【民用建筑多层框架结构设计】多层民用建筑混凝土框架结构设计

时间：2019-05-27 03:27:42　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：本文针对多层框架结构电算结果中梁、柱的配筋调整和设计中应该注意的问题进行了分析，首先讨论了梁柱的截面尺寸的选择，然后对框架简图中经常出现的不合理现象进行了分析并给出了合理方案，接着又对框架柱的配筋调整进行了说明，最后又综合讨论了框架梁裂缝宽度、斜截面配筋调整以及框架结构设计中经常出现的其它问题。目的是为其它设计人员日后的相关设计提供参考和帮助。
　　关键字：框架结构；设计；柱
　　TB482.2
　　在现代建筑设计中，框架结构内力的分析计算大多都是通过计算机中的有关专业软件来完成的，然而，不乏有些设计人员一味盲目的利用计算机，而不对其计算结果进行验证是否合理可用，导致设计中各种问题的出现，这就破坏了建筑设计的安全性原则。本文针对多层框架电算结果中的梁、柱的配筋调整和设计中应该注意的问题进行了分析，并给出了解决或者改进方案。
　　1 截面尺寸的选择
　　梁和柱的横截面积的选定是整个框架结构设计的基础，其选择在满足有关规范的设计要求的同时还应该考虑抗震作用，这就要求柱的线刚度比梁的线刚度要大，目的是在地震发生之时，当梁的一头钢筋屈服混凝土被压碎形成塑性铰时，柱端处于非弹性工作状态而没有屈服，节点仍然处于弹性工作阶段，从而避免结构在地震时脆性断裂。
　　2 框架计算简图不合理
　　当结构没有地下室的时候，其基础比较深，并且在0.05米左右设置有独立基础拉梁时，应该将基础拉梁按层1输入。
　　以某学生宿舍楼为例,此建筑为3层钢筋混凝土框架结构,教学楼类型为丙,教学楼地为ll类:教学楼每层的高度为 3.3米,基础埋深4.0米，基础高度0.8米，室内外高差0.45米。根据《抗震规范》第6.12条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计人员将该教学楼按3层框架结构计算,一层高度按3.3+0.05=3.35米计算，即假定框架房屋嵌固在0.05米处的基础拉梁顶面、基础拉梁的断面和配筋作为构造设计，并将基础按中心受压计算。这种计算简图是不合理的。首先，将独立基础的拉梁按照结构设计易使柱脚弯矩失衡。其次，这种设计违背了有关规范的“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”的规定。而合理的设计则应该将该教学楼按4层框架结构计算，即基础拉梁划分为一层进行单独计算，若拉梁负荷，在计算机软件中要对其进行输入。计算剪力的一层层高应为4-0.8-0.05=3.15米,层2层高应为3.35米,层3、4层高为3.3米。在设有拉梁层时，底层柱的配筋通常按照基础顶面处的截面和基础拉梁顶面处的截面中对配筋要求较高的进行设计。
　　3 框架柱配筋的调整
　　通常框架柱的配筋率比较低，在用计算机有关软件进行计算时甚至会出现按照最小配筋率配筋的情况，而在工程中配筋一般不会采用这种方法。由于地震作用下的脚柱在受较大的扭转剪力的同时还受到正负弯矩作用，加上横梁没有较大的约束，且其一般为双向偏心受力，因此它在地震作用下比内柱更容易遭到破坏，这种情况在质量分布不对称的框架结构中更为突出，所以在对框架配筋计算时，要选取最不利的方向进行保守计算从而保证结构每个部分都能满足抗震要求。此外，对同一侧面可从纵横两个方向计算，选用计算结果中配筋率较高的并依据对称配筋的原则对框架柱进行配筋。为了满足框架柱在多种内力组合作用下其强度要求,在配筋计算时应注意以下问题：
　　① 如果角柱、边柱和抗震墙端柱在地震中会出现由受力不均引起的偏心受压的现象，则柱内纵筋的总截面面积设计值要比计算值增大1/4，角柱的配筋可增大至计算值的1.4倍，边柱可增大至计算值的1.3倍，中柱增大至计算值的1.2倍。用菱形或者井字形的箍筋对框架柱进行箍定来增大对混凝土的约束。
　　② 由于在使用计算机专业软件对多层框架进行计算的时候通常都会忽略温度应力和基础的不均匀沉降的影响，所以当框架结构长度和高度值都比较大的时候，或者是建筑地基中刚性很小的软弱层过厚时，也或者是地基土质不均匀时，应该对框架柱的配筋适当的增大，以保证结构刚性。
　　4 框架梁裂缝宽度、斜截面配筋调整
　　在上述工作完成之后，需对配筋效果进行裂缝宽度的验算和满足梁端斜截面“强剪弱弯”条件下的梁端配筋调整。
　　4.1 影响裂缝宽度的因素和调整的办法
　　在实际工程中，设计人员往往不重视对框架梁裂缝宽度的验算，从而导致结构设计不合理的现象出现。对裂缝宽度的影响主要在于建筑框架结构所使用的混凝土和钢筋的质量级别。混凝土和钢筋的强度是相互依赖的，所以对于一般的混凝土构件，提高混凝土的等级并不能有效的减小裂缝宽度，通常减小裂缝宽度的方法是增大梁的配筋率或者增大其截面面积。此外，在使用计算机有关专业软件进行计算时，恒荷载和活荷载由于性质不同需在计算时加以区分，以保证工程图有效可用。
　　4.2 梁端斜面的配筋调整
　　框架梁端的设计必须达到有关抗震规范的要求。对梁端斜面进行配筋调整方法有如下几种：①对结构中用来抵抗负弯矩的钢筋不进行放大，而对用于将多肢的箍筋架起来的并且承重的跨中受力钢筋可增大10%-30%。②梁端的箍筋使用比计算结果粗2毫米的钢筋。③避免在框架支座处使用弯起钢筋。
　　4.3在电算中合理、准确运用弯矩的调幅
　　根据整体弹性内力、构件塑性设计原理对竖向荷载下框架梁端负弯矩进行适当降低，在满足安全的前提下人为控制内力重分布以达到设计要求，但是在竖向调幅之后，需将由水平荷载产生的梁弯矩叠加，叠加计算中无论是先进行弯矩调幅还是先进行力矩分配都是可行的。
　　5 框架结构设计中应注意的其他问题
　　整个框架结构中应使用同一种的结构类型进行设计，任何部位都不允许掺杂其他的结构类型，以砖墙承重结构为例，倘若框架结构中掺杂有砖墙结构，则由于砖墙结构本身的刚性会破坏框架结构的柔韧性，导致内部结构的失调，从而影响整个工程的质量。
　　在建筑施工中，有时需要对建筑房屋的顶棚进行装修，此时为了减小工程的资金投入，框架柱间的填充墙通常距离屋顶有一段距离，这就形成了短柱。短柱的形成对建筑结构是十分不利的，但是在电算时，计算机是不能区分辨别的，这就要求设计人员人为设计:①最大限度的降低楼层对短柱的约束,如降低相连梁的高度、梁与柱采用铰接等;②进行箍筋加密设计,短柱的任意两根箍筋间的距离都不能超过l00毫米,同时加密柱的纵向配筋③选用诸如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等效果较好的箍筋类型。
　　在建筑由于自身需求不得不出现框架梁外挑的情况下，梁下需构建钢筋混凝土柱。在以往的设计中，很多设计人员都将此柱作为构造柱来进行构造配筋，这样是不合理的。由于此构件在工作状态下是局部受力，为偏心受压，对于此柱应作为竖向构件参与结构的整体分析,并且柱与梁端交接处应按框架梁、柱的节点处理。
　　6 结语
　　在对民用建筑多层框架结构进行设计时，设计人员不能一味的使用计算机，在使用计算机的基础上，要结合自身的实践经验考虑设计是否合理，对不合理之处应做出人为的修改更正，从而设计出质量更好更符合建筑设计规范的建筑。
　　参考文献
　　[1]中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范GB50010-2002:中国建筑工业出版社:2002
　　[2]陈风杨,赵琳.工程建筑抗震.东南大学出版社,1991
　　[3]张敬书.钢筋混凝土悬臂梁构造的若干问题.建筑结构.中国建筑技术研究院.2001.3
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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