建筑設計中多層框架的結構設計

文/ 宋永帥、林孝和、程寬、陳洪 中國聯合工程公司 浙江杭州 310052

近年來，隨著城市化與城鎮化建設速度的不斷加快，多層建筑物越來越多。框架結構是多層建筑常用的一種結構形式，在我國建筑設計的應用最普遍，其設計工作受到的關注自然很高。為了優化多層建筑框架結構設計，提高建筑結構設計質量，下面從鋼筋混凝土框架結構的優缺點入手面，對多層鋼筋混凝土框架結構建筑設計要點進行了分析，對豐富多層框架結構設計實踐經驗有積極的實踐意義。

1、鋼筋混凝土框架結構優缺點

1.1 優點

鋼筋混凝土框架結構在建筑工程結構設計中的應用較多，其優點大家有目共睹。從總體上看，鋼筋混凝土框架結構優點主要包括[1]：1）重量輕，空間布置靈活，可節省材料；2）建筑平面可以布置較大的空間，方便構建大的建筑空間；3）結構構件標準化、定型化，可以采用裝配式結構；4）結構剛度好，整體性好，梁柱可以澆筑成各種形狀；等等。

1.2 缺點

鋼筋混凝土框架結構優點雖然很突出，但是實際應用中依然表現出了一些缺點，主要包括[2]：1）框架節點應力集中顯著，結構側向剛度小，受地震等地質災害影響下，可產生結構性的重大破壞，地震活動比較活躍的地帶不適合采用這種建筑結構；2）鋼筋、混凝土的用量都比較大，構件多，工序多，吊裝多，存在一定的人力浪費等問題。

2、多層鋼筋混凝土結構框架設計要點

經過多年應用實踐，對多層鋼筋混凝土結構框架設計有了系統性認識，總結了諸多的設計經驗和教訓。結合這些經驗和教訓，分析了多層鋼筋混凝土結構框架設計要點。

2.1 基礎設計

第一，認真進行地質勘測，了解施工區域范圍內的地質條件，掌握與工程基礎設計相關的信息，如水文情況、持力層情況、抗剪切強度等，并以此為依據，擬建多層鋼筋混凝土框架結構建筑。

第二，基礎可采用條形基礎或獨立基礎。確立基礎類型后，根據地基變形、承載力等情況確定地基尺寸，并驗算地基截面，以確保地基設計合理。

第三，在同時滿足變形好承載力需求等方面情況下，最好選擇成本低的淺基礎，這類地基以天然地基為基礎，對土層原結構穩定性破壞小，可提高地基穩定性。與此同時，根據上部結構自重、地下水位等實際情況，合理選取地基持力層，保證地基承載力，控制基礎不均勻沉降。

第四，地基處理時，要綜合考慮地質勘察報告、當地水文情況，以及以往的同類工程設計經驗，根據實際情況選擇適合的地基處理方式，減少地基處理的盲目性。

2.2 抗震設計

第一，梁的高度取值確定。由于鋼筋混凝土框架結構本身的抗震性不太好，為了提高并使多層鋼筋混凝土框架結構設計符合抗震性要求，設計人員要認真考慮梁的高度取值問題，必須保證這一取值的正確性和客觀性。如果沒有辦法確定具體的合理取值，最好選擇較大的數值，避免梁的剛度過小，滿足不了抗震性要求。

第二，梁端負彎矩取值確定。在垂直荷載條件下，梁端負彎矩取值要大于計算值，雖然能增加梁端負彎矩配筋量，但也很容易造成抗彎儲備過高，一旦遭受地震等地質災害，就會引發不安全因素。為此，計算梁端負彎矩配筋時，最好選擇較小的負筋值，同時放寬跨中配筋。為了提高框架結構抗震性，可以將配筋相差不超過5%的梁配筋級別定為一級。

第三，如果施工過程中，材料出現了變化，相應的梁鉸負筋也要重新設計，不能采用原來的配置量。

2.3 配筋設計

2.3.1 框架外挑梁配筋

在多層鋼筋混凝土框架結構建筑設計時，受建筑占地面積、使用功能等多方面影響，挑梁一般設置在梁端[3]。由于挑梁荷載與框架梁荷載是不一樣的，它們的斷面尺寸自然也不一樣，所以設計人員應該針對框架外挑梁實際受力情況確定其斷面尺寸，以及配筋量，不能采用將框架梁配筋延伸至外挑梁的配筋設置方法，這樣做會降低框架外挑梁施工質量。要求設計人員對框架外挑梁受力的實際情況進行準確分析，以便合理確定配筋量。

2.3.2 框架柱配筋

從以往的框架結構建筑配筋設計情況看，框架柱配筋數量相對不多，一旦遭受地震等地質災害，框架柱就會受到較大的扭轉剪力，同時承受雙向彎矩作用。由于橫梁對框架柱的約束力較小，如果框架柱遭受雙向彎矩，勢必產生非常嚴重的損壞，破壞框架整體結構的穩定性，危及人的生命安全。為此，對框架柱配筋進行設計，必須選取最不利的方向進行配筋數量計算。

具體設計工作中，為了使框架柱強度符合承載力及抗震性要求，其配筋計算或設計應當注意以下幾點內容：第一，當多層鋼筋混凝土結構建筑地基不是堅硬土層時，設計人員要在原來配筋量基礎上給予適當的增量設計，增加框架柱配筋，一定程度上能增加框架柱本身的承載力；第二，為提高箍筋對混凝土的制約力，設計人員可以將框架柱箍筋設計成井字形和菱形；第三，在遭受地震等地質災害情況下，多層鋼筋混凝土框架結構建筑的抗震墻、邊柱等重心都會發生偏移，為最大程度的提高這些部位的抗受拉能力，必須確保縱筋截面設計大于計算值的1/4。

結論：

綜上所述，通過本文論述，對多層鋼筋混凝土框架結構建筑的優缺點有了更深入的認識。由于多層框架結構的抗震性不是很好，進行多層鋼筋混凝土框架結構建筑設計時，要特別注重抗震設計、配筋設計及基礎設計，想法設法的提高框架結構的抗震性能，增強多層框架結構安全性，使之適用性范圍得以拓寬。在今后工作中，還要加強多層框架結構工程設計實踐分析，總結經驗，吸取教訓，不斷優化多層框架結構設計。

[1]馬雪梅.多層框架房屋建筑結構設計要點探析[J].低碳世界，2016，（25）：188-189.

[2]伍楊勛，劉其福.民用建筑多層框架結構設計問題探討[J].科技創新與應用，2016，（30）：255.

[3]于海立.多層框架房屋建筑結構設計問題分析[J].四川水泥，2016，（12）：51.