多層建筑結構設計中框架結構的問題分析與處理

文/羅綠敏 北京中元工程設計顧問有限公司 浙江寧波 315000

鋼結構設計在建筑設計領域的一直有著重要的地位，較傳統的混凝土結構和砌塊結構來說，鋼結構建筑的結構性能更好，經濟效益更大，并且在生態環境保護方面也具有更大的優勢。然而，由于投資方的觀念禁錮，鋼結構住宅并沒有被廣泛應用，再加上鋼結構住宅體系的相關標準不夠健全，以及缺少專業的技術人員，鋼結構建筑的推廣受到了重重阻礙，發展緩慢。

1、多層工程框架結構設計缺陷

（1）計算簡圖不科學。就實際情況來說，多層工程結構規劃中存在的最大問題在于設計簡圖的計量不科學。計算簡圖屬于框架結構設計的前提，計算簡圖不科學，在框架結構成型中必定會存在問題，而框架自身的結構外形針對受力、荷載都會有差別，因此不科學的計算簡圖會導致框架結構壓力和實際要求不相符，如此一來，框架結構的應用效果就會大幅度降低，必定無法提高結構質量。建筑物設計還應當注重其平、立、剖面與部件分布不規則對防震性能的干擾。由此優選選用規則的形體，其防側力建立的平面分布宜規則對稱、邊側剛度順著豎向宜均勻改變。由于震害顯示，簡潔、對稱的結構在地震時難以被損壞。（2）配筋調整不當。在多層工程框架結構規劃中，配筋起到了顯著作用，由于其可以有效補充建筑的完整性，還能夠針對具體的受力進行調整，所以，科學的調整配筋能夠完善框架結構。但當前多層工程框架結構規劃中，配筋的調整不僅有針對性弱的現象，而且還有較大的隨意性，因此整個利用性出現了明顯的下降。

2、多層鋼結構建筑結構設計要點

2.1 平面布置

在結構平面布置中，可以通過調整次梁荷載傳遞方向的方式滿足不同的設計要求。沿短向布置會使主梁截面加大，導致樓層凈高減少，不利于頂層邊柱的受力分布，而將次梁支撐在長度較短的主梁上，對主梁和柱來說比較有利。

2.2 主要構件設計

在多層民用鋼結構建筑結構設計處理中，針對具體構件進行有效設計同樣也是比較關鍵的內容，如果具體構件設計不合理，必然會影響到最終整體結構的設計效果，尤其是對于整個鋼結構的尺寸而言，從具體構件入手進行設計是比較關鍵的手段。結合這些主要構件的設計進行分析，其需要在整體鋼結構體系明確的基礎上進行細化，確保相應構件可以體現出較強的適應性，能夠較好支持鋼結構的布置。比如對于柱、梁以及樓面屋蓋構件的具體設計，都需要體現出較強的精確度，如此才能夠有效支持最終整體結構設計方案。針對這些基本構件的具體形式進行詳細分析同樣比較關鍵，設計人員應該詳細分析不同類型的構件在具體多層民用鋼結構建筑中的應用效果，進而選擇較為適宜的鋼結構構件，促使其截面形狀比較理想，可以在強度、韌度以及穩定性方面具備理想優勢表現。在具體構件的設計處理中，除了要關注于尺寸指標方面的精確度之外，還需要充分考慮到具體構件的優化處理效果，能夠針對構件的防腐處理等優化手段進行詳細分析，確保構件材料能夠在實際操作中體現出更強的實際應用價值。

2.3 建筑物防震設計

防震性能設計屬于現代化建筑物設計的重難點，在實際設計中，設計師要明確梁高度數據的精準性與適用性，若設計與計算存在問題時，通常要堅持最大值原則，以防止因為梁剛度過小而產生太高的防彎安全儲備，從而引起安全故障。另外，在梁端負筋規劃中，就要遵守最小值原則，設計師要盡量選用最小負筋值，從而保證梁端塑性鉸的產生，同時，在設計中，設計師還應確保梁端負筋量不大于需求值，針對跨中配筋能夠適當極大其寬度。需要注意的是，為便于建設框架結構，能夠將和配筋相差5%的梁規劃為類配筋，進而簡化施工工序。

2.4 節點設計

對于多層民用鋼結構建筑設計工作的落實而言，關注各個節點的有效設計同樣也是比較重要的一點，節點的穩定性需要采取恰當的處理方式得到較好滿足。當前針對多層民用鋼結構建筑進行節點處理的方式有很多，應該結合不同節點類型進行恰當選擇，比如焊接方式的應用可以表現出較強的穩定性，但是可能會出現焊縫，焊縫也會對于鋼結構的穩定性產生影響，應該結合具體鋼結構不同區域進行靈活運用；螺栓連接也是比較常用的基本手段，其可以借助于高強度螺栓進行整體結構的優化控制，確保其體現出理想的穩定性能，自攻螺絲在其中也可以發揮固定連接效果；連接板在鋼結構中的一些特定節點中也可以表現出理想的應用效果，應該結合不同應用需求合理設計。

2.5 結構分析

①荷載，在進行安裝荷載驗算時，風的組合值系數可以取0.25。在計算框架梁及其連接以及樓層抗側力構件的強度時，需要用到樓層附加荷載，它是由框架柱的安裝偏斜產生的。②多遇地震作用下結構構件內力調整，在進行鋼框架-支撐結構設計時，斜桿部分的計算按端部鉸接桿處理，框架部分的內力計算要先調整地震作用下的內力，再將調整后的內力同其他荷載產生的內力進行組合。注意應用強柱弱梁原理，從而改善框架的耗能能力。

結語：

綜上所述，多層框架結構在當前的建筑項目中得到了普遍應用，該種結構的受力很繁瑣，因為未保證其穩固性，通常會以框架結構進行建設，由于該種結構能夠調整繁瑣的受力，進而減小施工難度，提高建筑質量。為提高框架結構的使用效率，研究目前設計中潛在的隱患，并進行解決，如此就能夠及時實現設計優化目的。