多層建筑結構設計中框架結構的問題與處理

張高偉

【摘? 要】近些年，隨著多層建筑項目的增多，該類建筑結構設計中框架結構問題愈發突出。因此，本文結合某多層建筑施工案例，對當前時期多層建筑框架結構的常見問題展開分析。同時提出短柱效應、框架結構荷載取值等問題的解決措施，希望優化多層建筑結構設計方案，完善建筑物整體性能。

【關鍵詞】多層建筑;結構設計;框架結構;問題;處理措施

引言

多層建筑結構設計中，框架結構可利用自身材料投入少、重量小等優勢，控制建筑施工成本，減輕建筑物重力荷載。但在多層建筑框架結構設計中，卻存在較多問題，影響著建筑整體結構的穩定性。因此，本文對多層建筑結構設計中框架結構常見問題的處理措施做出簡單闡述，希望給予相關從業者建議與參考。

1.工程概況

某建筑工程，結構設計為框架剪力墻結構，建筑總面積約為67584立方米，建筑多度為95.8米，分別有兩座塔樓、裙樓組成。該建筑工程屬于多層建筑，地下兩層統一為車庫、配電設備用房，地上為居民樓、辦公樓、購物廣場。由于該工程集商務、住宅為一體，所以結構設計較為復雜，整體設計方案中框架結構設計、施工難度大，面臨著較多突出性問題。

2.多層建筑結構設計中框架結構的問題

2.1框架結構設計基本原則

受多層建筑在構成、豎向結構方面，會累積更多荷載力，所以需要用大量的柱結構、墻體支撐建筑荷載。并且由于這類荷載為豎向分布，具有非線性特點，所以多層建筑結構設計中，框架結構應堅持以下原則。首先，結構設計中應建立系統的安全體系，以抵御外力侵襲。所以在框架結構設計中，應避免建筑荷載集中在某一結構中。其次，多層建筑物框架結構柔度不能過強，以免在后期使用中影響建筑結構抵抗外力的能力，出現傾覆、坍塌情況。最后，多層建筑建設中，為確保建筑物穩定性、安全性，需在框架結構設計中，根據各外力因素，設計多道防線，使建筑物可以承受更大外力。

2.2問題分析

其一，短柱效應問題。多層建筑結構設計中，短柱效應是框架結構中較為常見的問題之一，問題產生區域主要集中在窗臺端墻、側柱等位置，影響著框架結構的整體穩定。而造成短柱效應的原因，在于框架結構設計方案不合理時，支撐柱長度不足。從而在建筑框架結構有效長度變短后，使得框架結構外力載荷、承受的剛性強度過大，最終引起建筑物墻體開裂這類問題。

其二，框架結構荷載取值問題。多層建筑框架結構中的荷載取值，需要根據建筑行業內的《抗震規范》明確荷載值數。據了解，在框架結構基礎設計中，若地基持力層不存在土壤粘性過高的情況，且建筑物低于25米時，無需在施工前驗算地基抗震承載力。但是需要在基礎框架結構設計中，提前明確風荷載。而部分設計人員在基礎設計中，僅采取柱腳軸力、彎曲等荷載值，沒有種植內力設計值的求取，使得后期柱腳內力取值不合理，導致建筑結構安全性能差。

3.多層建筑結構設計中框架結構常見問題的處理措施

3.1選用科學框架結構，解決短柱效應問題

相關人員在多層結構設計中，進行框架結構設計時想，需要結合短柱效應問題產生的原因。通過調整柱子程度、提高其結構強度、合理配置混凝土材料等問題，增強混凝土柱外力荷載。并通過框架結構設計，降低混凝土柱承載力。為此，相關人員需暫用較為科學的框架結構，預防框架結構產生“剪力變形”的風險。同時在框架結構設計方案制定中，選擇鋼板異形拼接的混凝土柱，完后將鋼板焊接為口字型、十字型，借此在框架柱橫截面減少的情況下，強化框架結構內混凝土柱抗荷載能力。而對于多層建筑內部的特殊樓層，可使用鋼骨混凝土結構，保障建筑結構設計的科學性，提升建筑物抗震性能。除此之外，運用分體柱、鋼管混凝土柱同樣可有效解決短柱問題，改善多層建筑框架結構抗變性能。

具體來說，框架結構柱設計過程中，若地上基礎區域結構柱為圓柱，地下區域可采用矩形結構柱，進而在框架結構施工中，優化施工工序。與此同時，地上圓柱配筋不能小于8根，以增加結構柱承載力，確保框架結構設計的系統性。而對于地下區域矩形框結構柱，在箍筋時需選擇“井字復合箍”。如果多層建筑結構設計中，其抗震要求較高，在預防短柱效應時，還應在框架結構中保證結構柱抗震性能。通常情況下，針對“非抗震要求”的多層建筑，框架結構柱截面長度應大于250毫米。但多層建筑結構設計中，抗震要求大于4級后，結構柱截面長度需大于300毫米，抗震等級為1～3級時，截面長度應大于400毫米。

3.2明確框架結構荷載取值，增強建筑物抗震性能

多層建筑結構設計中框架結構荷載取值，影響著建筑物抗震性能。為利用建筑結構抗震結構設計，增強建筑物穩定性，維護住戶財產及生命安全。相關人員在多層建筑施工中，需嚴格按照《抗震規范》，計算框架結構在各區域的荷載。首先，框架結構中，相關人員需根據建筑結構抗震等級將建筑結構分類。比如建筑結構抗震等級為6～8時，在框架結構設計中，應提高結構荷載值數。其次，混凝土框架結構作為多層建筑中，較為常見的結構類型。在利用混凝土框架結構，增強多層建筑抗震性能時，需做好以下工作。其一，在結構設計中合理選用框架結構布置方案，同時提前考慮地震時，結構扭曲、局部區域應力集中的問題，為此，相關人員可將框架梁鋪設在同一區域內，且高度保持一致。第二，結合建筑體型、多層建筑結構設計層次等內容，梳理框架結構中，非承重結構、主體結構的關系。最后，獲取框架結構荷載值數時，需使用計算機分析多層建筑樓層地震剪力系數、側向剛度比，以及墻體、混凝土柱、梁板內部配筋的內力設計值。之后可根據相關數據，改進框架結構設計方案。

3.3重視建筑物薄弱成的結構設計，優化薄弱層內框架結構

多層建筑框架結構設計中，需重視建筑物薄弱層的結構設計。具體來說，相關人員可結合建筑物設計圖紙，分析薄弱層位置，并建立數據模型、對比設計方案等方式，確定薄弱層定位的準確性。比如，可將該區域內各項參數，錄入計算機系統，由建模軟件判斷、檢出薄弱層。而通過框架結構設計，優化薄弱層內框架結構時，應以提高建筑結構抗變形能力為主。一方面，相關人員在薄弱層框架結構設計中，需確保該區域框架形態的規則，以及縱向結構的對稱，從而預防建筑結構中存在薄弱層問題。另一方面，若多層建筑框架結構中，已經存在薄弱層，可及時進行加固處理，通過增加縱向鋼筋量，改善薄弱層穩定性能，提高建筑框架結構抗荷載能力。

4.結語

綜上所述，多層建筑結構設計中，框架結構屬于核心設計內容，其設計方案合理性，影響著多層建筑安全及穩定性能。因此，針對多層建筑框架結構中，存在的短柱效應、荷載取值不合理等問題，相關人員需在結構設計中選用科學框架結構、明確框架結構荷載取值，進而增強建筑物抗震性能，延長多層建筑使用年限。

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