对于工业与民用建筑多层框架结构设计的探讨

对于工业与民用建筑多层框架结构设计的探讨

摘要:在工业与民用建筑中，多层框架结构是应用较多的建筑结构形式。多层框架具有较高的强度及较好的抗震性能，同时可以满足灵活的工艺或建筑空间布置。建筑结构设计过程中，框架结构设计是其中的重要内容。本文对多层框架结构设计进行简单分析。

关键词：工业与民用建筑多层框架结构设计 一．引言

随着我国经济的快速发展，建筑工程建设规模逐渐增大。在工业与民用建筑中，多层框架结构应用较为广泛。由于框架结构抗震性能较好，同时由于自重较轻、便于空间划分，逐渐成为多层工业与民用建筑常用结构形式。框架结构结构体系有很多优点，但也存在薄弱之处，我们需要根据框架结构其自身特点做好框架结构的设计。

二．房屋建筑框架结构的概述

1.框架结构的定义

所谓的框架结构也就是指一种由梁和柱构件组成的空间结构。框架结构在实际应用的过程中，能够较好的承受竖向荷载和水平荷载，同时可以满足灵活的工艺或建筑空间布置，从而使得工艺或者建筑的使用功能得到有效的提高。

2.框架结构的特点

目前在建筑工程施工中，框架结构施工技术比较成熟，得到了人们的广泛应用，这就使得框架结构的稳定性和可靠性得到了有效的提高。框架结构的特点主要表现在以下几个方面：

（1）自身重量较轻，建筑空间分隔的灵活性比较强，利于安排需要较大空间的建筑结构；

（2）现浇混凝土框架结构的整体性、刚度较好，能够达到良好的抗震效果；

（3）框架结构的应用，使得多层建筑空间结构的稳定性得到有效的提高，从而使得建筑框架结构的构件逐渐向着标准化、规范化的方向发展，建筑结构的整体性得到有效的提高，这样也大幅度的缩短了工程施工的工期；

三.工业与民用建筑多层框架结构设计

1. 框架结构设计所遵循的原则

（1）严格执行相关规范、规程

框架结构设计时应严格按照《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《建筑结构荷载规范》等相关规范、规程进行设计，但是需要注意的是规范、规程是对工程设计的最低要求，不是最高要求。现行的规范、规程的条款，是针对一般工程的规定及要求，可是随着经济的发展，人们对房屋建筑使用功能要求的不断变化，尤其是建筑艺术的不断创新和多样化，要求工程设计人员在设计时，要适应新形势发展的需要，不断吸取已有经验或收集必要的相关资料，并要依据现行的规范、规程的条款。

（2）注重结构抗震概念设计

合理的框架结构应该使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构过早出现敏感的薄弱部位，地震能量仅集中在极少数薄弱部位，导致结构过早破坏。因此结构在地震作用下应具有直接和明确的传力途径，结构的计算模型、内力分析和位移分析以及薄弱部位出现都易于把握，对结构抗震性能估计也比较可靠。建筑物的平面宜规则，平面结构布置宜比较均匀，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和比较直接的途径传递，并是结构的质量分布和刚度分布协调，质量与刚度之间的偏心。

（3）满足抗外力能力的要求

框架结构需要满足抗外力的要求，框架结构既承受竖向荷载，又承受风荷载和地震作用。框架结构中每一个构件都承担着各自的责任，通过协调各个结构部位，将各种构件组合起来，共同达到抵抗外力的要求。当然，不同构件承担的角色不同，重要性也就存在差异。因此框架结构设计中应加强关键构件和关键部位，以提高结构的整体抵抗外力的能力。

（4）设置多道安全防线

框架结构需要设置多道安全防线的结构体系，以增加结构的赘余度数量，发挥整个结构耗散地震能量的作用，并避免结构布置不合理产生结构的刚度、承载能力和传力途径的突变，以结构在某个部位或者某一楼层出现敏感的薄弱部位，这些部位一旦出现问题，将产生过大的应力集中或过大的变形，容易导致结构过早的倒塌。

2.多层框架设计的要点

（1）基础系梁设置

基础埋置的如果较深，可采取基础系梁降低底层柱长。系梁在±0.00以下进行设置，按一层框架梁设计，系梁以下柱按短柱处理。如果项目环境符合《建筑抗震设计规范》，则需要设置基础系梁。为满足抗震需要，需沿两主轴构造基础系梁，其截面高为柱中心距1/12-1/15。取连接柱最大轴力值10％计算系梁纵向

受力钢筋压力或拉力。如果是构造配筋，则需符合最小配筋率；如果楼梯柱或填充墙传来荷载，则需叠加计算与所连接柱最大轴力值10％。适当增加基础系梁截面，配筋需满足受力和构造要求。构造基础系梁的顶标高需要和基础顶同高。为降低基础系梁跨度，可把基础梁下和基础台阶或锥形斜坡间空隙用混凝土浇筑至平齐，再进行基础系梁的浇筑。如果用基础系梁平衡柱底弯矩，基础系梁截面与配筋按框架梁进行设计。全部拉通拉梁正弯矩钢筋，至少在1/2跨拉通负弯矩钢筋，纵筋在框架柱内锚固、箍筋加密及抗震构造都要和上部框架梁相同，同时保证此时拉梁设在基础顶。

（2）楼梯的设计

框架结构属于柔性结构，地震中变形大。楼梯构件作为K形斜撑，提高了框架结构，提高了框架结构的整体刚度，同时由于楼梯间的局部刚度过大，使结构在地震中吸收了过多的地震能量，容易首先发生破坏。因此楼梯设计时候应该考虑楼梯的抗震。而一般框架结构楼梯有两种做法，一种可以将梯板与梯梁刚接，在梯板中增加约束边缘构件，考虑楼梯参与整体结构的计算并考虑楼梯对结构周期、位移等的影响；第二种将梯段板下部和梯梁的连接做成滑动连接，即不考虑楼梯参与整体结构的计算，采用滑动支座的楼梯可以不考虑楼梯对框架结构整体刚度等的影响。楼梯设计时候宜采取以上两种方法。

（3）应注意的其它问题

在框架结构中不允许采用两种不同的结构型式，楼、电梯间、局部突出屋顶的房间，均不得采用砖墙承重，因框架结构楼、电梯间采用砌体墙承重时，计算时不计入砌体墙的刚度，地震作用下反应远比仅按框架结构抗侧力刚考虑的大，而地震的时候砌体墙首先遭受破坏，框架结构又未按实际刚度确定内力及配筋，将造成各个击破的局面而使框架结构继而受破坏，这是极危险的。

加强短柱的构造措施，在工程中因建筑外墙通窗造成窗下墙体对柱子的约束造成短柱，楼梯间的休息平台将柱子打断会使楼梯间的柱子形成短柱，另外还有一些其他的原因形成的短柱，因为短柱在地震作用下容易脆性破坏，因此结构设计中应采取箍筋全高加密的措施等构造措施对短柱进行加强。

在工业建筑中，单层工业厂房一层常常因为建筑的需求贴建单跨框架的生产辅助用房，而单跨框架是由两个柱单根梁形成，一旦发生地震，尤其是超设防烈度的大地震情况下，两根柱子的其中一根遭受破坏，将使建筑结构产生连续倒塌，因为整个结构缺乏赘余的空间体系，故多层框架结构不宜采用单跨框架，但必须做单跨框架时应对单跨框架进行加强。应将单跨框架的抗震构造措施提高一级，并应加强柱子在单跨方向的抗侧刚度，以增强单跨框架的抗震能力。

四．结束语

多层民用建筑框架设计过程中，要熟悉设计规范，结合实际设计经验，合理选择结构体系，正确处理对待结构设计存在的各类问题，做好框架结构设计，确

保建筑结构质量。

参考文献：

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