浅谈多层框架房屋结构设计中应注意的几个问题

摘要：随着我国建筑行业的发展，钢筋混凝土多层框架结构在建筑工程建设中已经被广泛应用。钢筋混凝土多层框架结构由于具有结构传力明确、结构灵活、整体性强、抗震能力强等诸多优点，因此被广泛应用于现代建筑中。虽然该种结构形式看上去比较简单，但是在设计时，若把握不好，将会出现很多问题，以下是本人根据多年的设计经验总结出来的几个多层框架结构设计中值得我们思考的问题，以供大家参考。

关键词：多层框架房屋；结构设计；抗震措施

1.独立基础设计荷载取值

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。

2.基础拉梁设计问题

当多层框架房屋基础埋深较大时，可以在±0.000以下的合适的位置设置基础拉梁，以减小底层柱的计算长度以及底层位移。设计时可按照框架梁的要求，按照规范要求设置箍筋加密区。以抗震的角度来考虑，应该采用短柱基础方案。通常情况，若独立基础埋置深度较小，或者以前埋置较深且已经采用了短柱基础，但是当地基不良或者柱子荷载差异较大时，可设置构造基础拉梁，其方位为沿着两主轴方向。基础拉梁的截面尺寸为：宽、高分别为1/20～1/30，1/12～1/18倍柱中心距。而构造基础拉梁的截面的宽、高则可以可取其下限值，也就是1/30与1/18柱中心距离，纵向受力钢筋计算时则可以取其连接的柱子最大轴力设计值的十分之一，构造配筋的配筋率必须满足规范要求，同时，还要保证不得小于上下各2φ14，钢筋直径不得小于φ8mm，间距为200mm。当填充墙或者楼梯柱直接支撑于拉梁上时，则应该将拉梁的界面适当的增大，其配筋也应该适当的增加。若框架底层高度不高或者基础过去埋深不大时，可以利用拉梁平衡柱底弯矩，这时应该将基础拉梁的结构尺寸设计大点。此时，应正弯矩钢筋全跨拉通，而负弯矩钢筋至少应在半跨拉通。其余要求均与上部框架梁完全相同。

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。

4.框架计算简图问题

无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋，独立基础埋置较深，在一0.05m左右设有基础拉梁时，应将基础拉梁按层1输入。以某学生宿舍楼为例，该项目为层钢筋混凝土框架结构，丙类建筑，建筑场地为II类；层高3.3m，基础埋深4.Om基础高度0.8m，室内外高差0.45m。根据《抗震规范》第6.1.2条，在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算，首层层高取3.35m，即假定框架房屋嵌固在一0.05m处的基础拉梁顶面：基础拉梁的断面和配筋按构造设计：基础按中心受压计算。显然，选取这样的计算简图是不妥当的。因为，第一，按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩；第二，《混凝土结构设计规范》—2002）第7.3.1 1条规定，框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按层1输入，拉梁上如作用有荷载，应将荷载一并输入。这样，计算剪力的首层层高为Hl=4—0..05=3.15m，层2层高为3.35m，层3、4层高为.3m。根据《抗震规范》第6.2.3条，框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。当设拉梁层时，一般情况下，要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用，对这样的计算简图，在电算程序总信息输入中，可填写地下室层数为1，并复算一次，按两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。

5.结构计算中几个重要参数选取问题

5.1结构的抗震等级

在工程设计中。多数房屋建筑按其抗震设防分类属于丙类建筑，如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等，其抗震等级叮根据烈度、结构类型和房屋的高度，按Ⅸ抗震规范》表6.1.2确定，而对于电讯，交通，能源，消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆。大型零售商场等公共建筑，首先，应当根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223—确定兵中哪蝗建筑属于乙类建筑（可能还有甲类建筑，本文暂不涉及）。对于乙，丙类建筑，其地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑。一般情况下。当抗震设防烈度为6～8度时，抗震措施应符合按本地区抗震设防烈度提高一度的要求。

所谓抗震措施，在这里丰要体现为按本地区设防烈度提高一度，由《抗震规范》表6.1.

确定其抗震等级。例如，位于8度地震区如北京）的己类建筑，应按9度，由《抗震规范》表6.1.2确定其抗震等级为一级·当度地区的乙类建筑的高度超过表6.1.2规定的范围时。还应采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。如：某8度地震区城市的一个大型零售商场和一个三级医院的门诊楼本属乙类建筑，但设计人员错当成丙类建筑来设计，使建设物的抗震能力大为降低，不得不对设计计算作重大修改。

5.2地震力的振型组合数

对于高层建筑，当不考虑扭转耦联计算时，地震力的振型组合数至少应取3-当振型数多于3时。宜取3的倍数，但不应多于层敏·当房屋层数小于等于2时，振刮数nr取层数。对于不规则的高层建筑结构，当考虑扭转耦联时，振喇数应大于等于9·结构层数较多或结构刚度突变较大时，振型数应多取，如结构有转换层，顶部有小塔楼、属多塔结构等，振型数应大于等于12或更多，但不能多于房屋层数的3倍。只有当定义弹性楼板，采用总刚分析，且必要时，振璋！数才可以取得更多。《抗震规范》指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质繁的90%所需的振型数。JsATwE等电算程序已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。

5.3结构周期折减系数

框架结构及框架一抗震墙等结构中，由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期人于实际周期，因此，算出的地震剪力偏小，结构显得不安全。因而对结构的计算周期进行折减是必要的，但若折减系数取得过大也是不妥当的。对于框架结构来说，采砌体填充墙时，周期折减系数取0.6～0.7，砌体填充墙较少或采用轻质砌块时，可取O.7完全采用轻质墙体板材时，可取0.9，只有无墙的纯框架，计算周期才可以不折减。

6.结束语

总而言之，钢筋混凝土多层建筑作为一种常用的结构形式，目前已经广泛的运用于各种多层的工业与民用建筑中，以上的几个问题在框架结构设计中经常遇到，也经常被忽略，希望引起设计人员的注意，避免错误，确保设计质量。