多層建筑框架結構設計淺談

曾顯

摘要：文章以建筑結構設計為切入點，先對多層建筑框架結構所具有特點進行了概括，隨后，結合實際情況，圍繞結構設計要點展開了系統、深入的分析，供相關設計師參考。

關鍵詞：多層建筑;框架結構;配筋結構

調查研究表明，作為常見結構被應用在建筑施工過程中的框架結構，在設計方面，仍舊存在一定的不足，圍繞結構設計及相關工作展開研究，具有重要的現實意義。

一、多層建筑框架結構特點

多層建筑的框架結構，主要具有以下特點：首先，可以使居民要求得到最大限度的滿足;其次，為建筑安全性提供保證;最后，提高建筑舒適度，使其價值得到充分實現。由此可見，在對建筑進行設計和施工的過程中，對多層框架結構加以應用是大勢所趨，應當引起人們的重視。

二、多層建筑框架結構設計要點

（一）地基設計

在對多層框架結構的地基進行設計前，設計師應仔細分析地質報告，以工程情況為依據，綜合考慮地基變形要求、承載力要求，對淺基礎加以利用。正常來說，設計師需要先對基礎底面尺寸進行計算，再對基礎截面尺寸進行計算，最后確定地基處理方法，保證所設計地基符合多層框架結構的要求。

（二）柱結構設計

若地上部分為圓柱，則應改地下部分為方柱。多層建筑的圓柱縱筋根數，通常不少于8根，箍筋方式為螺旋箍，方柱的箍筋方式則為井字箍，樓梯間柱、角柱需將縱筋增大;柱的縱筋的設計原則，為“大間距，大直徑”，但是，間距應被控制在200cm;梁的縱筋需要向柱內錨入，因此，如果所埋設管的直徑較大，設計師對驗算引起重視，只有管截面的面積不超過柱截面的4%時，才能夠省略驗算步驟;混凝土以C25為最佳，這樣做是保證錨入柱內的梁縱筋的水平段，可以達到0.45La，避免由于鋼筋過于密集，導致混凝土澆筑難度增加的情況出現;如果有異型柱存在，設計師應對其剛度引起重視，盡量縮小異型柱剛度與矩形柱剛度的差距;對高強度混凝土進行充分利用，保證軸壓比限制可以得到滿足;若獨立柱有挑梁存在，需要結合實際情況，對挑梁長度加以限制，保證其作用可以得到應有的發揮。除此之外，需要設計師準確掌握的數據，還包括：如果建筑并未提出抗震要求，則柱截面邊長的最小值為250mm;需要達到四級抗震要求的建筑，柱截面邊長的最小值應為300mm;如果建筑隊抗震等級的要求為一級、二級或三級，柱截面邊長的最小值則為400mm。

（三）配筋結構設計

由于建筑結構較易被外部因素所影響，因此，設計師應對以挑梁設計為代表的外部因素引起重視，在設計挑梁時，避免將主筋向外挑梁進行擴展，而是應當以外挑梁狀況為依據，完成配筋的工作，在提高承載水平的基礎上，為建筑質量提供保障。另外，框架柱的配筋工作，也是在設計多層建筑結構時，需要設計師引起重視的問題，如果配筋比例較低，建筑在遇到地震后，極易出現內柱損壞的情況，這就要求設計師在工作中，根據地基土質的松軟程度，確定配筋比例，在條件允許的前提下，通過菱形箍筋、井字形箍筋的方式，制約砼的性能，保證設計效果和預期相符[1]。

（四）梁結構設計

如果外部梁的跨度，不存在明顯差異，且梁底和外窗頂的距離較小，設計師可以將梁高加大，一般來說，柱和梁的偏心，不應小于柱寬的1/4，同時，不應大于柱寬的1/3。如果梁上存在次梁，需要對吊筋、箍筋進行附加。扁梁寬度也是需要設計師引起重視的部分，研究可知，梁寬給剛度帶來的影響較小，如果梁寬加大一倍，則撓度減少20%，將鋼筋直徑加大，具有更高的經濟效益。

（五）防震設計

多層建筑的設計難點，即為防震設計，在對其進行設計前，設計師應通過多次測量和計算的方式，保證所獲取梁高度的數據，具備應有的適用性和精準性，如果在設計過程中，發現有問題存在，則應遵循“最大值”的原則，避免由于剛度過小，導致安全故障出現。在設計梁端負筋時，設計師所遵循原則，應當為“最小值”原則，這是因為對最小負筋值進行選擇與應用，可以使梁端塑性鉸所具有性能得到保證。出于框架結構建設便利的考慮，設計師應將與配筋相差在5%范圍內的梁，列入類配筋的范圍，目的是精簡不必要的工序，提高施工效率。

（六）薄弱結構設計

對建筑而言，薄弱設計指的是較易受強震影響，從而出現塑性位移問題的部位，在對多層建筑結構進行設計時，設計師應著重考慮薄弱結構所具有承載力，保證其與抗震需求相符。研究表明，薄弱結構給建筑綜合性能所帶來影響，具有十分重要的影響，因此，設計師應以實際情況為依據，通過增加柱截面、梁截面的方式，強化結構剛度，若薄弱結構的存在無法避免，設計師可通過降低層高、減少埋深的方式，使薄弱結構所具有穩定性，得到有力保障。

（七）內力分析與設計

多層建筑的水平作用力和豎向荷載間，通常存在十分顯著的差異，在對豎向荷載進行計量時，設計師所采用方法，包括彎矩二次分配、分層等，其中，彎矩二次分配需要對節點不均衡彎矩進行計算并重新分配，只有這樣才能獲得所需數值，分層法則需要用固定端支護代替彈性支撐，再根據線剛度×0.9所得數值，確定最終的內力值。在計量水平作用力時，常用的方法也有兩個，分別是D值法、反彎點法，如果柱線、梁的剛度過大，采取反彎點法，可以保證結果的精確度，如果柱線、梁的剛度較小，能夠保證結果精確性的方法，則為D值法。綜上，在設計建筑結構的過程中，稍顯繁瑣的內力分析是不可或缺的環節之一，只有綜合考慮多方因素，才能保證所獲得數值科學、準確，建筑結構所具有安全水平，自然會得到提升。

三、結論

綜上所述，現階段，人們對建筑功能、造型提出的要求，與過去相比存在明顯差異，多層框架結構的出現有其必然性，從設計師的角度來說，只有以現有原則和規范為基礎，結合實際情況，對結構方案的不足加以解決，才能使該結構對建筑安全性、舒適度所具有的提高作用，得到充分發揮。

參考文獻：

[1]范熠.現代建筑中框架結構設計[J].建材與裝飾，2019（29）：107-108