建筑設計中多層框架的結構設計

李平

摘要：現代建筑對造型和功能有了更高的要求，這也使現代建筑形式更加復雜及多樣化，在當前民用建筑中，多采用框架結構，但在多層框架結構設計過程中，由于受到的影響因素較多，因此民用建筑多層框架結構設計中還存在許多問題，對民用建筑的穩定性和實用性帶來了較大的影響，因此需要采取有效的措施加以解決，確保民用建筑多層框架結構設計的合理性和科學性。

關鍵詞：建筑設計；多層框架；結構設計

引言

多層框架的主體結構形式受力明確，墻體布置靈活多變，使得這種結構設計成為了較為常用的設計模式，由此引起了設計人員的高度關注和重視。

一、多層框架結構設計的基本內容

1.1框架結構類型須一致

確?？蚣芙Y構類型的一致性是構建合理的民用建筑多層框架結構的關鍵所在。具體而言，在民用建筑中，進行多層框架結構工程的設計時，務必要把握好相關的原則，保證框架結構中結構類型的一致性，避免出現兩種不同的結構，尤其是在樓梯跟電梯間，或者類似此類結構中局部有突出屋頂的特殊房建，切忌使用磚墻。究其原因主要在于框架結構屬于比較柔性的結構，但磚混結構則比較的剛性，兩種在地震時構件的變形會不協調一致，導致構件破壞嚴重。所以，在保證了民用建筑多層框架結構形狀的情況下，務必確保結構的變形能夠達到相互協調的狀態。汶川地震中很多早期設計的磚混底框結構，在地震發生時整個首層框架結構被壓塌，或者上部磚混結構整體被甩出，造成了很大經濟損失及人員傷亡。根據抗震規范的要求不應采用混合結構，這種質量和剛度明顯不均勻的結構，在地震作用效應下產生的偏心、扭轉以及剛度比控制不好等問題，會導致建筑存在大量的安全隱患，因而，務必要確保結構類型的一致性。

1.2加強短柱的構造

加強短柱的構造能夠為合理構建民用建筑多層框架結構提供一定的幫助，具體而言就是，通常情況下，在民用建筑設計中的樓梯間、基礎與地梁之間和錯層樓板處經常會出現這種短柱，因短柱的剛度十分的強大，在地震作用下會吸收更多的地震力，很容易產生交叉裂縫，或者引發脆性錯斷的問題，導致建筑物或者構筑物被破壞，嚴重時會倒塌，所以，加強短柱的抗震構造措施有著十分重要的意義。

1.3合理安排框架梁設計

民用建筑中，為了建筑的美觀及使用的方便，框架梁的布置往往無法與框架柱形心對齊，因此柱為偏心受力構件。根據高規的要求梁柱形心發生偏移時不應超過柱高的1/4，否則進行補充計算并進行加腋等方法進行處理。個人認為多層框架結構布置梁柱偏心時也應參考此條。工業建筑中，因層高一般較高，存在設備平臺，且設備的布置不均勻等現象常常會導致結構質量分布不均勻，因此框架梁應盡量居中布置，調整梁截面使結構形心和剛心盡量一致。且工業建筑的廠房一般為甲乙類的較多，設備的埋件和管道等條件往往在設計初期無法提供，后期因工藝流程的修改也會隨時在梁板等位置增加較重的設備，因此工業建筑的梁布置和截面不應和民用建筑一樣。工業建筑的梁間距盡量2.1～3.0m，梁寬不宜小于300mm，梁高跨比取1/10為宜。

二、多層框架結構設計的存在問題

2.1忽視了框架梁的裂縫寬度

設計多層框架民用建筑的結構時，鋼筋的類型、直徑以及混凝土的等級會對框架梁裂縫的寬度產生重要的影響，然而在實際設計過程中通常會將此類問題所忽視，未將框架梁的裂縫寬度充分考慮在內。這樣一來，不但對對整個民用建筑的建筑安全性能產生影響，還會對降低結構抵抗自然災害的能力，從而對整個結構的質量產生影響。例如地梁部分的設計，裂縫寬度按照0.2和0.3分別計算時會發現，按照0.2考慮時梁的配筋會比按0.3考慮時大很多。工業建筑更是如此，因工業建筑的很多結構存在可腐蝕性，更有很多結構存在氣體腐蝕，即使根據防腐規范做了防腐處理，也可從規范中發現，最長久最復雜的防腐處理也頂多能在正常維護下保證15年。后期還是需要重新進行防腐處理的。因此，在結構設計中最為嚴重的一個問題就是忽視框架梁的裂縫寬度。

2.2沒有合理調整多層框架的柱配筋

由于多層民用框架結構中框架的配筋率較低，并且在實際建設過程中未根據之前電算的結果，進行整個結構的配筋，這樣一來，一旦有地震等自然災害發生，框架柱會受到較大的影響，發生的扭轉剪力較大，同時還會產生雙向彎矩的作用，嚴重危害框架梁的內柱以及橫梁，特別是當框架的質量不夠均勻時，產生的危害程度更深。除此之外，由于在對民用多層框架結構進行配筋調配時不夠合理，所以在電算民用多層框架結構時，經常會導致建筑的基礎出現不均勻的沉降問題，或者忽視溫度問題。因此，如果未對多層框架的柱配筋進行合理調配，則會影響整體的框架結構建筑的質量。

2.3沒有給多層框架設計一個合理的計算簡圖

現階段，在設計多層框架結構中未合理的設計計算簡圖是比較常見的一個問題，按照我國法律所規定的內容，框架結構的底柱高度應該跟基礎頂面到首層蓋樓的頂面的高度相同，進而在計算多層框架結構時，要根據整體的結構進行計算，在計算里面加入基礎層面，并且將負荷載重包含其中。如果將底層框架柱的計算高度確定在地面附近時，應保證地面附近的地梁和基礎之間短柱剛度與底層柱的剛度比要求，或者采用剛性地面。設計拉梁層時，要利用對比的形式得出底層配筋柱的包絡結果。因而，如果設計多層框架結構時，缺乏相應合理的計算簡圖時，會影響多層框架結構的穩定性以及安全性。

三、針對出現的問題提出的相應解決措施

3.1選擇合適的梁、柱截面尺寸

設計框架結構的前提在于能夠選擇好合適的梁、柱的截面尺寸，做到強柱弱梁，確保其取值能夠跟相關的規范要求相符，并且為了在在罕遇地震作用后，梁端會形成塑性鉸，柱端處于非彈性的工作狀態且不會屈服，務必要確保柱的線剛度以及梁的線剛度之間的比值要大于1，并且此時節點依舊處于彈性工作狀態。

3.2調整框架柱配筋

通常框架柱的配筋率都比較低，盡管有時電算得出的構造配筋結構，在實際施工過程中卻不會按照此配筋進行施工，所以在受到地震作用后，框架柱，特別是角柱會受到較大的扭轉剪力，并且受到雙向的彎矩作用，并且橫梁受到的約束力也較小，在實際工程中還經常處于雙向偏心受壓狀態，因此其震害會重于內柱，對于質量分布不均的框架特別明顯，所以，計算框架時，要選擇最不利的方向進行計算。

3.3調整框架梁裂縫寬度、斜截面配筋

在對框架梁的裂縫寬度進行驗算時，對于裂縫寬度所受的影響的因素以及調整的方式常被工程設計人員所忽視，因此，給予這方面足夠的重視。通常，對裂縫的寬度產生影響的因素主要有兩方面：①構件的混凝土的強度的等級；②鋼筋的級別以及直徑。由于混凝土等級跟鋼筋的級別之間存在著一定的“依賴關系”，所以，對于普通的混凝土構件而言，高等級的混凝土對于減小梁的裂縫寬度并不會產生較大的影響。通常情況下，為了有效減小梁的裂縫寬度，可以適當的增加梁的配筋率或者增大梁的截面尺寸。此外，值得注意的是，在利用計算機輔助軟件進行結構建模中的荷載輸入時，一定要將恒、活載數值分開輸入，以便進行內力組合和裂縫寬度的計算，不要貪圖省事而將恒、活載合并輸入，以防止梁、柱內力計算錯誤，致使所繪制的施工圖不能使用。

四、結束語

總而言之，結構設計是個系統、全面的工作，需要扎實的理論知識功底，靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。結構設計員，在進行多層框架房屋結構設計時，不僅要求設計人員掌握設計規范。

參考文獻：

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