芻議多層框架結構的優化設計

蘇東進

摘 要：合理進行多層框架結構優化設計，可以提升建筑結構的強度、質量和抗震性能，但其作用力在合理設計多層框架結構的前提下才能實現，所以做好多層框架結構優化設計十分重要。簡單闡述了多層框架結構的基本特點，重點分析了優化多層框架結構設計的有效策略，以供后期參考。

關鍵詞：多層；框架結構；優化；設計

中圖分類號：TU375.4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0027-02

1 多層框架結構的基本特點

多層框架結構是目前國內外建筑行業廣泛應用的結構形式，尤其是在辦公樓、住宅樓和旅館等樓層較多的建筑中應用更多，其在實踐中已逐漸形成一種工業化生產新型模式，能夠滿足建筑行業的功能需求。多層框架結構在建筑行業中起步相對較晚，具有較大的適用性和發展空間，在應用中具有鮮明的特點，主要表現在基礎簡單、地震作用性小、建筑表現力強、設計理念具有創新性、節約鋼材且整體效果美觀，符合我國現代建筑的設計理念。基于多層框架結構在建筑設計中的優越性，其將來很有可能成為建筑的主要結構設計形式，促進建筑行業的進一步發展。

2 多層框架結構體系類型概述

2.1 框架結構體系

框架結構體系指的是建筑物的縱向、橫向在設計中均采用框架作為抗側力和承重的主要結構構建。在建筑中利用該框架，則鋼柱與鋼梁的連接應是半剛接、剛接或者鉸接，不適合選擇全面鉸接。框架結構體系在平面布置中具有靈活性和多樣性的特點，在應用中不需要承載墻體的重力，可以為建筑創造更大的室內空間。另外，框架結構體系易于標準化生產，在施工中應用較為方便，且剛度在框架各結構分布較均勻，自振周期較長，因此具有一定的抗震性能。

2.2 框架支撐體系

所謂的框架支撐體系主要是以框架為建筑的基本結構，其在應用中會沿著建筑物的橫向、縱向和建筑中其他主軸方向設置一定數量的支撐桁架結構體系。它和框架結構體系具有一定的共同點，即框架支撐體系也具備靈活多樣的特點，且在設計、生產和施工環節都比較方便；不同的是框架支撐體系比框架結構的抗側能力更強，可以與框架體系進行協同性工作，在建筑中應用剛度比較大的支撐桁架，可以幫助結構體系減少水平剪力，減少建筑結構側移。

2.3 框架剪力墻體系

框架剪力墻體系是指在建筑框架結構中設置一定的剪力墻，保證其與框架結構可以一同工作。在多層建筑結構設計中，將多種結構體系有效融合在一起，可以共同抵抗建筑中的水平荷載。框架剪力墻體系主要承載豎向荷載，同時也會承擔少量的水平荷載。將框架剪力墻體系應用到多層結構設計中，可以承擔80%以上的水平剪力，大大提高建筑結構的側向剛度。該體系是一種雙重抗側力體系，不僅可以實現剪力墻與框架的協同工作，同時還能夠合理控制建筑層間的位移，降低非結構構件在地震災害破壞時的強度。

2.4 框架核心筒體系

框架核心筒體系即在剪力墻結構內筒四周設置筒體，使之形成一個封閉的核心筒體。該體系是現代高層建筑中經常采用的結構形式，近年來在多層建筑結構中也得到了充分的應用。它具有抗扭能力強、抗側剛度大等優勢，主要應用在建筑中的樓梯間、電梯間和衛生間等區域。采用框架核心筒體系，不僅能夠使建筑材料得到合理利用，同時還能夠達到理想的建筑效果。但是這種體系延性較差，因此在常發生地震的地區應采取一定的防護措施。

3 優化多層框架結構設計的有效策略

目前，多層框架結構已被我國大部分建筑企業采用，但在多層框架結構設計中所遵循的理念大多都是照搬其他國家建筑行業的優秀設計理念和成熟經驗，缺乏創新性，因此導致多層框架結構設計無法滿足多層建筑的實際需求。特別是進入建筑施工階段后會暴露諸多問題，這對多層框架結構設計的長遠發展十分不利。為了改變這一現狀，筆者提出了優化多層框架結構設計的有效策略。

3.1 借鑒國外經驗，結合實際需求創新

國外一些發達國家對多層框架結構設計的研究比較深入，在長期研究和具體實踐中已形成了一套相對較為完善的多層框架結構設計理念和方法；而相比而言，我國還存在一定的不足。為了使多層框架結構設計更加完善和合理，我國建筑設計單位應積極借鑒國外優秀設計經驗，而并不是照搬照抄，應結合多層建筑結構設計實際需求進行相關設計。在多層框架結構設計過程中，需要全面分析國外多層框架結構設計理念方法等內容，看其是否和建筑需求具有一致性，合理借鑒優秀設計方法及理念，并科學融入我國多層結構設計的創新元素，從而推動多層框架結構優化設計的進一步實現。

3.2 總結設計經驗，優化設計理念

多層框架結構設計形式雖然在我國起步相對較晚，但在近幾年的多層框架結構設計中，我國設計單位和人員在實踐中也積累了一定的經驗。工作經驗可以說是一筆寶貴的財富，因為它是親身經歷總結的經驗。設計人員要提升自身多層框架結構的設計水平，就要通過實踐活動不斷總結不同建筑物的多層框架結構的設計經驗；在設計中，要緊跟時代潮流，將具有時代氣息的設計理念合理地融入到多層框架結構的設計中，為多層框架結構設計注入新的源泉，從而達到優化多層框架結構設計的目的。

3.3 定期培訓，提升設計人員綜合素質

多層框架結構設計要求設計人員不僅要具備較高的專業素養，同時還要具備豐富的設計經驗。然而，我國多層框架結構設計人員普遍缺乏全面、系統的專業知識和具有時代氣息的先進設計理念，這是無法實現多層框架結構優化設計的主要障礙之一。必須解決這一問題，才能從根本上實現多層框架結構的優化設計，這就要提升設計人員的專業素養和設計創新意識。設計單位應定期開展培訓工作，實時掌握多層框架結構設計的新要求、新方法，使多層框架結構設計滿足建筑要求，在實現多層框架結構優化設計的同時，提升設計人員的綜合素質。

4 結束語

多層框架結構設計是建筑工程項目建設中的一項重要內容，其設計效果與建筑項目的整體效益有著直接性聯系，在建筑工程中占據舉足輕重的地位。在實踐中，不斷創新多層框架結構的設計理念和方法，可以實現多層框架結構的優化設計，從而保證后期建筑施工的順利開展。

參考文獻

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〔編輯：李玨〕