2006年第4期(总第34卷第188期)
No．4in2006(TotalNo．188。V01．34)房村与应用
■建l筑I结l构}与I地{基I基I础J
STRUCTURE＆FOUNDATION
多层框架房屋结构设计中的几点思考
苑大欣于镇
(黑龙江省建筑设计研究院，黑龙江哈尔滨150080)
摘要：钢筋混凝土多层框架房屋结构设计看似简单，有的设计者用PKPM软件建完模型后各类设计参数均不按工程
实际情况调整，计算生成配筋后不经过分析就使用，使得计算结果与实际工程情况谬以千里，给建设单位带来浪费或
不安全的种种问题，本人特以十余年设计经验总结以与同行共勉。
关键词：钢筋混凝土多层框架房屋结构的抗震等级地震力的振型组合数结构周期折减系数
中图分类号：TU375．5文献标识码：B文章编号：1007—2918(2006)04．0025-02
1独立基础设计荷载取值问题
钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础，
《抗震规范}(GB50011-2001)第4．2．1条指出，当地基
主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8
层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷载相
当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震承
载力验算。这就是说，在8度地震区，大多数钢筋混凝
土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载
力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影
响。因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分
析中，必须输入风荷载，不能因为在地震区高层建筑
以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。
另一种情况是，在设计独立基础时，作用在基础
顶面上的外荷载(柱脚内力设计值)只取轴力设计值和
弯矩设计值，无剪力设计值，或者甚至只取轴力设计
值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋
偏少，影响基础本身和上部结构的安全。
2框架计算简图问题
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
拉梁按层1输入。以某学生宿舍楼为例，该项目为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．Om基础高度0．8m，室内外高
差0．45m。根据《抗震规范》第6．1．2条，在8度地震区
该工程框架结构的抗震等级为二级。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，第一，按构造设计的拉
梁无法平衡柱脚弯矩；第二，《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。工程设计经
验表明，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计
算，即将基础拉梁层按层1输入，拉梁上如作用有荷
载，应将荷载一并输入。
这样，计算剪力的首层层高为Hl=4—0．
8-0．05=3．15m，层2层高为3．35m，层3、4层高为
3．3m。根据《抗震规范》第6．2．3条，框架柱底层柱脚弯
矩设计值应乘以增大系数1．25。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1，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。
3基础拉梁的计算模型问题
基础拉梁层无楼板，用TAT或SATWE等电算
程序进行框架整体计算时，楼板厚度应取零，并定义
弹性节点，用总刚分析方法进行分析计算。有时虽然
楼板厚度取零，也定义弹性节点，但未采用总刚分析，
程序分析时自动按刚性楼面假定进行计算，与实际情
况不符。房屋平面不规则，要特别注意这一点。
4基础拉梁设计问题
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
攀万方数据
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，或者埋置虽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，也不得小于上下各2巾14，箍筋
不得小于由8@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。构造基础拉梁顶标高通常与
基础高或短柱顶标高相同。在这种情况下，基础可按
偏心有受压基础设计。当框架底层层高不大或者基础
埋置不深时，有时要把基础拉梁设计得比较强大，以
便用拉梁来平衡柱底弯矩。这时，拉梁正弯矩钢筋应
全跨拉通，负弯矩钢筋至少应在1／2跨拉通。拉梁正
负弯矩钢筋在框架柱内的锚固、拉梁箍筋的加密及有
关抗震构造要求与上部框架梁完全相同。此时拉梁宜
设置在基础顶部，不宜设置在基础顶面之上，基础则
可按中心受压设计。
5结构计算中几个重要参数的合理选取
《抗震规范》第3．6．6．4条指出，所有的计算机计算
结果，应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工
程设计。通常情况下，计算机的计算结果主要是结构
的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层问位移
(包括最大位移与平均位移比)和弹塑性变形验算时楼
层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与
质量系数、墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋、
底层墙和柱底部截面的内力设计值、框架——抗震墙
结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩
的比值。超筋超限信息等等。
为了分析判断计算机计算结果是否合理，结构设
计计算时，除了有合理的结构方案、正确的结构计算简
图外，正确填写抗震设防烈度和场地类别，合理选取电
算程序总信息中的其他各项参数也是十分重要的。
现以空间有限元分析与设计程序SATWE为例，
结合施工图审核校对中发现的问题，来说明有关参数
如何合理选取。
5．1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
毡
度按《抗震规范》表6．1．2确定。而电讯、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，首先，应当根据《建筑抗震设防分标准》
(GB50223．95)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)。乙、丙类建筑，地震作用
均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑，一般
情况下，当抗震设防烈度为6。～8。时，抗震措施应
符合本地区抗震设防列度提高～度的要求。所谓抗震
措施，在这里主要体现为按本地区设防烈度提高一度
由《抗震规范》表6．1．2确定其抗震等级。例如，位于8
度地震区(如北京)的乙类建筑，应按9度由《抗震规
范》表6．1．2确定其抗震等级为一级：当8度乙类建筑
的高度超过表6．1．2规定的范围时，还应经专门研究，
采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。如北京某大
型零售商场和某三级医院的门诊楼本属乙类建筑，但
设计人员错当成丙类建筑来设计，使建筑物的抗震能
力降低，不得不对设计计算做重大修改。
5．2地震力的振型组合数
地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考扭转
耦联计算时，至少应取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≥9：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_-212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，振型数才可以取的更多。《抗震规范》
指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到
总质量的90％所需的振型数。SATWE等电算程序已
有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比
值。有些设计人员不大重视电算程序使用手册的应
用，选取振型数时比较随意，这是应当改进的。此外，
由耦联计算的地震剪力通常小于非耦联计算，仅当结
构存在明显示扭转时才采用耦联计算，但在必要时应
补充非耦联计算。
5．3结构周期折减系数
框架结构及框架——抗震墙等结构，由于填充墙
的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大
于实际周期，因此，算出的地震剪力偏小，使结构偏于
不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的，但
对框架结构的计算周期不折减或折减系数取得过大
都是不妥当的。对框架结构，采用砌体填充墙时，周期
折减系数可取0．6～0．7；砌体填充墙(下转第41页)
万方数据
土应具有1．2N／millz以上强度：拆模时注意保护棱
角，避免用力过猛过急；吊运模板，防止撞击棱角，运
输时，将成品阳角用草袋等保护好，以免碰损；
②缺棱掉角，可将该处松散颗粒凿除，冲洗充分湿
润后，视破损程度用1：2或1：2．5水泥砂浆抹补齐整，
或支模用比原来高一级混凝土捣实补好，认真养护。
7表面不平整
7．1现象
混凝土表面凹凸不平，或板厚薄不一，表面不平。
7．2产生的原因
①混凝土浇筑后，表面仅用铁锹拍子，未用抹子
找平压光，造成表面租糙不平：
②模板未支承在坚硬土层上，或支承面不足，或
支撑松动、泡水，致使新浇灌混凝土早期养护时发生
不均匀下沉：
③混凝土未达到一定强度时，上人操作或运料，
使表面出现凹陷不平或印痕。
7．3防治措施
严格按施工规范操作，灌筑混凝土后，应根据水
平控制标志或弹线用抹子找平、压光，终凝后浇水养
护i模板应有足够的强度、刚度和稳定性，应支在坚实
的地基上，有足够的支撑面积，并防止浸水，以保证不
发生下沉：在浇筑混凝土时，加强检查，凝土强度达到
1．2N／mm：以上，方可在已浇结构上走动。
8强度不够，均质性差
8．1现象
同批混凝土试块的抗压强度平均值低于设计要
求强度等级。
8．2产生的原因
①水泥过期或受潮，活性降低；砂、石集料级配不
好，空隙大，含泥量大，杂物多，外加剂使用不当，掺量
不准确；
②混凝土配合比不当，计量不准，施工中随意加
水，使水灰比增大：
③混凝土加料顺序颠倒，搅拌时间不够，拌合不匀；
④冬期施工，拆模过早或早期受冻；
⑤混凝土试块制作未振捣密实，养护管理不善，
或养护条件不符合要求，在同条件养护时，早期脱水
或受外力砸坏。
8．3防治措施
①水泥应有出厂合格证，新鲜无结块；砂、石子粒
径、级配、含泥量等应符合要求，严格控制混凝土配合
比，保证计量准确，混凝土应按顺序拌制，保证搅拌时
间和拌匀：防止混凝土早期受冻，冬季施工用普通水
泥配制混凝土，强度达到30％以上，矿渣水泥配制的
混凝土，强度达到40％以上，按施工规范要求认真制
作混凝土试块，并加强对试块的管理和养护；
②当混凝土强度偏低，可用非破损方法(如回弹
仪法，超声波法)来测定结构混凝土实际强度，如仍不
能满足要求，可按实际强度校核结构的安全度，研究
处理方案，采取相应的加固或补强措施。
作者简介：赵彬(1956．)，女，毕业于沈阳建筑工程学院工业与民
用建筑专业，工程师；联系地址：110015／沈阳市沈河区万柳塘
路18．2号3．4一l。
收稿日期：2005．08．23
(上接第26页)较少或采用轻质砌块时，可取0．7--0．8；
完全采用轻质墙体板材时，可取0．9。只有无墙的纯框
架，计算周期才可以不折减。
5．4地下室层数的输入处理
多层框架结构房屋有时也设置地下室。由于隔墙
少，常采用筏板式基础。在电算时，应将地下室层数和
上部结构一起输入，并在总信息中按实际的地下室层
数填写。这样，计算地基和基础底板的竖向荷载可以
一次形成，并且在抗震计算时，程序会自动对框架底
层柱底截面的弯矩设计值乘以增大系数。同时通过对
层侧移刚度比的分析比较，还可以正确判断和调整房
屋的嵌固位置，并采取相应的抗震构造措施，保证楼
板有必要的厚度和最小配筋率等等；当结构表现为竖
向不规侧时，不仅要验算薄弱层，而且还要对薄弱层
的地震剪力乘以1．15的增大系数。如果在结构总体计
算时，总信息中填写的地下室层数少于实际输入的层
数，弯矩设计值增大系数将会乘错位置，从而在发生
地震时，会使极易发生震害的底层柱底部位因抗震能
力降低而破坏。
参考文献
[1】抗震规范．GB50011-2001
[2]混凝土结构设计规范．GB50010—2002
[3]PKPM使用说明书
作者简介：苑大欣(1973．)，汉族，1996年毕业于哈尔滨建筑大学
工业与民用建筑专业，哈尔滨人，结构设计工程师，从事结构设
计；联系地址：150080／黑龙江哈尔滨市果戈里大街一号，黑龙
江省建筑设计研究院。
收稿日期：2006—01—17
凹万方数据
多层框架房屋结构设计中的几点思考
作者：苑大欣，于镇，YuanDaxin，YuZhen
作者单位：黑龙江省建筑设计研究院,黑龙江,哈尔滨,150080
刊名：房材与应用
英文刊名：HOUSINGMATERIALS&APPLICATIONS
年，卷(期)：2006，34(4)
引用次数：0次
参考文献(3条)
1.GB50011-2001.抗震规范
2.GB50010-2002.混凝土结构设计规范
3.PKPM使用说明书
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_fcyyy200604010.aspx
下载时间：2010年4月29日
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