抗震措施。对其进行抗震等级确定的办法是:在本地区的抗震设防烈度的基础上再增加一度, 然后查阅对照《抗震规范》。如果乙类建筑处于抗震设防烈度为7度的地区, 而且其又有超过规定的范围的高度, 则必须考虑并采取其他的更有效的抗震措施。4.2计算地震力的振型组合数。对于多层建筑结构, 如果不需要计算扭转耦联, 其应具有不小于3的地震力振型组合数;如果大于3, 那么应该取3的倍数, 但不能多于建筑物的层数;如果是少于3层的房屋, 那么它的层数就可以是振型组合数。当需要考虑不规则高层建筑的扭转耦联时, 其振型数不应小于9。对于具有比较多的结构层数或者变化较大刚度的建筑, 应该具有更大的振型组合数, 例如:建筑中有转换、小塔楼的, 它的振型组合数不应小于12, 但也不得超过其层数的3倍。一般情况下, 我们可以采取振型参与质量为总质量的90%时所需要的振型数作为合适的振型数。在进行电算时, 应用SATWE等程序, 可以直接输入这种参与质量的比值。这里需要强调的是, 有些设计人员对此不够重视, 对于振型数的选取比较随意, 这是不允许的。此外, 如果采用耦联进行计算, 只有具有比较明显的建筑结构的扭转时才可进行, 而且必要时要以非耦联计算进行补充。4.3确定结构周期折减系数。因为框架结构的建筑结构存在填充墙, 所以其计算刚度往往比实际刚度小。实际周期比计算周期小, 因而地震剪力计算出来后偏小, 致使结构的安全性不强。因此, 应该适当地折减结构的计算周期, 但是折减系数不得过大。如果是采用砌体填充墙的框架结构, 那么0.6~0.7应是其计算周期折减系数;0.7~0.8应该是采用轻质砌体或者砌体填充墙较少时的折减系数;0.9为全部用轻质墙体板材时的折减系数。只有对于无填充墙的纯框架, 才可以不进行周期折减的计算。4.4框架结构带楼电梯小井筒。井筒具有吸收地震剪力的作用, 从而减小框架结构承受的地震剪力。因此, 框架结构应尽量避免设置钢筋砼楼电梯小井筒。如果难以避免, 井筒的壁厚应适当减薄, 同时利用结构洞、竖缝等方法减弱其刚度。在进行计算的过程中, 除了要按照框架进行计算外, 还要依据带井筒的框架予以复核, 同时要加强与井墙连接的柱子的配筋。特别要注意的是, 水箱间和出屋顶的楼电梯间等结构物的承重结构不能采用砌体墙, 而一定要采用框架梁结构;雨篷等构件要从承重梁上挑出, 而绝对不能从承重墙挑出;填充墙不能用来支承夹层梁和楼梯梁等, 而要用承重柱予以支承。在我国建筑行业飞速发展的过程中, 在现代建筑方面已经广泛地应用钢筋混凝土多层框架结构。虽然, 看上去它具有比较简单的结构形式, 但是在设计时如果不周全、不仔细地进行考虑, 就一定会产生这样、那样的错误, 致使对建筑工程的建设质量造成影响和损失, 更有甚者会严重影响到建筑结构的安全。因此, 设计人员在进行设计时, 必须有针对性地逐一落实上述问题, 以期使建筑结构设计的质量得到切实的保证。

摘要：在我国建筑行业迅猛发展的大背景下, 在建筑工程建设中已经在广泛地应用钢筋混凝土多层框架结构。基于此, 概括分析总结多层框架房屋结构设计中需要注意的若干问题, 旨在为业界同仁提供一定的借鉴。

多层框架结构加固设计与施工研究 第9篇

一、工程概况

该工程全框架结构地上6层，地下1层。由于某些特定原因该工程施工到第四层的时候停工，期间相隔2年时间，防护措施不到位。现在准备重新开工，业主提出2层西南角增设卫生间、(1)轴外雨棚板面能放置4只3匹空调室外柜机。二层局部结构如图1。施工之前进行相关检测发现，混凝土强度基本符合规范要求，然而在2层，3层结构的部分梁底面出现了0.5～1mm间距不等的细小裂纹，结构存在着混凝土震捣不实，有胀模和跑模，还有局部钢筋外露，有着锈蚀等现象，配筋也没有严格按照规范要求进行。

二、加固设计

在该工程中所采取的加固措施依部位不同而不同，本工程的加固处理主要有一般梁KL1,2,3、悬挑梁XL2以及柱KZ1错位的加固处理：

1. 梁的加固处理

对于KL1,2梁底部采取粘钢处理，须确保粘贴钢板端部的锚固质量。锚固一般有两种方法，第一种是在自身的端部进行锚固，另外一种是将其他构件与粘贴钢板端部锚固在一起。对梁的两端都布置箍板来加强锚固不仅能起到锚固作用，还能使得梁端的抗剪能力有所提高。在加强锚固的同时，还需要将抗剪箍板增设在主次梁的交接处，同时配置少量的附加箍筋。对于梁上部的粘钢加固，需要在没有足够负弯矩筋的部位采取粘钢加固的措施，而在有柱子的情况下采取别的处理措施。KL3梁侧面粘贴钢板的加固处理，这部分的处理比较困难，因为这个时候墙体已经建筑完成，为了能够不破坏已施工完成的墙体，对于这部分的梁体采用了图2的加固方法来对侧面进行粘钢。

卫生间隔墙板底L1,2梁，设计采用了15#槽钢，且沿长用φ10@500膨胀螺栓与现浇楼板紧固，保证了其侧向刚度稳定;梁端用了4颗φ14膨胀螺栓分别植入在KL1,2梁上。

2. 悬挑梁的加固处理

悬挑梁XL2荷载增加也需要进行加固处理，而这部分的加固处理不能采用梁上部的处理方法，因为这会出现超筋的情况。通过进行计算分析，为了改变其受力情况来进行加固，可以采取加腋方法来加固，其中钢筋要与原梁柱进行锚固处理，最适合的方法就是钻孔植筋方法，下图3是具体的处理方法及尺寸情况。

3. 柱“烂根”、错位的加固处理

在框架底层中柱KZ1的柱脚(±0.00米)处堆有部分建筑垃圾及杂质，这个部位的混凝土略显酥松，还有部分钢筋外露且出现锈蚀，纵筋不贯通，柱截面还有上下错位的情况。为了能够保证施工的便利性及保证加固质量，需进行柱截面的加固。具体措施是先将柱根周围疏松的混凝土清除掉，在出露主纵筋后配以同原框架柱的钢筋，之后再浇水湿润、构件表面无明水情况下，浇筑高出原混凝土一个强度等级的新混凝土。在新浇筑的混凝土中插入接长的钢筋，柱下端采用化学植筋，上端采用焊接连接，钢筋的锚固长度要符合规定的要求，具体加固方案如下图4所示。

注:图中Δ为柱子骨位尺寸

三、加固后的结构验算

在采取加固措施后，为保证加固后的框架结构满足强度要求，需要进行验算。具体的验算方法也因部位及方法不同而不同，如果采取的是增大截面的方法进行加固，验算的时候必须要按照加固后的尺寸来进行验算;如果采用的是粘钢加固的方法来进行加固，验算的时候必须要坚持刚度等效的原则，具体验算方程见公式(1)，如果是采用碳纤维布来进行加固，其在刚度方面的提高必须要忽略掉，验算还采用原来的尺寸来进行，混凝土强度的验算公式按照公式(2)来进行，没有采取加固措施的构件按原来的尺寸进行验算。其中公式(1)由公式(3)、(4)推导出，(2)～(4)均出自混凝土的相关规范。

四、加固施工

1. 碳纤维加固处理

对于工程中出现的细小裂纹，则灌缝处理后进行局部粘贴碳纤维布。在采用碳纤维进行加固的时候，一般最常用的材料是进口的30型碳纤维材料。

胶水也要使用与其相配套的胶，对于碳纤维的要求也有相应的规定，宽度大概在100～200mm之间。为了保证其加固效果，在进行加固处理的时候还需要进行卸荷处理，这就需要借助数显液压千斤顶来卸除某些荷载。进行处理过后，还需要对构件的表面进行平整和清洁，有必要将构件表面的污垢以及杂质清楚干净，对于不平整的地方要进行修补或者打磨，使得结构粘贴面能够保证平整。粘结施工的质量好坏对碳纤维加固的效果有着很直接的影响，其加固处理必须按照一定的流程来进行施工，也就是构件表面处理→加固构件卸荷→配制粘结剂→涂敷结构胶→粘贴碳纤维→养护固化。

2. 粘钢加固处理

在粘钢的选材方面要选择6mm厚的钢板，然后采用Q235钢板进行加固，再用冀研牌SKY-I型粘钢结构来将钢板粘结在一起。在用粘钢加固处理的过程中也需要进行卸荷处理，处理的方法与使用碳纤维加固的工艺相同。在卸荷处理后，也需要对黏贴面的平整度进行修整，避免进一步损坏原结构墙体，开凿部位必须要用静力水钻密布切割，再清除掉表面的污垢和杂质，保证平整。

对于加固构件的卸荷处理，取设计荷载的1/3为卸荷量比较合适，卸荷过程要实时监控，以避免在卸除荷载的过程中又使得构件出现一些新的损伤或者是裂缝。若梁是承受均匀荷载，则至少需要布置两点以上的卸荷支点，保证其分布要均匀。而若是承受多次梁作用的主梁，则需要将卸荷支点设置在每个次梁下。为了避免出现支撑结构传力不当的情况而损伤结构其他部位，必须要使用传力可靠合理的支撑结构来进行卸荷。

在配制粘接剂方面，秤量的时候要按照选定配比来进行配制，在配制粘结剂的时候，最好是在10～30℃的环境温度下进行。搅拌的时候必须要保证不能有水进入容器，所以在雨期施工时要特别注意。

在胶水配制完成后需要进行涂胶与固定加压，之后再进行养护以及固化。用抹刀将配制好的粘结剂涂抹在经过处理的板面上，再用少量的胶来回刮抹，直到刮抹到规定的厚度，也就是在1～3mm之间，并且要保证边缘薄而中间厚。完成涂抹胶之后，在预定的位置黏贴好钢板。黏贴好之后，必须采取一定的支撑措施，辅以适度的加压，使得混凝土表面与钢板压实。一天后待粘贴剂固化之后便可拆除支撑以及夹具，三天后便可使用。

五、总结

通过一系列的加固补强处理，该工程的结构强度有了显著的提高，能够确保其在日后的正常使用的安全性，同时在一定程度上提高了框架结构的耐久性，实现了设计的加固效果。这表明，对于出现裂缝或其它损伤的多层框架结构，采取适当的加固措施是可以达到补救的目的。同时，需要我们通过总结类似工程的先进经验，以便更好地对现有的未完成加固的工程提供一定的借鉴。

参考文献

[1]李谅,杨建国.多层框架结构加固设计与施工[J].科技风,2009(5).

[2]赵士永,强万明,李占文,边智慧.某多层框架结构加固设计与施工[J].建筑结构,2007(7).

浅谈多层框架钢结构设计要点 第10篇

1结构体系和选型

多层框架钢结构一般由梁、柱、楼盖结构、支撑结构等组成。根据结构抗侧力体系的不同, 多层刚框架可以分为纯框架体系和框架-支撑体系。

1.1纯框架体系。纯框架体系主要由横梁和立柱以刚接的形式连接在一起。一般在主梁之间按楼板或承受荷载的位置要求布置次梁。纯框架结构的竖向荷载一般通过楼板、次梁、主梁、柱网传给基础;侧向荷载主要通过梁和柱的挠曲来承受, 在水平力作用下梁和柱均产生剪力和弯矩并产生变形。纯框架体系特点是平面布置灵活, 可以形成较大空间, 具有较大的延性, 结构自振周期较长、自重轻、各部分刚度均匀, 是一种较好的抗震结构形式。由于该体系构造简单, 所以工程造价相对较低, 而且易于施工。但纯框架体系侧向刚度小, 在水平荷载作用下二阶效应不容忽视, 同时地震是侧移较大, 非结构构件破坏较为严重。因此纯框架体系通常用于在风或地震作用等水平作用下侧移较小的钢框架结构。

1.2框架-支撑体系。在框架柱之间设置支撑, 形成带支撑的框架体系, 支撑杆件承担大部分水平侧力, 从而增加了框架的抗侧刚度, 形成框架-支撑体系。支撑构件之承受轴向拉力或压力, 因此其轴向的变形刚度要比框架梁柱杆件的抗弯刚度大很多。在水平力作用下, 框架是剪切变形, 底层间位移大, 而支撑体系为弯曲变形, 底部层间位移小, 二者并联, 可以明显减小建筑物下层的层间位移。

2结构分析

一般多层钢框架结构为超静定结构体系, 结构力学中已经比较详细的阐述了其内力及位移的计算方法, 如在竖向荷载作用下的分层总和法 (即分层做力矩分配计算) 和水平荷载作用下的D值法 (即修正反弯点法) 。简单的结构可以通过手算的方法进行分析, 复杂的结构可以简化分析对通过计算机进行有限元分析结果的正确性进行判断和比较。有限元方法的基本思想是将一个完整的结构离散成很多的结构单元, 这些单元可以被划分成几种标准的结构单元, 通过建立标准单元的分析方法, 利用单元和单元在节点上的联系对结构全部单元分析进行集成, 便形成完整的结构分析。

3构件设计

当框架内力分析完成后, 就可以进行框架梁柱及支撑等构件的设计了。一般多层钢框架都是超静定结构, 内力的大小和分布与简单刚度比有关。因此, 在进行精确分析之前就要预估杆件的截面形式和尺寸。

3.1框架梁一般按照受弯构件进行强度 (抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度、复杂应力状态下的强度) 、稳定 (整体稳定、局部稳定) 和刚度 (弯曲变形) 计算。型钢梁的截面选择主要由内力分析计算得到的梁各危险截面的最不利弯矩决定的。根据其抗拉强度设计值, 由此求得所需的梁净截面抵抗矩, 然后即可在型钢规格表中初步选择型钢的型号。当强度不满足时, 通常选取截面板件厚度更大一级别的型钢, 抗弯不满足时加大翼缘厚度, 抗剪不满足时加大腹板厚度。当变形不满足时, 通常不应加大板件厚度, 而是考虑加大构件的截面高度。

3.2框架柱一般为压弯构件, 当所受弯矩较小时, 可以近似地视作轴压柱。由于框架柱不是孤立的, 而是属于框架结构的一部分, 其两端受到与之相连的其他构件的各种约束。因此在验算多层钢框柱的稳定时, 规范中采用的是长度系数法。因为框架柱为压弯构件, 同时受弯矩M、剪力V和轴力N的作用, 所以在确定了其长细比之后, 可根据内力分析结果, 采用一些简单的计算公式, 大致估算截面尺寸。再经过多次的强度验算、刚度验算、弯矩作用平面内整体稳定验算、弯矩作用平面外整体稳定验算和局部稳定验算, 得到合理截面。

3.3支撑构件一般宜采用双轴对称截面, 如H型钢、工字钢、双槽钢组合截面等。有时也可采用单轴对称截面。如双角钢组合成的T形截面, 但应采取有效的措施防止支撑构件绕对称轴失稳。支撑构件一般均按轴向受力构件计算, 在多遇地震效应作用下还需验算支撑斜杆稳定。支撑构件的形心线应通过梁与柱轴线的交点, 以尽量避免产生节点附加力矩, 而且端部节点可以设计成刚接, 也可以设计成铰接。

4节点设计

节点连接是保证钢结构安全的重要部位, 对结构受力有着重要影响。节点是构件与构件之间的连接部位, 受力状况较为复杂, 特别是易于产生局部变形和应力集中现象。多层钢结构的基本构件是梁、柱和支撑, 因此结构体系中包括的主要节点类型有:梁柱节点、柱脚节点、主次梁节点、梁梁拼接节点、柱柱拼接节点以及支撑与梁柱节点。

从构造形式和力学特性来看构件节点可以分为铰接节点、半刚性节点、刚性节点。从连接形式和连接方法来看, 可以分为焊接节点和高强螺栓节点。多层框架结构节点设计一般遵循以下原则:1节点受力应简单、明确, 尽可能的使计算分析的节点与实际情况一致;2保证节点连接有足够的强度, 保证节点不先于构件破坏;3保证节点连接具有良好的延性;4构件的拼接一般应按等强度原则设计, 即拼接件和连接强度应能传递断开截面的最大承载力;5简化节点构造, 便于加工及安装就位和调整。多层框架钢结构的节点连接, 当非抗震设防时, 应按结构处于弹性受力阶段设计;当抗震设防时, 应按结构进入弹塑性阶段设计。

5抗震概念设计

多层框架钢结构抗震概念设计主要体现在以下几个方面:1优先采用延性好的结构方案, 即采用延性较好的全刚接框架和部分刚接框架, 不允许采用全铰接框架以及全铰接框架加支撑的结构形式;2布置多道结构防线;3要求强节点弱构件, 即要求结构所有节点的极限承载力大于构件在相应节点处的极限承载力, 这样才能保证结构在地震作用下节点不先于构件破坏;4保证强柱弱梁;5在罕遇地震作用下布置偏心支撑, 通过特定耗能梁段的屈服削减地震能量, 其设计原则是强柱、强支撑与弱耗能梁段。

结束语

钢结构以其独有的特点在目前建筑行业和工业领域发挥着巨大的作用, 其设计的好坏决定着施工和工程质量的好坏。因此作为钢结构设计人员, 应熟练掌握与钢结构设计的相关规范, 不断的总结和改进, 并学习和借鉴国外的先进技术和理念, 才能更好的提高我们自身的钢结构设计水平。

参考文献

[1]陈绍蕃.钢结构设计原理[M].北京:科学出版社, 2005.