多層鋼筋混凝土框架結構的優化設計研究

文/王振宇 沈陽天華建筑設計有限公司 遼寧沈陽 110030

加強多層框架結構設計研究的力度對于建筑工程經濟效益的提升有著積極的促進作用。社會經濟迅速發展的同時，多層鋼筋混凝土框架結構的設計已經引起了建筑行業的充分重視。

1、多層鋼筋混凝土結構框架設計優點分析

鋼筋混凝土框架結構作為現代建筑工程中常用的結構類型，該結構形式經過長期的實踐應用已經取得了非常顯著的成效。由于鋼筋混凝土框架結構不僅具有靈活性高、自重輕等各方面的優點，而且鋼筋混凝土框架結構在實際應用過程中，通過與地面建筑的緊密融合，不僅將鋼筋混凝土框架結構自身的價值充分發揮出來，同時也達到了其他建筑功能輔助設置的目的[1]。另外，進行框架結構的梁、柱等構件設計時，根據鋼筋混凝土框架結構的相關標準和特點進行針對性研究，促進了建筑工程質量和效益的穩步提升。所以，加強鋼筋混凝土框架結構在建筑工程中應用的力度，是促進建筑結構經濟性提升的重要手段。

2、多層鋼筋混凝土框架結構設計要點

2.1 框架外挑梁配筋

由于建筑占地面積、建筑使用功能等各方面因素是影響鋼筋混凝土多層框架結構設計和落實的重要因素。所以，為了確保建筑工程質量和使用功能不受影響，設計單位大多將挑梁設計在框架自身梁段外，以達到建筑工程整體質量有效提升的目的。經過長期的實踐應用發現，由于挑梁的實際荷載與框架梁自身的荷載相比較存在著較大的差異。因此，設計單位在工程項目設計過程中，在針對框架梁截面與外挑梁截面設計過程中，兩者的實際尺寸也存在明顯的差異。這也進一步說明，設計單位在進行整體設計時，必須對這兩方面問題的嚴重性予以充分的重視，才能確保建筑工程的整體質量。

框架結構建筑的水平荷載對結構傾覆力矩及其在豎向構件中產生的軸力提出了更高的要求。所以，必須嚴格的按照要求掌握水平荷載才能確保結構設計符合要求。框架頂層對風荷載系數的要求也相對較高，由于屋面結構荷載主要是通過重力傳遞至邊柱，如果軸向總荷載力小于樓層邊柱總荷載時，必然會導致柱頂出現偏心過大的現象。所以水平荷載的合理布置，可以有效減小框架結構的薄弱點。

2.2 調整框架柱配筋

框架柱為重要的豎向構件，由于框架柱的實際配筋相對較低，當建筑結構自身受到地震等自然災害時，扭轉剪力會對框架自身造成嚴重的破壞。也就是說，不管框架自身的扭轉剪力出現了變大或者變小的現象，都會對建筑結構自身的承載能力受到影響，通過對建筑工程現場實際情況的分析后發現，框架結構自身所承受的雙向彎矩也是影響其承載能力的關鍵因素。由于建筑框架結構，框架柱橫梁自身具有約束力較小的特點，因此框架柱受到雙向偏心壓力或者地震等自然災害時，會對框架柱的承載力造成嚴重的影響。所以，在工程項目設計過程中必須準確合理的計算框架結構配筋，才能在結構設計的安全性與經濟性的基礎上，徹底解決這一影響建筑工程質量的問題。另外，如果建筑工程遇到的地震等自然災害時，都會導致角柱因為受到偏心力的影響，而造成災害的發生。所以，為了避免此類情況的發生，在工程項目設計中，必須嚴格的按照工程項目施工的實際情況，將縱筋的截面積控制在整體計算值的25%以內。

2.3 強柱弱梁節點設計

為了實現地震作用下，梁端形成塑形鉸的目的，設計人員在設計的過程中，必須在保證柱端始終處于非彈性工作狀態的基礎上，使各個節點維持彈性工作的階段。設計人員在建筑結構設計過程中，采用的強柱弱梁設計方式，實際上就是通過增強柱端截面抗彎能力的方式確保地震發生后，柱端截面的屈服性塑性轉動不會超過其塑性轉動的能力，確保墻柱不會出現被壓潰的現象。另外，由于柱強于梁幅度的大小是由梁端縱筋構造超配程度大小決定的，所以，在建筑施工條件允許的情況下，設計人員應該盡可能的采取增大柱截面尺寸的方式，才能在滿足控制柱軸壓比規范要求的基礎上，達到增加墻柱延性的目的，避免在地震發生時，柱因為進入屈服階段而影響到塑性鉸的形成。

3、優化多層框架房屋建設結構設計問題方法

3.1 強化建筑結構

多層框架梁結構穩定性的高低是影響房屋安全性與穩定性的關鍵。因此，設計人員在設計多層框架梁結構時，必須對影響框架梁設計穩定性的因素予以充分的重視，在滿足建筑物外形需求的基礎上，發揮出建筑物自身的實際優勢，同時做好工程成本的控制工作，為建筑工程項目的順利進行做好充分的準備。

3.2 做好建筑結構布置工作

設計人員在框架梁結構設計時，必須在確定平面柱的排列方式的同時，科學合理的選擇符合要求的承重方式，才能確保建筑物內部設置保持較強的靈活性。另外，設計人員必須在充分考慮影響框架梁結構設計的外部因素，才能達到促進框架梁結構設計穩定性的不斷提升。

3.3 做好建筑物的內力分析工作

相關部門針對建筑物內力的計算提出了明確的要求。由于建筑結構的內在豎向荷載與水平荷載之間差異較大，所以，設計人員必須對建筑物內力的計算予以充分的重視。比如，在進行豎向荷載的計算時，設計人員可以選擇分層法與彎矩二次分配法。其中分層法計算要求工作人員必須通過將上下層兩端的彈性支撐改為固定端支撐的方式，再用各層柱的線剛度乘以0.9。彎矩二次分配法則要求工作人員必須先進行各個節點不平衡彎矩的重新分配與計算，才能確保最終數值的準確性。工作人員在進行水平荷載的計算時，主要是以反彎點法和D值法為主。

結語：

總而言之，建筑工程設計人員在進行多層框架房屋結構的設計時，不可避免的會遇到各種各樣的問題，作為設計人員而言必須在積極總結以往設計經驗的同時，將其與現代房屋結構設計理念緊密的融合在一起。才能在確保房屋建筑結構設計有效性、科學性以及合理性的同時，為建筑工程結構設計的發展和進步奠定堅實的基礎。