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多层建筑框架结构设计中常遇问题及设计要点

2021.05.20点击:

【摘要】我国越来越多的城市建设项目不仅实现了建筑技术的

发展,而且有效地促进了相关结构设计的发展,因此有关部门应

该根据现有多层建筑物的使用要求。分析框架结构设计问题,以

更好地制定具体方案,并不断提高现代多层建筑结构的设计质量。

【关键词】多层建筑、框架结构设计、常遇问题、设计要点

doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2021.01.0423

随着中国城市化进程的加快,现代多层建筑的规模也在不断

扩大。作为城市建筑过程中最重要的住宅建筑形式,使用多层建

筑的优势仍然十分明显,为了有效地进行结构规划,有必要对框

架结构进行合理的设计。在这一过程中,尽管中国的现代设计取

得了长足的发展和进步,但仍然存在一些尚待解决的普遍问题。

在这种情况下,设计者必须制定特定的原因、预防和解决措施。

一、多层框架类型的确定

对于多层框架结构的设计,多层框架基础类型的确定和选择

必须首先遵循所在地区地质结构的条件。建筑物的结构以及建筑

物结构顶部位置的负载力。由建筑结构的优越位置引起的地基不

均匀沉降和地基对倾斜状态的敏感性在确定多层框架的类型方面

有一定程度的严重影响。在设计过程中,有必要集中精力对各种

类型的多层框架基础进行经济比较,并选择具有显著经济效益的

框架作为实际应用程序。在此过程中,最值得关注的是框架结构

的应力分析和辅助设计问题。上述问题可以在计算机 PKPM 软件

的作用下完成。具体步骤:

(一)分析厚度参数

一般而言,单向板的板厚应为板空间的 1/35,而双向板的板

厚应为板空间的 1/4。在此基础上,进行相应的挠曲和裂缝处理,

合理控制板厚参数和补强方案;

(二)梁截面初步参数的确定与分析

对初选梁截面参数进行确定分析。 一般来说,梁截面高度参

数应 当考虑设定为跨度的 1/10 ~ 1 / 15 比例范围之内 ,梁截面

宽度参数应当考虑设定为跨度的 1 / 2 ~ 1 / 3 比例范围之内。

(三)荷载输入处理

目前,PKPM 计算机应用软件中的 SATWE 内力分析程序可

以计算相关的荷载力参数,包括地板荷载,柱节点荷载,梁荷载

和风荷载。

二、多层建筑框架结构设计过程中常遇问题

(一)立柱下方的独立基础设计

首先,现行地震规范设计的有关标准明确规定:当建设项目

基础的主要支撑层不集中在软黏性土层中时,以及建筑物的结构

小于或等于 8 层,层的总高度小于或等于 25m。土建工程在实际

施工过程中可能不需要验证基础的抗震能力。从这个角度来看,

对于抗震设防烈度为 7 或更高的地震建筑区域,尽管多层框架房

屋结构的这一部分不需要进行分析和计算承载力在基础设计过程

中发生地震时,房屋结构的这一部分应注意风荷载对基础设计的

影响。在建筑施工中,相关工作人员不得因一般风荷载不起控制

作用就在软件分析计算过程中对相关参数不做输入处理。

其次,在多层框架结构柱下的独立基础设计阶段中,作用在

基础上表面的外部载荷仅由弯矩和轴力的设计值确定轴向,剪切

设计值的影响被忽略。此外,某些建筑结构基础设计在确定外部

载荷时仅考虑轴向力设计参数,而忽略弯矩和剪力参数。两种外

部荷载确定方法都将导致基础设计尺寸参数不同程度的问题,且

配筋比例不合理,将对基础主体和结构产生严重的稳定性和安全

性操作。

(二)基础连接梁的设计质量

基础连接梁在整个多层建筑的框架结构中占有非常重要的位

置,因此在施工过程中设计时,应按照多层建筑的设计要求进行。

计算基础连接梁下柱的长度,即按照现有建筑物的强度设计要求

进行。对多层和特殊的抗震和刚度要求,综合分析了基础连接梁

的强度,然后对基础进行合理的结构设计,以满足多层建筑的使

用要求。另外,由于在基础连接梁的构造中将使用大量混凝土材

料,因此在设计过程中必须充分考虑使用混凝土材料对梁体应力

的影响。因为基础是在施工过程中,对混凝土浇筑质量的要求非

常高。如果浇筑的材料不符合适用的要求和标准,则会引起工程

施工过程中应力不均引起的沉降问题,这也是很严重的。它影响

了项目的施工质量。因此,相关部门在设计过程中应注意扩展基

础的设计,并保持结构中基本框架的稳定性。

(三)框架结构梁的设计问题

多层建筑物中的框架结构梁对于整个框架结构的稳定性和强

度以及承载能力非常重要,因此在此过程中注意框架结构框架梁

的搭接方式的设计,并根据施工中主、次梁之间的结构设计,合

理设计其位置和形状交叉以实现框架结构梁的结构处理。目前,

在多层建筑物的框架结构大梁的设计过程中,常用的设计方法是

对腰筋直径进行加密,以实现对梁体的抗阻力的能力增强和提高,

这样就可以实现梁体在施工的过程中,通过适当的箍筋达到较为

理想的抗震能力。

另外,还应注意,在多层建筑框架结构梁的设计过程中,要

强调梁体的高度。在我国一些多层建筑物的框架梁的设计过程中,

梁体的高度与立柱的宽度相同,基本相同,因此无法达到理想的

跨度。

(四)框架梁和柱子的偏心度

在实际工程中,由于建筑行业的需要,外墙与柱子的侧面

齐平。这样,框架梁用凸耳固定或偏心于立柱。设计人员通常不

知道选择哪种方法。如果框架梁配有挑耳,则可以确保框架梁的

中心与框架柱对齐,这有利于梁和柱的张紧,但是经常会出现问

题填充墙的结构柱的上下纵向钢筋没有很好地锚固。一般采用这

种方式处理,如果框架梁和框架柱偏心,在地震作用下,往往会

导致梁柱节点中心区域的切割面积不足,并带来扭转效应,并且

《建筑抗震设计规范》对框架梁的偏心率有特殊规定。因此,我建

议外框梁采用放置挑耳的方法来解决外填充壁偏心的问题。

三、多层建筑框架结构的设计要点

(一)尽量避免出现短柱

所谓短柱是指多层建筑物框架设计中使用的一些较短长度的

框架柱。履行结构的结构功能也会导致一些荷载的分散,这不会

导致现有框架结构的标准化设计,因此在多层建筑物的框架结构

设计过程中,现有结构必须为梁和柱的长度受到限制。

(二)中心线必须满足规定

所谓的中心线设计的要求,即根据框架的梁和柱的设计结构

计算结构的中心,并设计框架的位置。中心线在多层建筑框架结

构设计过程中进行适当的调整,以更好地满足节点的平衡。在设

计多层建筑物框架中心线的过程中,如果发生与中心线的严重偏

离,将导致结构柱的宽度发生较大变化,因此有必要加固柱,这

也将导致结构不稳定。所以应该重视在设计过程中对剪压比的控

制,避免其受弯过程中出现中心线的偏移。

(三)防止砌体墙的出现

所谓避开砌体墙,是指在设计多层框架结构的过程中,采用

梁,柱等相应构件的组合,以达到结构的稳定性。而不是依靠在

实际施工过程中更容易受到外力破坏的砌墙,因为砌墙更易于在

实际施工过程中受到外力的破坏,从而使结构能够承受地震或其

他灾害的冲击。因此,为了达到对整个框架结构的稳定性保护的

稳定性威胁,砌体墙不应用作框架结构的组成部分。因此,此体

系结构设计存在某些风险因素。通过对大量受地震破坏的建筑物

的分析,框架结构中的承重砌体会出现严重的开裂和损坏问题,

并且某些建筑物和带有屋顶、电梯间会由于砌体墙而受损。因此,

在设计多层框架结构的建筑物时,应避免砌体承重墙的出现。

结束语:

以上描述了多层框架结构设计过程中的常见问题。当然,实

际项目可能会遇到更多问题,这里不再论述。设计多层框架结构

时,设计人员必须首先判断结构方案的可行性,采取措施解决事

先可能遇到的问题,并仔细分析和判断所有计算结果,然后才能

将其应用到项目中

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