A city urban village reconstruction project building structure design

Abstract:This project is the architectural structure design of a certain urban village reconstruction project in a city. As a commonly used structure form, the reinforced concrete multi-storey frame structure has the advantages of clear transmission, flexible structural layout, seismic resistance and good integrity, and has been widely used in all kinds of multi-storey industrial and civil buildings.In recent years, with the continuous development of computer technology, the calculation of framework structure has also changed from manual computing to electric computing, and the calculation accuracy is increasingly improved, and the working intensity of designers is gradually reduced.However, in the design of the framework structure, there are still some conceptual and practical problems to pay attention to by the designers to ensure the improvement of the design quality.

Key words: unit type; multistorey; residential building; frame structure

一、前言

随着社会的发展，钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍.由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点；与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。近年来，世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快，应用很多。

一般框架结构是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。文献[1]认为，在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置比较的灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。

多层钢筋混凝土框架结构设计可以分为四个阶段：一是方案设计，二是结构分析，三是构件设计，四是绘施工图。结构分析和构件设计是结构设计中的计算阶段，在现代，已由电子计算机承担这一工作，常采用PKPM建模计算。但是，结构的计算并不能代替结构的设计。文献[2]中认为：良好的结构设计的重要前提，应该是合理组织与综合解决结构的传力系统、传力方式，良好的结构方案是良好结构设计的重要前提。

二、关于框架结构设计文献回顾

2.1框架结构的优缺点

框架结构体系是由横梁与柱子连接而成.梁柱连接处(称为节点)一般为刚性连接，有时为便于施工和其他构造要求，也可以将部分节点做成铰接或者半铰接.柱支座一般为固定支座，必要时也可以设计成铰支座.框架结构可以分为现浇整体式，装配式，现浇装配式.

文献[3]中提到:框架结构的布置灵活，容易满足建筑功能和生工艺的多种要求.同时，经过合理设计，框架结构可以具有较好的延性和抗震性能.但是，框架结构承受水平力(如风荷载和水平地震作用)的能力较小.当层树较多或水平力较大时，水平位移较大，在强烈地震作用下往往由于变形过大而引起非结构构件(如填充墙)的破坏.因此，为了满足承载力和侧向刚度的要求，柱子的截面往往较大，既耗费建筑材料，又减少使用面积。这就使框架结构的建筑高度受到一定的限制.目前，框架结构一般用于多层建筑和不考虑抗震设防，层数较少的的高层建筑(比如，层数为10层或高度为30米以下)。

2.2框架结构的布置

多层框架结构的平面布置形式非常的灵活，文献[4]中将框架结构按照承重方式的不同分为以下三类：(1)横向框架承重方案，以框架横梁作为楼盖的主梁，楼面荷载主要由横向框架承担.由于横向框架数往往较少，主梁沿横向布置有利于增强房屋的横向刚度.同时，主梁沿横向布置还有利于建筑物的通风和采光.但由于主梁截面尺寸较大，当房屋需要大空间时，净空较小，且不利于布置纵向管道.

(2)纵向框架承重方案以框架纵梁作为楼盖的主梁，楼面荷载由框架纵梁承担.由于横梁截面尺寸较小，有利于设备管线的穿行，可获得较高的室内净空.但房屋横向刚度较差，同时进深尺度受到预制板长度的限制.

(3)纵横向框架混合承重方案纵横向框架混合承重方案是沿纵横两个方向上均布置有框架梁作为楼盖的主梁，楼面荷载由纵，横向框架梁共同承担.它具有较好的整体工作性能.

2.3双向板的截面设计构造及配筋

对于周边与梁整浇的双向板，由于在两个方向受到支撑构件的变形约束，整块板内存在穹顶作用，使板内的弯矩大大减小。文献[5]中提到为了利用这一有利的因素，规范允许对四边与梁整结板，起弯矩的设计值根据一定的条件进行折减。双向板的厚度不宜小于80mm.由于挠度不另作验算，双向板的板厚与短跨跨长的比值应满足：简支板，连续板。双向板按照弹性理论方法设计时，所求得的跨中正弯矩钢筋数量是指板的中央处的数量，靠近板的两边，其数量可以逐渐减小。考虑到施工方面，将板的两个边方向上各分为3个板带。两个方向的边缘板带宽度军为均为短边长度的1/4，其余则为中间板带。在中间板带上，按跨中最大正弯矩求得的单位板宽内的钢筋数量均匀布置；而在边缘板带上，按中间板带单位板宽内的钢筋数量一半均匀布置。

2.4框架梁和柱的电算结果的人工调整

框架梁配筋的人工调整，其目的是解决梁的裂缝宽度超限和“强剪弱弯”问题。文献[5]中提到当裂缝宽度超限时，首先应考虑将大直径的钢筋改用小直径的钢筋验算，如裂缝宽度仍然超限，就应增大梁的配筋和混凝土的强度等级，或加大梁的截面尺寸，调整至满足规范的要求。为了保证“强剪弱弯”，可进行以下几项调整：一是适当增大梁端截面；二是适当增大梁端箍筋直径，加密箍筋间距；三是梁端负弯矩钢筋不放大，梁跨中受拉钢筋适当放大1．1～1．2倍；四是按构造要求对跨度>7m的框架梁增加弯起钢筋。

在地震力作用下，框架柱尤其是角柱和大开间、大进深的边柱，一般均处于双向偏心受压状态，而电算程序是按两个方向分别为单向偏心受压的平面框架计算配筋。因此，文献[6]中认为框架柱配筋应进行如下调整：一是选择最不利的方向进行框架计算，也可对两个方向均进行计算后取较大值方向的配筋，并采用对称配筋；二是控制柱单边方向钢筋的最少根数。四是选择井字形或菱形的框架柱箍筋形式，以增强箍筋对混凝土的约束；五是由于多层框架电算一般不考虑温度应力和基础不均匀沉降问题，当多层框架水平尺寸较大以及地基为软弱土层或地基土层不均匀时，可适当再稍放大框架柱的配筋。

2.5周期折减系数的取用

进行框架结构的周期和刚度计算时。往往忽略框架填充墙的影响。但实际情况中填充墙(砖砌体)在早期弹性工作阶段参与工作的能力是较大的。使结构实际的刚度大于计算刚度，实际的周期小于计算周期，地震作用计算偏小。结构设计偏于不安全。文献[12]中认为为了避免较大误差，在设计过程中应该对计算周期应该进行折减。一般情况．周期折减系数的取值：当填充墙为砌体时，取0．6～0．7；为轻质砌块或砌体填充墙较少时，取0．7～0．8；当填充墙为轻质墙体板材时，取0．9；无填充墙的纯框架取1．0。可以看出，填充墙的刚度越小对框架的周期影响越小，吸收地震作用的能力也越弱.

三、结语

由于框架结构具有空间大、平面布局灵活多样的特点，满足了人们不断追求使用个性化的要求。随着社会的不断发展和人们物质生活水平的提高，框架结构(住宅、公共建筑)将会得到较大发展。设计多层框架结构，设计人应首先判断结构方案的可行性，对可能碰到的问题，提前采取措施予以解决，并对所有计算结果认真分析、判断，准确无误后方可应用于实际工程。

综上所述，对于我来说，在做毕业设计(某高校教学楼)时，要根据规范以及实际的环境，选取构件参数和设计参数.此外，还要多了解一些结构细部构造等设计.通过查看规范，杂志等文献资料，对建筑结构的设计有一个具体的认识，争取将毕业设计作好.

参考文献

[1]  Chen-Guang L , 李晨光,  Jin X , et al. 既有砌体建筑外套装配式结构抗震加固施工关键技术与工程应用[C]// 中国建筑学会. 中国建筑学会, 2015.

[2] 李文喆. 多层砌体住宅建筑结构设计中易忽视的问题[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2013.

[3] 王景刚. 浅析多层住宅建筑结构的设计要点及应用[J]. 城市建设理论研究（电子版）, 2015, 005(028):5193.

[4] 徐畅, 谭江慧. 多层框架住宅结构设计及其要点的讨论[J]. 低碳世界, 2014(7):2.

[5] 同振宇. 多层砌体住宅建筑结构设计易忽视的问题[J]. 建筑知识, 2017.

[6] 陈博文. 多层砌体住宅建筑结构设计易忽视的问题[J]. 华东科技：学术版, 2017(8):1.

[7] 任振杰. 高层及多层民宅建筑设计中剪力墙的结构设计应用探讨[J]. 工程建设与设计, 2020(17):3.

[8] 陈晓明, 吴喆. 多层建筑结构设计中框架结构的问题分[J]. 产城：上半月, 2020(10):1.

[9] 邢有亮. 多层建筑结构设计中框架结构相关问题分析[J].  2020.

[10] 吕春阳. 多层建筑结构设计中的主要问题研究[J]. 工程技术(全文版), 2020.

[11] 熊海丰, 陈瑞生. 既有多层住宅加装电梯结构设计问题分析[J]. 建筑结构, 2020(S01):4.

[12] 梅素娟. 多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理[J]. 陶瓷, 2021(1):2.

[13] 苏培洪. 多层框架房屋建筑结构设计思路[J]. 四川建材, 2021, 47(9):2.

[14] 陶欢. 多层框架房屋建筑结构设计要点分析[J]. 智能城市应用, 2021, 4(4):3.

[15] 林晓立. 大型建筑结构设计难点分析——以汀州宾馆项目为例[J]. 住宅产业, 2021(10):4.

[16]  Gerges M ,  Penn S ,  Moore D , et al. Multi-storey residential buildings and occupant's behaviour during fire evacuation in the UK:Factors relevant to the development of evacuation strategies[J]. Structural Survey, 2018, 36(3):234-253.

[17]  Tettey U ,  Dodoo A ,  Gustaysson L . Energy use implications of different design strategies for multi-storey residential buildings under future climates[J]. Energy, 2017, 138(nov.1):846-860.

[18]  Wang R ,  Qian Y ,  Tian W , et al. Research on the integrated design of solar thermal energy systems and existing multi-storey residential buildings[J]. Thermal Science, 2020, 25:252-252.