多層框架結構設計分析探討

唐艷

甘肅省輕紡工業(yè)設計院有限責任公司 甘肅蘭州 730000

采用梁、柱剛接的方式（個別部位可鉸接），使框架結構成為受力整體，承擔民用建筑的水平和垂直荷載。由于多層框架結構造價低廉，但其承載能力突出，因此在民用建筑施工中被廣泛采用。要進一步提高多層框架的設計水平，就必須對其設計要點和注意事項進行分析和總結[1]。

1 框架結構概述

根據我國《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3-2010，框架結構是由梁和柱為主要構件組成的承受豎向和水平作用的結構。如下圖1所示。

圖1 梁和柱主要構件組成的承受豎向和水平作用結構圖

框架結構是由建筑結構中的梁、柱連接而成的，它也是構成建筑結構的主要部分，同時也是主要的承載結構（主要指水平力和垂直力）。在框架結構中，以框架結構作為承載體，相應的建筑墻體不再作為承重墻來設計。因此建筑的墻體只是作為維護墻、隔墻等。與此同時，在框架結構設計中，墻體由于不再充當承重墻的位置，在材料使用和裝飾上具有更大的靈活性。如采用新型墻體材料和保溫材料，在一定程度上減輕了結構本身的重量，也滿足了人們對建筑的更大需求。

2 多層式框架設計概述

2.1 協(xié)調框架結構類型的要求

構架結構的設計應考慮結構的一致性。多層框架結構的設計，需要加強對相關原理、結構一致性的考慮。

2.2 框架結構柱網布置

柱子在主體建筑多的承重結構中發(fā)揮著關鍵性的作用，也是在建筑物設計過程中的要點內容之一，多層框架承擔了主要的縱向載荷，需要進行合理的柱網的設置工作，也就在載荷的分布中可以更加均勻，內部應力分布合理化，充分利用好構建的強度特性，滿足實際工程建設的基本需求。并且，在工程造價、施工進度控制等一系列工程中柱網的布置更加具有便利性。

2.3 框架梁合理設計分析

為確保合理的框架結構，必須科學地設計梁。為了更好地滿足建設的需要，需進一步對于鋼筋混凝土柱結構上的結構構件即梁進行優(yōu)化，從而在各個方面滿足多層框架性能的保證。在計算分析的過程中，因為柱子本身是偏心受壓構件，也就需要從梁的協(xié)調變形程度上分析其可靠程度，對于豎向構件的整體性加以分析和處理，者就需要保證梁和柱的節(jié)點關系，做好優(yōu)化處理，以做好根本上的安全保證工作[2]。

3 多層框架結構在民用建筑設計中的考慮

3.1 統(tǒng)一結構類型

多層框架結構設計中應保證框架結構類型的一致性，禁止采用兩種或兩種以上的結構，特別是在建筑物的樓、電梯等部位，不能使用磚墻結構。由于多層框架結構是一種柔性結構，不能在其中應用剛性結構，所以根據結構類型的統(tǒng)一要求，兩者不可混用。

3.2 合理的截面尺寸

框架結構設計過程中需要把梁、柱截面尺寸控制在合理的范圍內。在保證柱線剛度與梁線剛度之比不小于1的前提下，進行優(yōu)化的梁和柱截面的設計工作，從而滿足建筑物的抗震性能。對于無地下室和采用鋼筋混凝土結構的民用建筑，計算時可按第一層計算基礎拉梁，確定層數(shù)時可結合地基土的約束能力，并及時核對，以保證計算簡圖的可靠性和合理性。

3.3 短柱加固

在框架結構設計中通常會遇到填充墻不到頂，或者在墻上設置門窗孔，形成短柱的情況。在地震作用下，短柱受力較大，以剪力作用為主。當短柱混凝土強度等級較低時，易發(fā)生脆性斷裂，形成交叉裂縫，造成建筑物嚴重損壞甚至倒塌。所以在設計過程中，短柱需要引起重視。如盡量削弱短柱的樓面約束，可適當降低連梁標高，并采用鉸接梁、柱的連接方式；設置箍筋，并要求箍筋間距不超過100mm，縱筋間距不超過150mm；采用螺旋箍筋、復合箍筋等優(yōu)良箍筋構造。

3.4 優(yōu)化框架梁設計

多層框架結構中，框架梁的作用十分突出，合理地設計外挑框架梁，可以明顯改善整個多層框架結構的受力性能，并可根據具體的施工要求，選用鋼筋混凝土柱。主體結構主要受偏心壓強的影響，計算時應注意懸臂梁兩端的協(xié)調變形。垂直結構設計中，要處理好梁柱節(jié)點之間的關系，消除結構安全隱患，保證后期使用中的安全性[3]。

3.5 優(yōu)化薄弱層設計

在工程中，框架結構的薄弱層，在強震或其它重大自然災害發(fā)生時，易發(fā)生屈服和塑性位移。為了保證使用安全，結構設計者在設計時應著重考慮薄弱層的設計，提高薄弱層的承載能力，保證建筑抗震性能達標。如適當增加薄弱層梁、柱截面尺寸，調整薄弱層整體剛度等以提高結構的抗震性能。

4 結語

在多層框架結構設計中，要做好結構設計和配筋設計兩個方面的工作，同時要注重結構形式的統(tǒng)一、截面尺寸的合理確定、短柱構造的加強、框架梁的優(yōu)化、薄弱層的優(yōu)化，以保證多層框架結構的穩(wěn)定與安全。

以上便是我對多層框架結構的簡要總結，由于篇幅有限，并且個人對于規(guī)范等各方面規(guī)定的理解依然存在著不足之處，本人水平有限，文章的疏漏之處還請各位讀者多多指正。