民用建筑框架结构设计注意的几个问题

【摘要】和工业建筑相比，民用建筑和人们的日常生活联系的更为紧密，舒适度和安全性要求也更高些，如何让民用建筑更加安全舒适适合人们居住是建筑师在进行房屋结构设计时需要认真考虑的问题。实践中，框架结构在民用建筑中应用十分广泛，但此种结构的稳定性一般，如何增强框架结构的抗震性是民用建筑设计师在设计时必须重视的问题。

【关键词】民用建筑；框架结构；设计

一、民用建筑的相关概念及其分类

所谓民用建筑，顾名思义，就是供居民使用的建筑，它是所有供人们居住和开展公共活动的建筑的总称。一般来说，民用建筑是多个大小不等的室内空间共同组成的集合体，组合这些空间的配件主要有地基、墙、楼梯、屋顶、门窗等等，就是我们家中通常会设置的一些构配件。

常见的民用建筑有民居、酒店、超市、学校的教学楼、企业办公楼、文化馆、剧院、图书馆、体育馆以及医院等，基本上所有的公共基础建筑物都可以囊括在其中，而比较特别不常见的则有战争时期修建的防空地下室。也就是说，民用建筑就是我们一天之中所处时间最长的空间。要保障人们的人身安全，就要重视民用建筑的使用安全。

当前的民用建筑使用框架结构的有很多，那么什么是框架结构呢？

二、框架结构的定义及其特点

框架结构又称为构架式结构，它的构建主要是通过梁和柱之间的衔接来完成。框架结构主要用来承担房屋横向和纵向的负重，这样一来，相应的房屋墙体就不再担负承重职责，只是作为房屋的围护和分隔工具。

框架结构的分类方式有很多种，按照跨数的多寡，可以分为单跨结构和多跨结构；按照层数的不同，有单层和多层之分；按照结构使用材质的不同，可以分为钢框架、混凝土框架、胶合木框架和多种材料混合使用的混合框架。

框架结构主要有如下优缺点，首先让我们看看框架结构的优点。

框架建筑的空间分隔十分灵活，可以完美实现客户的要求，而且成本较低，可以节省大量原材料。框架结构的各种构件使用广泛，有大量标准化型号可供选择，在施工过程中可以直接使用，节约工期。另外，现浇混凝土框架还可以随意塑形，方便使用。

当然，框架结构的缺点也十分明显：这种结构的侧向刚度很小，属于柔性结构框架，在强力地震的影响下，结构会发生比较严重的水平位移，可能会影响到房屋的安全使用。另外，使用框架结构，需要进行多次吊装，而且接头的工作量也很大，再加上各种繁琐的工序，十分消耗人力物力。框架结构也不适宜在高层建筑中使用，因为称重能力有限，建筑楼层过高，会增加结构崩溃的风险。所以一般情况下建议只在15层以下的建筑施工中使用。

很显然，框架结构的使用过程中对其抗震性的要求十分严格，为了确保居住人的生命安全，在实践中设计师们也会采用各种方法来增强框架结构的稳定性。那么在进行设计时，我们应当注意那些问题呢？

三、民用建筑框架结构设计中的一些注意事项

众所周知，合理的设计可以节约建设成本，缩短工时，提高建筑的质量，那么在进行民用建筑的框架结构设计时，我们应当注意那些问题呢？

1.合理选取抗震等级

由于框架结构的固有特点，设计师在进行建筑设计时必须明确自己设计的建筑抗震等级为几级。根据国家的相关规定，乙类建筑的抗震措施，在通常情况下，当抗震设防烈度规定为 6 度到 8 度之间时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度。也就是说比如本地在7度区域内，那么建筑应当按照8度区域的设计规范对抗震等级进行确定。在云南的地震事故中，很多号称可以抗9级的房屋甚至经不住一阵狂风，这是对生命的极端不负责。

2.合理选择截面的尺寸

设计方案的说明是设计师完成整个设计之后需要注意的问题，而关于截面尺寸的选择则是进行框架设计的前提。一般情况下，关于截面的尺寸依照相关标准选择便可以了，但是近年来地质灾害频发，增强房屋的抗震性也是设计师在设计时需要考虑的一个问题，因此，在截面尺寸符合规定的情况下，设计师可以尽量保证柱的线刚度和梁的线刚度之间的比值大于1，这样的话，即使遇到比较罕见的强震，节点可以弹性工作而不至于直接水平位移造成房屋坍塌。

3.注意框架梁的裂缝宽度的调整

框架梁的裂缝如果过宽，无疑会对梁的承重能力造成影响，这样也会给房屋的使用埋下安全隐患，再加上实践中很多设计人员并不重视这一点，无疑加大了房屋坍塌的风险性。一般来说，影响裂缝宽度的因素主要有一下两方面，一是混凝土的强度等级，二是钢筋的级别和直径。而这两者又是相互作用的，并且钢筋的质量对裂缝的宽度影响更大，因此设计师在设计时可以通过加大梁的配筋率来缩小裂缝宽度。此外，设计师还要注意的一点是在利用计算机软件进行裂缝宽度计算时，一定要将数据分别录入分开计算，以免造成数据混乱使整个施工图都无法使用。

4.梁端斜截面的配筋调整

在框架结构设计中，当前的梁端斜截面要想满足地震作用下的承载力要求，就必须做出一定调整，具体说来有两种调整方法：第一种是保持现有的梁端负弯矩钢筋的数量和直径而将梁的跨中受力钢筋进行放大，一般情况下是将其放大1.1倍至1.3倍。第二种方案是将梁端的箍筋的直径增大，一般是增加2mm，然后在支座处利用箍筋来承受剪力，而不再使用弯起钢筋。

5.尽量避免不同结构的混合受力

不同结构的承重能力不一样，如果一个建筑中存在多个结构混合受力，那么各个结构之间可能为了相互妥协而产生变形，威胁建筑本身的安全。所以在框架结构中一定要杜绝这种情况的发生，设计师在对楼、电梯间和局部突出屋顶的房间进行设计时，一定要避免使用砖墙承重，否则，该建筑的框架结构中就出现了两种不同的受力结构，最终可能导致事故的发生。

6.注重框架结构中短柱的建设

民用建筑中的短柱刚度很大，地震的冲击作用对其格外显著，一旦混凝土的抗剪强度不足的时候，短柱在冲击力的作用下极易断裂或者产生裂缝，短柱的断裂和巨大裂缝的形成会加大建筑物倒塌的风险，因此在施工过程中一定要加强短柱的构造，减少短柱的产生。

然而在实际建造的过程中，由于楼板错层、楼梯间平台的梁和层高较低等客观原因，短柱还是不可避免的会出现在建筑中，另一方面，在工程施工的过程中，房屋的顶棚可能会有吊顶要求，这是很多客户为了节约成本，会要求柱与柱之间的填充墙不要到顶，这样也会产生短柱。由于前文已经说明的原因，短柱越多，房屋的抗震性越差，为了提高这些可能出现的短柱的承载力，设计师可以采取如下措施。一是通过降低与其相接的梁的高度来使其衔接自然，避免短柱有部分悬空；二是在短柱范围内增加箍筋的安装，箍筋的密集分布有助于稳固短柱，避免其产生断裂；三是和客户进行有效的沟通，对其陈述其中的利弊，让其明白短柱的危害性，如果客户不愿改变意愿，那就选择前面两种方法中的任意一种要提高短柱的抗震力。

7.合理控制弯矩的调幅

在电算中合理运用弯矩的调幅也是设计师在进行设计时应当注意的问题。依照相关规定，梁端的弯矩只有在竖向力的作用下才可以进行调整，因此设计师要注意调整的弯矩所在的方向。在进行相关计算时，一定要先将竖向力作用下的梁端弯矩进行调幅，然后再与横向力作用下产生的梁端弯矩相加。在实际计算中，有两种做法：一是先将梁端的固定弯矩进行调幅，完成后再做力矩分配；另一种方法是先根据力矩分配法计算出梁端的负弯矩，然后再将结果与调幅系数相乘。

结语：

框架结构的轻便灵活使它能够在民用建筑中发挥更多作用，只要解决其抗震性弱的缺点，框架结构在未来的民用建筑设计中应用会更加广泛，至于增强其抗震性，则需要设计者们集思广益反复实践，找出最佳方案，既发挥框架结构的优越性又保障框架结构建筑的稳固性。