多層建筑結構設計中框架結構的問題分析與處理

李樂

（山西中方森特建筑工程設計研究院，山西太原030000）

21世紀現代社會正處于快速發展時期，無論是從國外的發展環境還是從國內的發展環境來看，這都是一個發展時期，要抓住時代賦予的機會。因此，在這種背景下，我國建筑業發展迅速。多層框架結構在建筑領域得到廣泛的應用。雖然在設計過程中看似不難，但涉及很多重要環節，如果在多層框架結構設計過程中不能很好地把握相關因素，會出現很多問題。因此，在多層框架建筑結構設計過程中，應注意各環節的重點和難點，采取合理有效的措施，做好多層框架建筑的結構設計工作，從而促進多層框架結構在建筑領域得到更好的應用。

1 框架結構概述

1.1 框架結構的基本概念

所謂框架結構，是指施工組織中的梁、柱及連接的結構形式。在現階段的一些結構中，多采用框架結構作為主要承重結構，相應的建筑墻體不再設計為承重墻。從而在建筑墻體上可分為圍墻、隔墻和其他墻體等更靈活的功能。同時，在框架結構的設計中，由于墻體不再作為承重墻，在材料的使用和裝修上都有較大的靈活性。比如采用新型墻體材料和保溫材料，在一定程度上降低建筑自身的重力，滿足建筑的更大需求。在建筑的整體穩定性上，美感有很大的提高。

1.2 框架結構特性分析

首先，在實際施工和運營過程中，框架結構可以減少墻體重量材料的使用，節省原有建筑材料的投入，在一定程度上有助于施工企業提高運營效率和加強對工程造價的控制。其次，框架結構的靈活性，在設計過程中可以保證整個建筑框架的質量，因此在整個建筑的重量分配中不需要進行相應的設計和規劃工作。再次，框架結構承重墻的功能，在設計過程中可以避免承重墻在中原地區位置的限制，實現規模化生產和標準化施工，對建筑未來的發展具有積極而深遠的意義。最后，相比其他建筑結構，在施工效率和施工效率方面，框架結構能在一定程度上滿足結構整體性和剛度的要求，結合混凝土澆筑技術，以保證建筑的整體安全性，使其得到穩定的提升。

2 多層框架結構設計中存在的問題

2.1 忽視了框架結構薄弱層的設計

在設計過程中，由于對板的受力狀態認識不全面，將雙向板作為單向板進行計算，忽略了框架中薄弱層的問題。在實際建筑中，忽略軟弱層問題會影響建筑的抗側剛度，削弱建筑的抗震能力，軟弱層出現的主要原因是不連續的側向力。

2.2 抗震設計中的問題

在多層框架結構的設計中，有關標準和規范規定可以采用計算機進行方案設計。為了保證建筑物的安全和工程質量，在計算完計算機的抗震指標后，應進行以下結構的計算。計算一般包括剪力系數設計和建筑物抗震設計。因此，在確定多層框架結構抗震參數的過程中，會出現參數設置不合理等各種問題，嚴重影響建筑設計的安全性。

2.3 忽略垂直框架設計

對于滿足抗震設計要求的建筑物，建筑設計應在兩條主軸線的框架內，主要承受方向的側向力，以抵抗水平地震力。然而，許多設計人員在設計建筑框架時簡化計算，只設計縱向連續梁，使縱向框架的配筋量不足，一個節點梁不能滿足框架的抗震要求。當縱向框架設計缺失時，縱向框架梁會產生負向加固，縱向配筋量不足，難以保證建筑物在地震作用下的穩定性。

2.4 計算圖表不合理

框架結構設計在應用中存在一個突出的問題，即設計圖紙計算不合理，給技術隊伍帶來很大的麻煩。框架結構設計是基于網絡的，利用技術模塊來模擬框架結構的設計過程。在實際測試中，框架結構會受到許多外部因素的影響。雖然理論上影響不大，但在現實生活中，哪怕是一點點影響，誰也不能保證這些影響對建設項目的整體質量有多大，所以誰也不敢打賭。只有在實際操作前，做好這方面的準備，及時避免外界因素的影響。當然，方案計算的不合理也會對建筑本身的整體質量產生同樣大的影響。

3 多層建筑框架結構設計要點

3.1 薄弱層

由于框架結構中薄弱層的存在會影響建筑物的抗震能力，因此在框架結構設計中應注意薄弱層的存在。一般來說，判斷薄弱層的方法有以下幾種：①設計人員在框架結構設計中，根據有關規定和自己以往的經驗，直接指出薄弱層；②通過計算和設計，利用軟件對框架結構設計的相關數據進行分析，并與相關數據規定進行比較，如，當結構抗側移剛度不滿足規范要求或樓層荷載突變數據符合薄弱層特征時，軟件自動將其識別為薄弱層。當樓板豎向橫向構件不連續或承載力不能滿足設計要求時，將其視為薄弱層。當存在軟弱層時，必須采取相應的補救措施，如驗算軟弱層的屈服強度系數，如果彈性強度系數不符合要求，則根據驗算結果判斷是否需要驗算彈性強度系數，框架結構的設計必須作相應的調整。

3.2 短柱

框架結構中，栓釘凈高小于或等于4，剪跨比小于或等于2。短柱在地震作用下易發生脆性破壞。由于短柱的抗剪承載力和變形能力較差，會對建筑物造成嚴重破壞，在設計中應盡量避免。造成短柱的主要原因可能是：①樓梯的半休息平臺和部分結構層，兩框架梁之間框架柱的凈高較小；②填充墻設置不好，某層框架柱兩側無填充墻，另一側為空填充墻。柱的凈高與無填充墻柱截面的比值通常小于或等于4，從而形成短柱。短柱處理的主要目的是提高柱的抗剪承載力和變形能力。短柱縱筋應對稱布置，兩側縱筋配筋率不大于1.2%。也可采用復合鋼板、x型鋼筋等進行處理。

3.3 水平荷載作用下內力計算

采用D值法和拐點法計算了框架結構在水平荷載作用下的內力。這兩種方法有效地保證了計算的準確性。在D值法中，當柱水平移動時，D值用作水平剪力。該方法在框架結構柱間的橫向位移和剪力計算中有很好的應用價值，D值非常接近現實。在水平荷載作用下計算內力時，圓柱兩端的約束條件對圓柱的角度和高度有很大影響。在這種情況下，拐點將隨著角度的增加而橫向移動。根據該規律，確定了D值法的拐點位置。在水平荷載作用下，框架結構將產生層間剪力和傾覆力矩。梁和柱在層間剪切作用下會發生不同程度的變形。在傾覆力矩作用下，框架柱會產生軸向張力和軸向壓縮變形。因此，當框架結構高度較大或較大時，必須考慮柱的軸向變形對框架結構橫向運動的影響，保證結構的剛度。

3.4 抗震設計

首先，確定梁的高度。為了改進和使多層鋼筋混凝土框架結構的設計滿足抗震要求，設計人員應認真考慮梁的高度，因為鋼筋混凝土框架結構的抗震性能不太好，必須保證其值的正確性和客觀性。如果不能確定具體的合理值，最好選擇較大的值，避免梁的剛度過小，滿足抗震要求。其次，確定梁端負彎矩的取值。在豎向荷載作用下，梁端的負彎矩大于計算值。雖然鋼筋的數量可以增加，但抗彎儲備過高。因此，在負彎矩鋼筋計算中，宜選擇較小的負彎矩鋼筋值，并對跨內鋼筋進行松弛。為了提高框架結構的抗震性能，梁的配筋等級差小于5%，可作為一級鋼筋。最后，施工過程中材料發生變化時，應重新設計相應的梁鉸負筋，不能采用原有配置。

3.5 提高設計專業性

在隊伍建設中，缺乏有效的職業化水平，這是當前高頻率出現的問題之一。框架結構設計隊伍的專業化水平普遍不高，嚴重影響工程建設的質量管理，必須提高其專業化水平。針對專業人才缺乏的情況，我們可以對團隊內部人員進行定期、定期的崗位培訓，有效提高框架結構設計團隊的專業水平，在招聘團隊成員時，我們可以引進專業人才，有效提高框架結構設計團隊內部成員的專業水平。在實踐中，框架設計團隊成員可以不斷地訓練到專業化水平，有效緩解框架設計團隊成員專業化水平的不足。

4 結論

綜上所述，隨著我國建筑設計行業的快速發展，多層建筑框架結構設計中遇到的問題也在逐漸發生變化，在設計過程中需要及時收集新的問題，為保證多層建筑框架結構設計的合理性和科學性，應把加強這些環節作為設計的重點，同時根據自己的工作經驗和現行標準評價框架結構的設計方案，保證設計質量而多層建筑的安全性，必須先確認其正確性，才能投入施工。