关于多层框架房屋的结构设计浅析

摘 要：结构设计就是用结构语言来表达工程师所要表达的东西。在框架结构设计中,不论工程简单还是复杂,其实终究是由梁、柱、板形成的基本单元组合而成，本文对设计过程中对梁、柱、板以及结构体系进行了分析，并提出一些注意点，供广大工程技术人员参考。

关键词：多层框架房屋；结构设计；探讨

引言

随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们对建筑造型和建筑功能要求日趋多样化, 在结构设计中遇到的各种难题也日益增多。，因而作为一个结构设计者在遵循各种规范、大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点的同时，还必须注意以下一些在框架结构具体设计过程看似简单，却容易忽视的一些注意点，供各同行们共同探讨。

一、多层框架房屋地基基础设计时的注意点

（1）目前，许多多层房屋无地质勘察报告, 仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。这是不合理的做法，设计人员必须依据地质勘察资料,统一考察多方面因素，要正确地阅读和使用地质报告。熟悉勘察报告的主要内容,了解勘察结论和计算指标的可靠程度,进而判断报告中的建议对该项工程的适用性。这里,要把场地的工程地质条件与拟建建筑物的具体情况和要求联系起来进行综合分析。在地基处理时,要针对地质报告条件和水文地质条件选用合适的地基处理方法。要特别注意所选的方法必须符合土力学的基本原理和重视当地的实际工程经验。

（2）在满足承载力和变形的基本要求下,尽量采用比较经济的天然地基上的浅基础。地基持力层的选择应从地基基础和上部结构的整体性出发,综合考虑场地土层的分布情况及稳定性,土层的物理力学性质,建筑物的体型、结构类型和荷载性质与大小,还要考虑地下水的影响。

（3）多层房屋一般采用条形基础或独立基础。有时设计者软弱地基的危害认识不足,只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力,没有进行垫层宽度和厚度计算,这既不安全,又不经济。正确的做法是一般先由地基承载力和变形确定基础底面尺寸, 然后再进行基础截面设计验算。基础高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定,基础配筋则由基础验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要求以外,还要满足一些规范规定的构造要求。要注意的是,在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时, 应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用;而在进行基础截面设计中,应采用不计上覆土重力作用时的地基净反力进行计算。要有长期荷载重心和基础形心尽量相重合的概念。要有基础整体性的概念, 通过增设基础连系梁和基础圈梁等措施来保证[1]。

二、多层钢筋混凝土框架结构上部设计的注意点

（1）抗震设计时,当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,箍筋的最小直径应较《建筑抗震设计规范》表 6.3.3 中的要求增大 2mm（该条为强条）。而不少设计人员容易遗忘,此处配筋率应按 h0 计算。框架梁梁端上部负筋配筋量通常较大,需注意核算配筋率。当配筋率大于 2%时,箍筋的最小直径对抗震等级为一级的框架梁为 12mm;对二、三级框架梁为 10mm;对四级框架梁为 8mm。

（2）在抗震设防地区,应注意遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则,以形成延性框架。某厂主车间二层梁柱:主梁跨度为 7.8m,柱距为 4.8m,楼面恒荷载 5kN/m2,楼面活荷载12kN/m2,一层至二层的层高为 4.5m,采用 C30 混凝土,设防烈度Ⅶ度,抗震等级三级,按两种方案（两种方案都能满足承载能力极限状态和正常使用极限状态）考虑,结果详见下表。

混凝土用量:方案 1:0.4×0.5×2×4.5+0.3×0.75×7.3=3.44m3；

方案 2:0.45×0.6×2×4.5+0.3×0.70×7.1=3.92m3；

主要钢筋用量:梁钢筋综合考虑正、负钢筋用量方案 2 比方案1多用钢筋约 0.016t；

柱钢筋:方案 1:7800×4.5×2×0.00785=0.551t；

方案 2:4200×4.5×2×0.00785=0.296t；

混凝土按 400 元/m3,钢筋按 3000 元/t 计算；

3.44×400+0.551×3000-3.92×400-0.296×3000-0.016×3000=525 元。

比较两种方案仅材料就相差了 525 元, 如果再加上人工费与工程上的其他一些取费,相差要 700 元左右,而这仅仅是一个梁柱连接的小单元, 一个工程需有几百个上千个这样的单元组成,合理的采用强柱弱梁的原则将有利于节约工程的费用;此外在有净空高度要求的工程,柱加强了以后,梁高也可以相应的降低,楼层的净空高度将得到加大;建筑的整体刚度也得到加强因此强柱弱梁在框架跨度较大结构中的经济性与合理性是显而易见的[2]。

（3）框架梁柱截面设计的注意点：柱的截面高度 h=1/6H～1/12H,截面宽度 b=1h～1.5h,其中 H为房屋层高,也可按轴心受压柱估算,考虑弯矩的影响,将轴力乘以 1.2～1.4 的放大系数。框架主梁截面高度 h=1/10L～1/14L,截面宽度 b=1/2h～1/3h,其中 L 为梁的计算跨度。可根据跨数、荷载、承重、非承重选取大者或小者, 一般可取 h=1/12L,b 不宜小于200mm,也不宜小于 1/4h。次梁的截面高度 h=1/12L～1/16L,应比框架主梁高度至少小 50mm, 次梁的截面最好比主梁宽度小50mm,一般可取 200mm 或 250mm,但不应小于 150mm。

（4）框架梁配筋设计的注意点：主次梁相交处应注意附加箍筋或附加吊筋的增设。梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5%, 梁端箍筋加密区的长度、箍筋的最大间距和最小直径按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 表 6.3.3 的要求,梁端纵向受拉钢筋的配筋率大于 2%时,表中箍筋的最小直径应增大 2mm。在实际设计梁配筋的过程中,经软件计算显示出来的配筋率可能并未达到 2%或 2.5%, 但在生成梁施工图时因为不同型号的钢筋归并及人为的放大系数,往往使梁端纵向受拉钢筋的配筋率大于 2%或 2.5%, 而设计人员很容易忽略这个问题, 但在施工图审查的时又会经常被提出来,这就要求设计人员能及时的作出相应的调整。对于一些由于功能限制梁高不能做高的采用宽扁梁, 梁中心线必须与柱中心线重合,应注意在一级框架中不宜采用。在框架计算时荷载的取值并不是越大就越安全的,要根据实际情况,具体问题具体分析,选用最不利组合进行设计计算。

（5）现浇楼板设计注意点：楼板的结构体系常用的有双向板和单向板两种, 不管是单向板还是双向板，沿楼板短边方向跨中钢筋应放在下面。一般情况下,可通过次梁使楼板尽量成为双向板结构,这样可以使整体受力更加合理,配筋也更加均匀,楼板厚度也可以比单向板要薄一些。通常,单向板板厚可取 h=1/30L～1/35L,双向板板厚可取 h=1/35L～1/45L,可根据荷载、跨数及使用实际情况取大者或小者。一般来说,框架结构的楼板板厚不宜小于 100mm。在温度、收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距不宜大于 150mm,并应在板未配筋的表面布置防止温度收缩钢筋,板的上下表面纵、横两个方向的配筋率均不宜小于 0.1%。一般板厚大于 150mm 时采用Φ10@200;否则用 Φ8@200。对于因各种设备较多的车间, 在设备荷载较大孔洞边要设梁加强;对于洞孔边荷载较小的可以在孔边设加强筋;但有时孔洞较大,用普通钢筋加强时效果不是很明显时,我们可以采用在混凝土板中加槽钢,起到暗梁的作用。此外在混凝土现浇斜屋面结构中经常采用混凝土现浇天沟, 应每隔 10～15m 设一道施工缝,钢筋不截断。

三、结束语

综上所述，在框架结构设计中，不论工程简单还是复杂，其实终究是由梁、柱、板形成的基本单元组合而成，因此我们在设计过程中对梁、柱、板以及结构体系中的一些注意事项应该有清晰的认识，使设计的工程既经济又合理。对于在框架结构设计中所易疏忽的问题，我们要不断更新，从而使结构布置更优化。

参考文献：

[1]查全平.浅谈房屋结构设计以及应注意的几个问题[J].广东科技,2006,10

[2]抗震规范.GB50011-2010