多层钢筋混凝土框架结构的设计的相关问题探讨

　　摘要：本文通过分析多层钢筋混凝土框架结构的设计要求，针对计算过程中应注意的问题进行探讨。

　　关键字：多层钢筋混凝土;框架结构;设计

　　Abstract: Through analysis of reinforced concrete frame structure of the multilayer design requirements, should be paid attention to in the process of the calculation of the issues were discussed.

　　Key Word: multilayer reinforced concrete; frame structure; design

　　中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

　　框架结构是由横梁和立柱组成的杆件体系，是最常见的承重结构体系。由于框架结构柱网布置灵活，能获得较大的使用空间，在办公楼、教学楼、住宅楼、公寓以及商业建筑中常常采用。随着经济的高速发展，我国钢筋混凝土框架结构发展迅速，框架结构体系在结构设计中应用甚广，同时，对于钢筋混凝土框架结构设计常出现一些问题却往往被忽视，给工程质量留下隐患。

　　一、钢筋混凝土框架结构底层柱的配筋设计

　　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，应将基础拉梁按一个结构层输入。例如，某工程项目为3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4.0m，基础高度0.8m，室内外高差0.45m。根据《建筑抗震设计规范》第6.1.2条，在Ⅶ度地震区该工程框架结构的抗震等级为三级。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：①按构造设计的拉粱无法平衡柱脚弯矩;②根据《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)第7.3.11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。根据工程设计经验，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按一个结构层输入，拉梁上如作用有荷载，应将荷载一并输入。这样，计算建模的首层层高应为H1=4一O.O5=3.95m、H2=3.30+0.05=3.35m、H3=H4=3.30m。根据《建筑抗震设计规范》第6.2.3条，框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.15。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l，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设计。

　　二、多层框架房屋基础拉梁的设计

　　多层框架房屋基础埋深值大时，为了减小底层柱的计算长度和底层的位移，可以在±0.000以下适当位置设置基础拉梁，但不宜按构造要求设置，宜按框架梁进行设计，并按规范规定设置箍筋加密区。但就抗震而言，应采用短柱基础方案。

　　一般说来，当独立基础埋置不深，或者虽然埋置较深但采用了短柱基础时，由于地基不良或柱子荷载差别较大，或根据抗震要求，可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面宽度可取柱中心距的1/20～1/30，高度可取柱中心距的1/12～1/18。构造基础拉梁的截面可取上述限值范围的下限，纵向受力钢筋可取所连接柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力或压力来计算，当为构造配筋，除满足最小配筋率外，也 得小于上下各2Φ14，箍筋不得小于@200。当拉梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时，拉梁截面应适当加大，算出的配筋应和上述构造配筋叠加。基础构造拉梁项标高通常与基础高或短柱顶标高相同。

　　三、多层框架结构带楼梯、电梯的小井简的设计

　　多层框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼梯、电梯小井筒。因为钢筋混凝土井筒的存在会吸收较大的地震剪力，相应地减少框架结构所承担的地震剪力，而且井筒下的基础设计也EE较困难，故在设计过程中这些井筒多采用构造柱夹砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设计为钢筋混凝土井筒时，井筒墙壁厚度应当减薄，并通过开竖缝、开结构洞等办法进行刚度弱化;配筋也只宜配置少量单排钢筋，以减小井筒的作用。设计计算时，除按框架确定抗震等级并计算外，还应按带井筒的框架(当平面不规则时，宜考虑耦联)复核，并加强与井筒墙体相连的柱子的配筋。

　　四、多层钢筋混凝土框架结构计算中应注意的问题

　　1、基础拉梁层计算模型的选定

　　用TAT或SATWE等电算程序进行框架整体计算时，对于基础拉梁层无楼板的情况下，楼板厚度应取0，并定义弹性节点，用总纲分析方法进行分析计算。当房屋平面不规则时，虽然楼板厚度取0，也定义弹性节点但未采用总纲分析，程序分析时却自动按刚性楼面假定进行计算，这与实际情况不符，设计过程中要特别注意这一点。

　　2、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等，其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度按《建筑抗震设计规范》表6.1.2确定。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，可首先根据GB50223-2004《建筑抗震设防分类标准》确定其中哪些建筑属于乙类建筑(可能还有甲类建筑，本文不涉及)。若为丙类建筑，其地震作用均按本地区抗震设防烈度计算;若为乙类建筑，一般情况下，当抗震设防烈度为Ⅵ～Ⅷ度时，抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高I度的要求。

　　3、地震力的振型组合数

　　地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考虑扭转耦联计算时，至少要取3;当振型数多于3时，宜取3的倍数，但不应多于层数;当房屋层数≤2时，振型数可取层数。对于不规则的结构，当考虑扭转耦联时，对高层建筑，振型数应取>19：结构层数较多或结构刚度突变较大，振型数应多取。如结构有转换层、顶部有小塔楼、多塔结构等，振型数应取l2或更多，但不能多于房屋层数的3倍;只有当定义弹性楼板，且采用总刚分析，必要时振型数才可以取得较少。

　　五、结束语

　　钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

　　参考文献

　　[1] 郝永旭，等.改善钢筋混凝土短柱抗震性能的若干措施[J].建筑结构, 2002, 32(10).

　　[2] GB50010—2002混凝土结构设计规范[s].中国建筑工业出版社，2002.

　　[3] 全国民用建筑工程设计技术措施(结构).中国计划出版社.

　　[4] 王梅，孙庆生.浅谈混凝土框架结构设计[J].建设科技，2009年第15期