建筑結構中多層框架結構設計淺析

陳琦

摘? ? 要：建筑結構設計是一項系統、全面的工作，其設計質量關乎到整個工程建設的質量，關乎人民的生命和財產安全，特別是對建筑結構中多層框架結構設計要更加重視。本文對多層建筑結構設計中的框架結構問題及處理進行了概述。

關鍵詞：框架結構;多層建筑;結構設計

1? 多層建筑結構設計的框架結構問題

1.1? 在框架結構設計中，忽視縱向框架設計

根據建筑抗震設計要求，水平地震作用應該按照兩個主軸方向的抗側力構建來承擔，但是在一些結構設計中設計人員只對縱向普通的連續梁進行設計，導致框架中的縱筋配置和梁柱的節點無法滿足框架抗震的構架要求。因此常出現梁的支座負筋，跨中縱筋配筋配置不足的現象。也就是說，在進行框架結構設計時，設計者要將縱向框架與橫向框架放于同等重要的位置。

1.2? 設計不全面

設計時因為對板受力狀態認識不全面，或者為了計算方便，簡單的將雙向板按照單向板來進行計算，使得計算假定與實際受力情況不符，從而導致了長方向上配筋過大，短方向上僅按構件配筋，造成了配筋嚴重不足，致使了板出現裂縫。

1.3? 施工圖達不到規定要求

一些設計人員制作施工圖時，制作圖紙“偷工減料”設計粗糙簡單，漏缺施工圖中應有的大圖樣、系統圖等相關剖視圖;施工圖設計表述不全面，細節大洋不詳細，不能完全反應工程的全貌;還有一些重要的設計依據、設計參數、安全等級、工程類別、耐火等級以及防火校方處理等在設計施工圖總說明中沒有交代清楚或沒有標明。

1.4? 結構設計重視程度問題

在現階段由于各級單位設計工作量較大，任務比較繁重，加上甲方要求比較急等等方面的原因，使得建筑工程的結構設計往往變成了速成品。另外，設計人員的業務設計水平也是參差不齊，致使建筑工程的結構設計質量不可避免的出現了這樣那樣的問題，建筑物既要實現其本身的使用價值、商業價值，還有實現其重要的社會功能。建筑結構設計本身就是一項關乎人民財產安全的大事，關乎建筑單位投資大小以及經濟效益息息相關。因此，進行建筑工程結構設計的設計人員必須要有強大的責任感，應該在設計工作中精心設計，認真負責，不光是為了工作，為了企業，更是為了大家，為了自己。另外，還要求建筑結構設計人員擁有扎實的理論知識功底和靈活創新的思維，加強對房屋建筑結構設計中常見問題的探索與研究，不斷提高自己的結構設計水平，從而設計出更高水準、更經濟、更合理的建筑結構形式。

2? 框架結構設計的原則

2.1? 框架梁柱的截面設計原則

由大量的震害分析和近年來國內外試驗研究資料得出，框架設計應設計成延性結構。梁，柱塑性鉸設計，應遵循下述原則。強柱弱梁和強剪弱彎，注意構造措施。在樓梯間處的框架柱由于樓梯平臺粱與其相連，使得樓梯間的柱很可能成為短柱，應對柱箍筋全長加密或者采用復合矩形螺旋箍筋和高強復式螺旋箍筋，一定要加強短柱設計的意識;對于框架結構長度略超過規范限值，建筑功能需要不允許留縫時，為減少有害裂縫，建議澆筑補償性混凝土，利用細而密的雙向配筋，對屋面宜設置后澆帶，后澆帶處按構造措施宜適當加強;對于框架結構外立面有帶形窗，因設置連續的窗過梁，使框架柱可能成為短柱，應注意加強構造措施。

2.2? 結構計算參數的選取

設計抗震等級的確定和基本地震加速度值結構抗震等級的確定直接影響到地震作用計算的大小和抗震措施的采用。在工程設計中，多數房屋建筑按其抗震設防分類屬于丙類建筑，如民用住宅、辦公樓及一般工業建筑等等，其抗震等級可根據烈度、結構類型和房屋的高度按《建筑抗震設計規范》表6.1.2確定。而電訊、交通、能源、消防和醫療等類建筑以及大型體育場館、大型零售商場等公共建筑，首先應當根據GB50223295建筑抗震設防分類標準確定其中哪些建筑屬于乙類建筑（可能還有甲類建筑）。乙、丙類建筑，地震作用均按本地區抗震設防烈度計算。但對于乙類建筑，一般情況下，當抗震設防烈度為6度～8度時，抗震措施應符合本地區抗震設防烈度提高一度的要求。《建筑抗震設計規范》規定：對于丙類建筑的抗震等級按6.1.2確定，這規定對多數丙類的工業與民用建筑來說是可行的。而對于《建筑抗震設計規范》的另外規定“抗震設計設防類別為甲、乙、丁類的建筑，應按本規范第3.1.3條規定和表6.1.2確定抗震等級”的規定卻經常被遺漏。這樣就會把一些建筑錯誤歸類，錯誤地選擇抗震等級，導致設計的錯誤。

基本地震加速度值的選取對于地震作用的計算影響較大，所以一定要嚴格正確的確定其值。《建筑抗震設計規范》（GBS0011-2001）中規定：抗震設防烈度為7度時，設計基本地震加速度值分別為0.1g和0.15g兩種，抗震設防烈度為8度時，設計基本地震加速度值分別為0.2g和0.3g兩種，設計中要嚴格地震區的劃分，選取正確的設計基本地震加速度值。

地震力的振型組合數，對高層建筑，當不考慮扭轉耦聯計算時，至少應取3;當振型系數多于3時，宜取3的倍數，但不應多于房屋的層數;當房屋層數不大于2時，振型數可取層數。對于不規則的結構，當考慮扭轉耦聯時，對高層建筑，振型數應取不小于9;結構層數較多或結構剛度突變較大，振型取值數應大，如結構有轉換層、頂部有小塔樓、多塔結構等，振型數應取不小于12或更多，但不能多于房屋層數的3倍;當房屋層數不大于2時，振型數也不應多于層數的3倍。只有當定義彈性樓板，且采用總剛分析，必要時，振型數才可以取得更多。

在利用PKPM系列軟件中，TAT或SATWE計算軟件的梁輸入模型都是矩形截面，沒有考慮存在樓板形成T型截面而引起的梁剛度增加，造成結構的實際剛度大于計算剛度，算出的地震作用剪力偏小，使結構不安全。因此計算時應將梁剛度放大，放大系數邊梁取1.5、中梁取2.0為宜。

框架結構由于填充墻（砌塊、輕質砌塊、輕質墻板）的存在，使結構的實際剛度遠大于計算剛度，實際周期小于計算周期，使結構偏于不安全。因此，算出的地震作用效應偏小，使結構偏于不安全，因而對結構的計算必須對周期進行折減。當采用磚砌體填充時，周期折減系數可取0.16～0.17;當磚砌體填充墻較少或采用輕質空心砌塊填充時，可取0.17～0.18;當完全采用輕質空心砌塊填充時，可取0.19。只有無墻的純框架，計算周期才可以不折減。

對于多層框架，尤其是活荷載較大時，是否進行活荷的最不利布置、組合對計算結果影響很大。使程序中給定的梁設計彎矩放大系數，也不一定能反映出工程實際應力分布情況，有可能造成設計的結構不安全或保守。考慮目前在計算機速度比較快，建議設計中都應進行活荷載的最不利布置計算。

3? 結束語

無論是民用建筑還是工業建筑，框架設計都是建筑建設的重要組成部分，它不僅影響著整個建筑結構設計方案，還影響著建筑落成后的安全和維護問題。作為建筑結構的設計人員，創新的設計思維和一定的專業水平是必需的，認真負責的工作態度更是必不可少。在平時的工作實踐中要嚴格要求自己按照建筑結構設計的標準規范進行設計，以保證建筑的質量與安全，進而保證人們的財產和人身安全，推動建筑業更好更快地發展。

參考文獻：

[1] 李國勝.多高層鋼筋混凝土結構設計中疑難問題的處理及算例[M].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[2] 范俊梅.鋼筋混凝土多層框架結構設計問題分析[J].科技資訊，2015（3）.