楊國君

山西筑城建筑設計有限公司（030006）

多層框架結構的出現(xiàn)和應用，很好地提升了房屋建筑的穩(wěn)定性及安全性，保證了房屋建筑的建設價值。不過多層框架結構設計復雜性高，要想確?？蚣芙Y構的特點，就需要做好細致的分析和思考，合理規(guī)劃布局，以提高房屋建筑建設的質(zhì)量，推動城市建設的發(fā)展。

1 多層框架房屋建筑結構的構成及特點

1.1 結構構成

框架結構是由梁、柱結構構成的，梁結構為水平布設，柱結構則以垂直布設方式為主。框架結構設置中，因考慮到屋面排水及與其他部分的有效連接，還會根據(jù)建筑特點進行斜梁的設置，以提高建筑的穩(wěn)定性?？蚣芙Y構的連接方式采用剛性連接，通過半鉸節(jié)點的科學設置及多層框架的規(guī)劃處理，保證結構質(zhì)量和安全，降低材料的過多損耗。在框架結構設計中，還會添加橫向梁結構，以提升結構間的連接效果[1]。

框架結構可分為等跨和不等跨兩種形式，會根據(jù)層高、內(nèi)部空間結構等的變化而出現(xiàn)不同形態(tài)，設計中要根據(jù)實際情況做好工藝技術的選擇及內(nèi)容設計，提高框架結構的穩(wěn)定性。需注意的是，如果設計中采用的是高次超靜定結構，則要做好豎向荷載及側向作用力的處理，以減少壓力增大對結構帶來的影響。

1.2 多層框架結構特點

1.2.1 滿足建筑的功能需求

多層框架房屋建筑結構設計中，要從建筑功能性角度進行分析和考量，提高其功能性和舒適性。多層建筑是目前城市中較常出現(xiàn)的建筑類型，也是人們生活和工作的重要場所，所以在設計中要考慮到人們的需求，從功能上進行優(yōu)化處理，從而提高設計質(zhì)量。如要根據(jù)用戶生活所需進行空間區(qū)域劃分，做好起居、飲食、盥洗等的合理劃分，減少時間消耗，提升生活的舒適性。在多層框架結構規(guī)劃中，考慮私密性特點，應營造獨立、安全的居住場所[2]。

1.2.2 滿足用戶的心理和生理需求

多層框架房屋建筑結構設計中，應考慮舒適性、安全性、寬敞性、精致性的要求，提高居住環(huán)境質(zhì)量，滿足不同層次用戶的需求。

2 多層框架房屋建筑結構設計要點

2.1 地基基礎設計要點

首先，做好前期地質(zhì)勘察，了解建筑所在區(qū)域地質(zhì)地貌特征及存在的自然資源，獲取精準的數(shù)據(jù)資料，為多層框架結構的設計提供可靠的依據(jù)和資料，保證設計的合理性。

其次，多層框架結構設計多是采用條形或獨立型基礎結構，需要結合現(xiàn)場情況確定結構形態(tài)，再根據(jù)變形參數(shù)、承載力要求等對尺寸進行計算和確定，并通過接觸截面驗算確定最終效果，保證結構質(zhì)量。

再次，在變形及承載力需求確定后，要從成本角度進行綜合考量，做好基礎選型，為后續(xù)建設提供保障。

最后，還要綜合地基上部結構、持力層、荷載分布要求的外在環(huán)境條件等因素進行分析研究，保證基礎的穩(wěn)固性和安全性。結合現(xiàn)有經(jīng)驗做好水文地質(zhì)的分析工作，科學規(guī)劃基礎設計內(nèi)容，提高總體設計質(zhì)量。

2.2 抗震設計要點

多層框架房屋建筑結構設計中，抗震性能的提升是非常必要的，這也是保證建筑安全的關鍵。多層框架房屋結構抗震設計中，要從高度取值、抗彎矩取值、負筋取值這幾方面進行綜合考量[3]。

高度取值合理性關系著梁結構的剛度大小，影響抗震性能。如果在設計中無法準確確定取值內(nèi)容，一般會選擇最大值。在進行梁的負彎矩計算中，計算結果要大于實際值，這樣才能提高梁的抗彎型，在壓力荷載加大的情況下，保證結構的穩(wěn)定性與可靠性。負筋取值計算過程中，一般以最小值為主，用以保證兩端塑性鉸設置的合理性。

在設計的過程中，設計人員必須確保梁端負筋配置量不能超過需求量，應當對跨中配筋合理放寬。為便于多層框架房屋建筑結構的施工，設計人員可以把配筋相差小于5%的梁設計成一類配筋。需注意的是，施工材料與梁鉸負筋之間存在直接聯(lián)系，材料的變化會使梁鉸負筋出現(xiàn)改變，所以在設計中要做好調(diào)整和控制，避免變量出現(xiàn)的可能。

2.3 配筋設計要點

2.3.1 柱配筋

框架柱的配筋率相對較低，在地震作用力的影響下，很容易出現(xiàn)較大的扭轉問題，且在雙向彎矩影響下，橫梁約束力降低，抵抗外界荷載能力下降，導致地震發(fā)生后存在較大損傷，影響結構的穩(wěn)定性。因此，在框架結構設計中，要對框架柱的配筋率進行準確計算，并根據(jù)結構承載力情況，合理設計柱筋所在位置。框架柱配筋計算中，設計人員要先對柱結構強度進行科學規(guī)劃，準確了解邊柱、角柱、抗震墻等位置受拉情況，并進行科學計算和處理[4]。設計中，一般情況下，會將縱筋總截面面積比計算值大25%。為提高箍筋對混凝土的約束，設計人員還可以將框架柱箍筋設計成井字形或者菱形。當多層框架建筑結構的地基處于軟弱土層時，設計人員還可以適當?shù)卦龃罂蚣苤呐浣睢?/p>

2.3.2 外挑梁配筋

多層框架房屋建筑結構設計中，為降低建筑功能、占地面積等方面因素的影響，會在梁端設計中增加挑梁結構。將梁結構主筋延伸搭接到外挑梁上，但因為外挑梁承受的荷載壓力、斷面尺寸等均與梁結構間存在較大差異，所以延伸接入的方式很可能會對結構造成影響，致使出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此，在框架外挑梁配筋計算時，設計人員要認真分析框架外挑梁的受力情況，合理配置配筋，進而為多層框架房屋建筑結構的承載力提供保障。

2.3.3 邊柱柱頂配筋

多層框架房屋建筑結構設計中，頂層結構承受的風力荷載較大，且荷載在傳遞過程中對邊柱柱體結構影響較大。隨著荷載增加及時間延長，柱頂偏心問題會越來越嚴重，這不利于頂層結構穩(wěn)定性的提升。按照框架結構設計要求，在實際作業(yè)中，要確保橫梁上部的鋼筋全部進入柱中，并且延伸到橫梁的下邊。柱中的鋼筋，有一部分需要延伸到柱頂，并一部分需要延伸到橫梁中。設計人員在進行設計時，很容易將邊柱柱角的鋼筋延伸到梁內(nèi)，這就會對多層框架建筑結構的水平荷載造成一定的影響。所以設計人員要做好進一步的觀察和了解，及時進行優(yōu)化調(diào)整，保證設計質(zhì)量和效果。

3 多層框架房屋建筑結構設計的問題及處理措施

3.1 基礎連系梁

對于基礎埋設深度較大的房屋建筑，會通過增加基礎連系梁的方式提高基礎質(zhì)量?；A連系梁的出現(xiàn)可縮短底層柱設計長度，下層柱結構也可通過短柱的有效利用提升結構質(zhì)量，減少不穩(wěn)定事故發(fā)生的可能。設計過程中，基礎連系梁結構一般是沿著主軸的兩個方向展開設計的，設計人員要根據(jù)現(xiàn)場情況對基礎連系梁配筋數(shù)量及受力情況進行分析和計算，確定梁標高高度。此外，在后期的施工中，還要做好混凝土澆筑作業(yè)，加強基礎連系梁與其他結構間的有效連接，提高密封性和整體性。在設計過程中，如果設計人員采用基礎連系梁對柱底彎矩進行平衡，設計人員需要按照框架梁設計基礎連系梁的截面尺寸和配筋，并保證基礎連系梁的縱筋在框架柱中的錨固、加密都和上部框架梁一樣。

3.2 薄弱層設計

結構薄弱層指的是在地震力的作用下發(fā)生塑性變形或位移的結構組織。多層框架結構設計中，結構薄弱層的出現(xiàn)是不可避免的，且因為結構薄弱層承載能力較差，在地震作用下最容易發(fā)生問題，很難滿足結構抗震要求，進而影響結構整體的穩(wěn)定性和安全性。所以在設計中，要盡可能對薄弱層進行處理，以多種措施手段，提高結構薄弱層的抵抗能力。例如，采用加大薄弱層梁截面和柱截面的方式，來增強結構的抗震側移剛度。如果無法避免結構薄弱層的出現(xiàn)，設計人員就要盡量減少基礎的埋深或降低結構薄弱層的層高，并制訂合理的加強措施，加強結構薄弱層，為多層框架房屋建筑結構的穩(wěn)定性提供保障。

3.3 結構梁設計

多層框架結構設計中，要對橫向鋼筋進行嚴格把關，保證其設計質(zhì)量，才能保證梁截面高度的合理性、承載能力的可靠性，減少因集中負荷而導致不安全事故的發(fā)生。設計人員要做好橫向鋼筋中箍筋和吊筋的處理，做好主次梁搭接等工作，在結構設計總說明處畫一個節(jié)點，在次梁兩側增加3 個主梁箍筋，從而進行補充。當框架梁和次梁相交后，可以按照簡支梁的方式對梁端支座進行處理，對于梁端箍筋，必須對其進行加密處理。

3.4 結構柱設計

框架結構柱的設計要對地上和地下結構進行對比分析，如果上部結構為圓柱形，下部結構盡可能以矩形為主，以保證上部穩(wěn)固性，降低施工工序繁雜帶來的影響。框架柱配筋設計中，一般配筋量在8 根以上，并結合螺旋箍筋的應用來提升柱結構的承載能力和強度，保證上層建筑的質(zhì)量。地下矩形結構設計中，可利用井字復合箍的方式進行箍筋設置，提高結構抗震性能。同時，按照多層建筑抗震規(guī)范要求進行加密處理，保證地下結構的整體性，減少地震力作用帶來的威脅和影響。在框架柱結構設計中，截面邊長也是需要重點把控的內(nèi)容，按照現(xiàn)有規(guī)范要求，截面邊長尺寸限定為：非抗震要求下，框架結構柱截面邊長要控制在250 mm 以上；在四級抗震要求下，框架柱截面邊長要在300 mm 以上；在四級以下抗震要求下，框架柱截面邊長要控制在400 mm 以上。

4 結語

多層框架房屋建筑結構設計中，除要求設計人員具備專業(yè)的知識技能外，還應具備豐富的經(jīng)驗，能夠結合現(xiàn)場情況，科學選擇框架結構形態(tài)，做好各方面的分析和研究工作，掌握受力分布特點、抗震要求、材料規(guī)劃及不良因素影響等，以此保證設計的合理性，發(fā)揮框架結構的功能與優(yōu)勢，提高房屋建筑的穩(wěn)定性，保證建筑的整體質(zhì)量。